考虑循环温度驱动的土−水特征曲线滞后模型

在温度、水头等边界条件往复变化时,土体内的水分迁移过程会出现滞后效应。为了模拟非饱和土在经历温度循环时水力特性,提出了一个能够反映滞后效应的经验模型,该模型假定各扫面线的曲线形态与对应边界线相似,因此利用土−水特征曲线中两条边界线的方程,无需引入新的参数,即可得到任意状态出发的扫描线方程。以高岭土为介质,设计了循环温度驱动下的土柱试验,在不透水的土柱内,利用水浴加热的方式使土样一端进行升降温循环。试验结果表明,升温后孔隙水会从高温端向低温端迁移,温度降低到初始状态后,含水率的分布不会完全恢复到初始状态,而是表现出一定的滞后效应。利用该滞后模型进行数值计算,可以较好地反映试验过程中滞后效应对土体含水率变化的影响,并结合已有的砂土、粉土试验结果,验证了该模型的有效性。该模型计算方法简单,易于通过程序实现,可应用于地质处置、供热管道设计等工程问题。     

一族线性屈服破坏函数对应的耗散势

在材料塑性本构理论中应用热动力学原理一般有两种方法,一是在引入的屈服（包括硬化）、破坏函数和塑性势概念的基础上,从数学上或者根据试验规律,假设（拟合）其函数形式,然后将热力学定律或准热力学公设作为附加约束引入本构模型;二是直接从热动力学出发,通过构造能量函数（热力学势）、耗散函数及较少的限制条件给出全部的塑性本构理论,而得到的本构理论自动满足热动力学原理。长期以来,针对各种不同材料提出的大量屈服破坏函数,许多都是按照第一种方法给出的,却并未见到进行过严格的热动力学限制的验证。研究从塑性本构理论中上述两种研究方式在热力学定律的满足上的一致性出发,将求屈服函数对应的耗散势的问题归结为关于耗散势的偏微分方程求解问题,从理论上演绎出塑性理论中一族率无关线性屈服破坏函数对应的耗散势函数,从而将屈服破坏函数的热动力学验证问题转化为其对应耗散势的正负判断问题,也沟通了塑性理论中屈服破坏函数同热动力学中耗散势在概念上的联系,对于理解屈服破坏函数的热动力学内涵有重要理论意义。特别地,文中给出的求耗散势的方法具有一般性,不仅适合于线性的屈服破坏函数,也适合于非线性的屈服破坏函数。最后,利用热力学第2定律给出了一族线性屈服破坏函数具体的热力学限制条件。     

非饱和介质中热能传输及水分迁移的数值积分解

在给出非饱和介质热能-水分传输的耦合质量控制方程和基于Fourier热传导定律的热能平衡方程的基础上,对热能传输及水分迁移的基本特征和机理进行了分析。其中,考虑了温度势、吸力势和重力势的耦合作用影响。给出有热源时控制方程的简化形式,并对半无限体自由表面作用平面热源条件下介质内非稳态温度场、体积含水率分布场进行数值积分求解。利用这些解答给出常热源强度和变热源强度两种情况下,温度场随时间的变化特征以及水分迁移的演化过程,并分析了重力项对计算结果的影响。     

考虑吸附-解吸效应的多孔介质中颗粒加速迁移问题解析解

建立考虑吸附-解吸效应的颗粒加速迁移问题控制方程,通过Laplace变换和Fourier变换求出颗粒瞬时和周期性注入情况下点源和面源问题的解析解。同时,开展点源瞬时注入方式下颗粒迁移试验,并将试验和理论计算结果进行对比分析,两者较为吻合,从而验证了解析解的正确性。点源瞬时注入方式下颗粒迁移参数的分析进一步表明：吸附系数越大,颗粒的浓度峰值越小。解吸系数对浓度峰值左侧曲线影响较小,而对浓度峰值右侧曲线来说,解吸系数不仅影响颗粒浓度,也影响颗粒迁移时间;浓度等值线在x-y平面上的形状近似为椭圆形,解吸系数越大,相应的浓度等值线的范围越大;随着y方向弥散系数增大,浓度峰值上、下两侧的等值线梯度逐渐减小。研究成果可为地下污染物治理、地下水开采、核废料处置以及城市固体废弃物填埋等工程提供理论基础。     

