温度与动水压力作用下灰岩微观溶蚀的定性分析

通过扫描电镜和压汞试验,对不同温度和动水压力条件下,CO2水溶液溶蚀前后的灰岩微观结构进行研究,定性分析并探讨溶蚀作用的微观机制。首先,灰岩的溶蚀作用受岩性和结构控制,相同条件下微晶灰岩溶蚀速度和溶蚀量比鲕粒灰岩小;其次,温度和动水压力的影响较显著,动水压力高使得岩样表面的孔隙、裂隙增多并加深,析出的晶体大小悬殊,多为不规则的他形,温度升高会加剧溶蚀和结晶作用,使结晶体粗大且晶形完好。另外,灰岩在发生表面溶蚀的同时还发生孔隙结构特征改变,孔隙结构变得不均匀、不连续化,产生次生孔隙和次生矿物,受动水压力影响,灰岩的渗透性降低,结构面的连接会弱化。这些微观溶蚀特征也很好地记载了溶蚀作用过程中的信息及其结果。     

掺土粉煤灰的动强度及孔压发展规律

在动扭剪三轴仪上对不同黄土掺量的粉煤灰试样进行动力学试验,根据试验结果对掺土粉煤灰的动强度及孔压发展规律进行了分析。试验表明:随着掺土量的增加,掺土粉煤灰的动强度值有所下降,在同一固结比条件下,掺土量越大,产生破坏所需的动剪应力和破坏振次就越小;掺土粉煤灰的动强度指标中粘聚力随掺土量的增大而提高,而内摩擦角随掺土量的增加呈略微减小的趋势;随着掺土量的增加,孔隙水压力随振次比及轴向变形的增长速度逐渐变缓,在纯粉煤灰中掺入一定量的黄土,有助于提高粉煤灰的抗液化性能。     

流体-结构相互作用下用微分求积法求弹性板上的动水压力场

采用微分求积法(DQ)在流体-结构相互作用(FSI)框架下求解原变量形式的Navier-Stokes(N-S)方程和板的弯曲振动方程,获取作用在弹性板上的动水压力场.分析对象是4块矩形板组成的箱型流道,其中两块为弹性薄板,另外两块为刚性板.为比较FSI对动水压力场的影响,数值结果给出了1.5m×0.5m×0.2m流道、来流雷诺数分别为000和10000、相应DQ网格为25×25×25和29×29×29考虑FSI与否的压力分布.数值计算结果表明,所建立的考虑FSI的DQ法数值求解原变量形式N-S方程和弹性板振动方程,获取弹性板上的动水压力场是可行的,FSI效应对动水压力场的影响是明显的.     

加载频率对反滤料动变形特性影响的试验及细观数值模拟研究

在动三轴试验过程中,加载频率对动模量和阻尼比的影响目前还没有定论。基于室内动三轴试验结果,采用二维颗粒流程序PFC2D模拟了筑坝反滤料在不同加载频率（f = 1.0、0.5、0.1、0.05 Hz）条件下的室内动三轴试验。数值模拟结果与试验结果基本吻合,试验结果表明,（1）当 f ≥ 0.1 Hz时,频率对动模量和阻尼比的影响可以忽略;当 f < 0.1 Hz时,模量在小应变情况下会有所降低,但随着应变的增大会趋于一致。（2）阻尼比在f = 0.05 Hz时波动比较大,但与其他频率条件下的阻尼比相比都在一个较小的区域内,可以认为频率对阻尼比基本没有影响     

反拱水垫塘底板检修时板块位移的试验研究

按照重力相似准则,设计包括水垫塘、扬压力水箱,拱圈试验段在内的试验模型。对反拱水垫塘在检修时,键槽和直缝的两种底板块接触形式的板块位移分别进行试验研究。研究表明,两种接触方式下,承受扬压力的底板块必然上升,带动相邻的底板块上升,使拱圈形成局部拱或全拱;位移最大处的缝隙为张,其它缝隙则有张有合;在承受扬压力的底板块中,扬压力大的底板块位移最大或次之;相邻两底板块均受扬压力作用,则任一底板块在靠近扬压力大的底板块那一端位移要大;与拱端相邻的底板块,由于受到拱端约束,位移最小。经过对拱圈底板两种接触方案比较,两者底板位移的变化规律是完全相同的,数量级也是一致的,但位移量稍有差别。研究成果可为水垫塘底板结构型式的选择和设计提供参考。     

