压缩载荷下准脆性材料宏细观损伤变量研究

在连续损伤力学的基本框架内构建损伤力学模型,而对损伤变量的定义及其演化方程的描述则充分借鉴细观损伤力学的研究成果,就可以建立一个宏细观相结合的损伤模型。对于压缩载荷下准脆性材料损伤,通过假设宏观损伤分析和细观损伤分析所得到的有效弹性张量等价,可以求得宏观损伤变量与细观损伤机制相关的表达及其损伤演化方程,进而可以建立宏细观相结合的损伤模型,并以单轴压缩为例表明这种分析方法是可行的。     

土地开发整理规划与可持续发展研究

土地开发整理规划是对一定区域内的土地开发、复垦和整理等土地利用活动的总体部署和统筹安排,是一项重要的土地利用专项规划。     

塔克拉玛干沙漠南部地下水化学演化模拟

对昆仑山前平原到塔克拉玛干沙漠腹地的地下水观测断面进行取样分析,利用Piper三线图及NETPATH水质演化模型,阐明了区域地下水化学特征,揭示了地下水化学演化机理,旨在为研究区地下水的可持续开发、水质保护与改善提供科学依据。结果表明:(1)研究区地下水化学类型为Na-Mg-Cl-SO₄型和Na-Cl-SO₄型;(2)强烈的蒸发浓缩作用,芒硝、岩盐、辉石的溶解作用,较为显著的Ca²⁺/Na⁺离子交换作用是研究区地下水化学组成的主要演化过程。     

盐岩流变损伤特性及本构模型研究

借助盐岩单轴流变-声发射试验,分析了流变3个特征阶段与声发射事件数的对应关系,并基于Weibull分布构建了声发射事件数随加载时间的关系式,进而获得了损伤变量的演化关系式。对盐岩流变-声发射试验及流变-超声波试验数据拟合分析表明,该损伤变量表达式具有很好的适用性。进一步对损伤表达式中的参数进行了敏感性分析,揭示了形状参数、尺度参数对损伤值的影响规律。引入分数阶微积分理论及损伤理论,构建了基于损伤的Abel黏壶本构关系,通过替代西原模型中Newton黏壶的方法,求解获得了盐岩分数阶流变本构模型。由盐岩单轴流变试验曲线拟合分析可知,分数阶流变模型能很好地描述盐岩流变的3个特征阶段,尤其是加速流变阶段,且验证了西原模型为分数阶流变模型的一种特殊形式。     

煤岩体采动裂隙网络的逾渗与分形特征关系研究

以平煤八矿己15-22060工作面为背景,引入逾渗和分形理论,分析了煤岩体裂隙网络的演化特征,得到了逾渗概率和分形维数随工作面推进度的变化规律及二者的变化关系。结果表明：逾渗概率的大小受横向离层裂隙和竖向破断裂隙的发育、贯通等因素影响,随工作面推进分阶段线性增大,且增幅有增大的趋势;随工作面推进煤岩体的裂隙网络逐步向工作面前方煤体和上覆岩层扩展,分形维数大小受裂隙的长度、宽度、数量、分布等因素控制,升维过程大致可分为3个阶段;煤岩体裂隙网络的逾渗概率与分形维数的关系可分段拟合为1个幂函数和2个线性函数,且具有很好的相关性,数学模型的建立可为研究煤岩体裂隙网络的等效渗透率奠定一定的基础。     

紫坪铺库区断层分布规律统计分析

定量描述地质构造的分布规律对诸如核废料地质处置、边坡稳定性分析、采矿工程以及水利水电工程都具有十分重要的意义。本文根据紫坪铺水库工程区域地质图,通过提取断层信息的方法,获得了断层分布图。对紫坪铺水利枢纽工程库区内尺度跨越3个数量级、共126条断层进行了统计分析,获得了断层长度-数量间的幂律关系,即N(r)~r-D。并通过分段线性拟合的方法,计算了幂指数的值。发现当断层长度r2.5km时,幂指数D=0.32;而当断层长度r2.5km时,幂指数D=1.58。该幂律关系对推演更小或更大规模断层分布具有重要意义。     

岩石节理张开度的分形描述

本文应用分形理论,建立了描述岩石断裂面的自仿射随机分形理论模型。根据该模型探讨了岩石断裂面张开度与自仿射分形维数之间的关系,并对影响张开度的诸因素进行了分析。研究表明,分形维数可用于定量刻划断裂面的平均张开度。     

不同温度作用下砂岩热开裂的实验研究

砂岩的热开裂研究具有广泛的工程背景,本文实时在线观察和研究了不同温度作用下平顶山砂岩的热开裂：温度低于150℃时,砂岩几乎不发生热开裂;温度从150℃升高到300℃过程中大量的热开裂发生.而不同的矿物成分发生热开裂的阈值温度不完全相同,因此热开裂的阈值温度或者阈值温度范围只具有统计意义.砂岩热开裂主要与矿物成分的热学与力学性质有关,除了受到矿物热膨胀不匹配及热膨胀各向异性的影响,更重要的还受到矿物颗粒形状的影响,如热开裂多发生在矿物颗粒的短轴方向、优势结晶取向、颗粒奇异界面等,且热开裂的分布具有随机性.实验还观察到砂岩表面微缺陷发生闭合的全过程,在冷却过程也有微裂纹形成等现象.     

草方格固沙带对垄间新月形沙丘形态和移动的影响

为了探讨草方格固沙带对沙丘形态和移动的影响,在塔克拉玛干沙漠腹地的塔中地区,2004年我们在垄间地设置了观测区,对区内新月形沙丘进行了动态测量。数据分析表明,草方格固沙带对垄间低矮新月形沙丘的逆向演变过程和移动扰动很大:在固沙带迎风边缘邻区,沙丘呈正向演变,沙丘移动速度下降;在固沙带内部沙丘呈逆向演变,移动速度加快,而且逆向演变速率大于自然沙面的沙丘。固沙带不能改变沙丘逆向演变的趋势,但从整体上来看,沙丘在固沙带边缘邻区的正向演变延缓了沙丘的逆向演变速率。固沙带对沙丘形态的影响源于削弱近地表风动力、固定沙面使风沙流趋于极度不饱和,而固沙带通过改变沙丘的形态和体积以及地表风沙流的饱和度进而影响沙丘的移动。     

黄土高原历史时期森林变迁研究进展

历史时期黄土高原森林演变是黄土高原环境变迁研究的重要组成部分。近一个世纪以来,包括历史学、历史地理学、地质学、生物学、地理学在内的诸多学科在全新世黄土高原森林变迁研究中取得了长足发展和丰硕成果。基于国内外有关全新世黄土高原森林变迁研究的代表性论著,从定性研究和定量研究两个视角,简要回顾了全新世黄土高原森林变迁研究的经过及主要进展,总结这一学术问题的研究材料和研究方法,分析研究分歧产生的原因,对该学术问题未来发展的重点与方向进行展望。