循环荷载作用下软土的孔压模式和强度特征

通过循环三轴剪切试验,研究原状软土的变形和孔压发展规律。建议了一个循环荷载作用下孔隙水压力的发展模式。研究了不排水循环荷载作用下软土的动强度以及作用后饱和软土静强度的衰减特征,讨论了周围固结压力和荷载作用频率对动强度的影响。研究表明,在某一轴向应变条件下,循环次数随循环剪应力比的增加而迅速减小;随循环剪切应力比的增大,饱和软土的静强度有一定衰减。     

饱和土体再固结变形特性若干问题研究

重点考察了冲击能大小、周围压力、土性对再固结变形规律的影响,对一种砂粘混合体土料制备的扰动土样进行了试验研究。这对于了解强夯冲击荷载作用下,不同土类地基的性状及其加固效果有重要意义。此外,还研究了饱和粘性土的扰动固结问题、临界孔隙水压力问题,并对不同排水条件下土体的次固结变形问题进行了讨论。     

甘肃降水量正态性分析

利用1951～2010年甘肃省81个气象站月、年降水量资料,采用Jarque-Bera检验与χ2检验对原降水序列和经过Box-Cox变换后序列的正态性进行分析。结果表明:甘肃省大多数气象站年降水量服从正态分布,但一半以上台站的月降水不服从正态分布。其中12月、11月、1月的正态性最差,而5月和9月最好;从季节来看,甘肃大多数气象站春、夏季正态性较好,秋、冬季正态性较差;从地域分布来看,全省各地降水均存在非正态,其中河西地区、陇中和陇东部分站点非正态现象尤其突出。经过数据变换后的序列,站年正态性通过率从原来的81.5%～82.7%升高到97.5%～100%,站月通过率从36.2%～68.5%升高到85.4%～94.0%,大部分站点通过了正态性检验。     

空心圆柱饱和多孔介质热固结问题的解析解

基于考虑热渗效应和等温热流效应的热-水-力耦合的线性热弹性固结控制方程,建立无限长空心圆柱饱和多孔介质热固结问题的一种理论求解方法。该方法先给出Laplace变换域上的解,然后,利用Stehfest法求其数值逆变换。该理论解考虑了空心圆柱体内、外透水界面随时间变化的外力和温度荷载耦合作用过程。最后,通过一算例分析了饱和多孔介质的热固结特征,给出其温度、孔压、位移和应力的演化规律     

一种双折减法与经典强度折减法的关系

经典强度折减法的出发点是对强度值进行折减,进而导致对强度（准则）中的参数使用同一个折减系数。使边坡处于整体临界平衡状态的折减系数恰是边坡的强度储备安全系数。一些学者陆续提出了对黏聚力和内摩擦角采用不同折减系数的所谓双折减法,但尚无严格的理论依据。提出双折减法的出发点是对强度（准则）中的参数进行折减,或简称“强度参数折减”,这样可自然导致采用不同的折减系数,但此时已无法自动得到基于强度储备的安全系数。为此,提出了定义安全系数的新框架--基于参照边坡的安全系数定义,为双折减法建立了理论基础。将新提出的一种双折减法与经典强度折减法进行了比较,发现可以将经典强度折减法纳入该双折减法的计算过程,并从理论上证明了该双折减法的安全系数几乎总是小于经典强度折减法的安全系数,数值模拟实例也证实了这个结论。这表明,经典强度折减法有可能高估了边坡的安全性,建议的双折减法可作为边坡稳定分析的备选方法之一。     

1971-2018年高要降水的气候特征

利用高要站(59278)1971—2018年的逐日降水资料,通过数理统计、最小二乘法等方法对高要的降水气候特征进行分析。结果表明:高要平均年降水量为1 664.2 mm,年降水量最多2 221.0 mm(2008年),最少1 239.7 mm(1977年);四季占全年降水量的分布为:夏季春季秋季冬季;平均年雨日(日降水≥0.1 mm)为151.9 d,年雨日最长188 d(1975年),最短117 d(2011年),月雨日最多26 d;年雨日总体上呈明显下降趋势,大致每10年减少4.7 d;全年的不同等级降水分布为:小雨日(102.9 d)中雨日(28.6 d)大雨日(14.6 d)暴雨日(5.1 d)大暴雨日(0.6 d),其中大雨以上等级降水集中出现在5、6、8月。