考虑剪应力作用时横观各向同性岩体中圆形巷道位移反分析的惟一性

推导了考虑剪应力作用时横观各向同性岩体中圆形巷道的位移解析解,利用参数可辨识条件对考虑剪应力作用时横观各向同性岩体中圆形巷道位移反分析的惟一性进行了探讨。结果表明,无论布置多少个测点也不能惟一地反分析出所有7个参数,必须至少已知3个参数,才有可能惟一地反分析出其他参数;水平与竖直地应力分量是否为 0 对反分析惟一性有一定影响;3个地应力分量的可辨识性最好,各向同性面上的弹性模量和泊松比次之,垂直于各向同性面方向的弹性模量和泊松比最差。与不考虑剪应力时位移反分析惟一性结果相比,考虑剪应力时参数的可辨识性顺序不变,但是条件惟一的比例降低,不惟一和绝对惟一的比例增加,说明考虑剪应力能够提高位移反分析的惟一性。工程实例计算表明,推导的位移解析解和反分析惟一性探讨结果能够很好地指导岩体参数反演计算。     

Summary and Prospects of Numerical Simulation Research of the Atmospheric Boundary Layer

As an important bridge between the underlying surface and the free atmosphere, the atmospheric boundary layer is not only closely related to the development of various weather processes, but also plays a key role in local and regional weather and climate changes. In view of the complexity of the atmospheric boundary layer, the numerical simulation of the atmospheric boundary layer has always been a hotspot and difficulty in the numerical simulation research of the atmosphere. In this paper, the three numerical model development stages of the atmospheric boundary layer in recent decades were summarized and the important advances in arid and semi-arid areas, Tibet Plateau, urban complex underlying surface, and special typhoon boundary layer were reviewed. At present, there are still five scientific problems to be solved urgently, including cloud and boundary layer interaction, boundary layer parameterization, model resolution, boundary layer data assimilation and boundary layer development mechanism. Moreover, it was pointed out that in this field we need to strengthen the understanding of different types of atmospheric boundary layer processes, boundary layer bottom and top interface exchange, boundary layer development mechanism in special regions, improve boundary layer parameterization scheme and give full play to the advantages of LES in boundary layer simulation.     

青藏高原西部及东南周边地区季风前大气边界层结构分析

利用2008年JICA项目第一阶段(2008年2月25日至3月19日)的加密探空资料,分析了青藏高原西部及东南周边的大气边界结构特征.结果表明:青藏高原位温廓线均有明显的日变化,午后白天对流边界层达到最大,夜间稳定边界层在清晨达到最大.理塘和大理的稳定边界层绝大多数情况下在傍晚就开始发展,凌晨开始增强,清晨达到最大.对...     

非定常边界多年冻土活动层温度的积分渐近计算

对微分形式的热传导方程进行积分变换,将其转变成等价的积分形式的热传导方程式,然后应用渐近序列方法于非定常边界条件下存在相变的多年冻土活动层的温度计算中,提出新的多年冻土活动层温度解析近似计算公式.尽管渐近序列不是收敛的级数,但当级数变量趋向某个值时,只需取渐近序列前几项既可以获得某种极限条件下具有相当精度的近似解.计算模式采用随时间变化函数的非定常边界条件,改进了定常边值条件的冻土相变温度计算的Stefan公式,退化到定值条件下渐近解和Stefan公式有相同的计算结果.     

藏北高原地区干、雨季大气边界层结构的不同特征

利用2004年4月预试验期(PIOP)和8月加强期(IOP)的无线电探空仪观测资料,分析了藏北高原地区干、雨季大气边界层结构的不同特征.结果显示:藏北高原地区边界层虚位温、比湿等日变化大,对流混合层高度较高,高度干季在2 211～4 430 m之间,雨季在1 006～2 212 m之间,干季的对流混合层高度明显高于雨季...     

饱和砂土中桶形基础承载力的实验研究

桶形基础是近年开发的一种新型的可广泛应用于海洋工程结构的基础形式。由于多种优越性而受到各国石油部门的重视,并引起许多研究人员的关注。通过在饱和砂中的单桶和四桶基础模型实验,研究了桶形基础的静承载特性。分别进行了垂直方向和水平方向的加载实验,其中,四桶基础水平方向加载又分为沿四桶中心构成的正方形的平行边方向和对角线方向施加,得到了载荷位移曲线,对单桶和四桶基础承载力特性,以及加载方向和速率的影响进行了分析和比较。     

深海海底边界层原位观测系统研发与应用

为进一步研究南海北部陆坡海洋动力过程对深海海底边界层的影响,研发了“深海海底边界层原位观测系统(In-situ Observation System for Bottom Boundary Layer in Abyssal Sea)”,ABBLOS。观测系统主体为坐底式深海运载平台,最大工作水深可达6 700 m(实际工作水深取决于搭载设备的耐压水深),是研究深海海底边界层问题的重要技术创新。观测平台由上下两部分框架结构组成,上部框架用于搭载和回收观测设备,下部支撑架为配重,并且用于提供距离海底1 m的观测空间;同时创新性地设计了“卡槽定位-螺栓紧固”的连接方式连接上下两部分,连接方式简单可靠,保证了平台回收成功率。ABBLOS集成了75 k-ADCP、高频ADCP、ADV、高精度压力计、海底摄像机等设备,以及甲烷、温盐深、浊度、溶解氧、氧化还原电位等传感器,首次实现了内波、中尺度涡等海洋动力过程与海底边界层物理化学参数的动态变化同步观测,特别是可以观测距离海底1 m高度范围的水体流速剖面,并且达到7 mm一层的垂向空间分辨率。研制完成后,2020年在南海北部陆坡神狐海域655 m和1 405 m水深处分别成功布放并回收,观测时间共计34天,采集到观测站位上覆海水的流速剖面结构,捕捉到了平均周期为1天1次的内波作用过程,以及海底边界层的多种物理化学参数。初步分析655 m水深处的观测数据后,发现深海海底边界层的温度、压力、溶解氧、密度和盐度等参数受控于海洋潮汐过程,尤其是温度和压力的变化基本与潮汐周期同步。海底边界层氧化环境较为稳定,甲烷浓度由高变低,但是基本在海洋溶解甲烷平均浓度范围内。与潮汐相比,内孤立波对深海海底边界层水体的影响程度较小,但是明显可以引起沉积物的再悬浮,引起的海底边界层的海水浊度从背景值的0.01 NTU增大到48 NTU,海底摄像机也记录到了内孤立波期间深海底层海水突然变浑浊的过程,说明南海内孤立波可以影响海底沉积物的输运。     

可控制一井分层降水技术研究

可控制一井分层降水技术通过对井结构进行改进性设计和采用相应的降水施工操作程序,设计并安装可控制阀门,实现一口井同时解决潜水的疏干和承压水的降压的疏干与减压降水问题,并成功解决了基坑降水过程中前期需要减压后期需疏干降水特征的土层降水难题,最大限度地控制基坑降水对周边环境的影响,施工方法简单,经济实用。     

米桑油田高压盐膏层固井问题分析和优化

对米桑油田部分井出现的高压盐膏层井段固井质量差且影响下步作业的情况进行了分析,优化了前置液设计、水泥浆设计、入井套（尾）管现场检查、下套管前井眼要求、固井前井筒要求、套管居中、固井注替、固井质量检验等,并成功应用于47井高压盐膏层井段固井,为后续开发井类似井段的固井质量提升提供了借鉴。     

极端干旱荒漠区典型晴天大气热力边界层结构分析

利用极端干旱区敦煌野外观测试验资料,分析了极端干旱荒漠区夏季典型晴天位温、风速、比湿等主要物理要素的垂直结构特征及其地表热力和近地层大气运动特征的日变化规律。发现在极端干旱地区夏季晴天大气热力边界层结构十分独特。在夜间,贴地逆温层最低在900 m以上,最厚可以达到1 750 m,逆温层上面的残余层一般能达到4 000 m左右的高度。在白天,位温超绝热递减层高达1 000 m,超绝热递减层上面的混合层最高达3 700 m,混合层顶上还有大约450 m甚至更厚的夹卷层。当白天对流层发展达到残余层以后,混合层的发展明显加快。风速和比湿垂直廓线特征很好地印证了大气热力边界层独特的结构特征,地表热力和近地层大气运动特征也为这种独特的大气热力边界层结构提供了较好的物理支持。     

蒸馏水中蒙脱石晶层间膨胀压力理论研究

蒙脱石颗粒周围的溶液浓度对其膨胀性有较大影响,传统的双电层模型可以对电解质环境下蒙脱石的膨胀特性做出较好的模拟,但并不适于蒸馏水的情况。针对膨润土在蒸馏水或纯水中已有的膨胀特性试验,本文在前人的研究基础上详细推导了蒸馏水中蒙脱石晶层间的膨胀压力模型,并给出一种简便算法。运用此算法可以避免非线性方程的求解,从而可以较方便的将膨胀力和晶层间距联系起来。