基于单齿侵入理论的牙轮钻头钻速方程

考虑井底水平地应力、钻井流体压力及地层孔隙压力,基于单齿侵入理论推导单齿侵入井底岩石的侵深公式,建立纯滚动锥形齿、楔形齿和滚动、剪切复合运动锥形齿等牙轮钻头的钻速方程.通过实验分析刃尖角、井底液柱压力对单齿侵入深度的影响,以及转速、轴向载荷对微钻头、牙轮钻头机械钻速的影响.结果表明:随着牙齿刃尖角的增大,锥形齿和楔形齿的侵深呈指数递减趋势;随着井底液柱压力的增大,牙齿侵入深度呈指数递减趋势,其中锥形齿降低速率大.在软到中硬地层中,牙齿侵入深度大,冲击侵入、回转剪切复合破岩方式的破岩效率高;在硬度地层中,牙齿侵入深度小,纯滚动冲击侵入破岩效率高.为分析实钻时牙轮钻头的机械钻速提供计算方法.     

西安市地下空间开发利用现状与对策建议

西安作为国家级中心城市,地下空间开发逐渐步入实践化和规模化阶段,其面临的问题具有很强的代表性和典型性。在对国内外地下空间开发利用进展和趋势分析的基础上,针对西安市地下空间利用中存在的问题,提出了开发利用的对策建议,主要包括：①积极推进城市地下空间资源调查、监测与评估工作。②加强地下空间开发与地质环境的相互作用机理、地下空间的价值估算、地下空间资源开发的多元化融资模式等方面的技术攻关。③建立和完善相关法律法规、技术标准和行政管理细则。④推进城市地下空间资源开发利用的信息化和智能化,保障地下空间的合理开发利用,有效支撑国土空间规划与布局优化。     

大别山北麓侏罗系大理岩砾石的碳—氧同位素组成及地质意义

在大别山北麓、合肥盆地南缘侏罗系三尖铺组和凤凰台组地层中含有大理岩砾石, 属山麓冲积扇环境沉积。它们的δ１３ Ｃ数值范围为－ １．７‰～１．３‰, 大多数近于零值, 它们的δ１８Ｏ数值从６．５‰～２３．０‰。大别地块佛子岭群大理岩的δ１３Ｃ数值为－ ２．０‰～－ ２．５‰, δ１８Ｏ数值范围从６．３‰～１３．１‰。大别地块高压和超高压变质岩带的大理岩的δ１３ Ｃ数值为１‰～６‰,δ１８Ｏ数值为５‰～２３‰。碳同位素组成的明显差别表明现今大别地块佛子岭群和高压、超高压变质岩不是合肥盆地南缘侏罗系大理岩砾石的来源区。由于δ１３Ｃ的数值不随δ１８Ｏ值的降低而变化, 且分布在一个狭窄的范围, 合肥盆地南缘侏罗系大理岩砾石的碳同位素组成代表了它的原岩在沉积时海水的同位素记录。     

黄土水敏性及其时空分布规律

黄土是一种具有水敏性的特殊土,天然状态下可以长期保持直立高陡的状态,遇水后呈现出崩解、湿陷、滑动、流变等变形行为。开展黄土的水敏性特性及其时空分布规律研究,对指导黄土高原工程建设和防灾减灾具有重要的现实意义。笔者在非饱和土力学的框架下,引入吸应力的概念,对黄土的水敏性及其力学机制进行解释,即水敏性的本质是,随着含水率的增大,土体内部吸应力逐渐减小,对应不同的外界边界条件时,产生崩解、湿陷、滑动、流变等不同的宏观变形行为。在黄土高原从西到东、从北向南不同空间位置的黄土剖面的不同的层位,系统采集黄土样品,基于TRIM试验测试技术,开展样品的土-水特征曲线与吸应力特征曲线测试。试验结果表明,脱湿与吸湿条件下的各曲线呈现相同的变化规律,均存在3个明显的特征段。黄土对水的敏感程度随其沉积年代和在黄土高原分布位置的不同,呈现出规律性的变化。空间上,从西向东、由北向南,水敏性增强;时间上,沉积年代由老到新,水敏性增强。     

Modern sediment characteristics and accumulation rates from the delta front to prodelta of the Yellow River (Huanghe)

Since 1976, the main channel of the Yellow River (Huanghe) has been on the east side of the delta complex, and the river has prograded a broad new delta lobe in Laizhou Bay of the Bohai Sea. In 2012, extensive bathymetric and high-resolution seismic profiles were conducted and sediment cores were collected off the new delta lobe. This study examined delta sedimentation and morphology along a profile across the modern subaqueous Yellow River delta and into Laizhou Bay, by analyzing sediment radionuclides (¹³⁷Cs, ²¹⁰Pb and ⁷Be), sedimentary structure, grain-size composition, organic carbon content, and morphological changes between 1976 and 2012. The change in the bathymetric profile, longitudinal to the river’s course, reveals subaqueous delta progradation during this period. The subbottom boundary between the new delta lobe sediment and the older seafloor sediment (before the 1976 course shift) was identified in terms of lithology and radionuclide distributions, and recognized as a downlap surface in the seismic record. The accumulation rate of the new delta lobe sediment is estimated to be 5–18.6 cm year^–1 on the delta front slope, 2 cm year^–1 at the toe of the slope, and 1–2 cm year^–1 in the shelf areas of Laizhou Bay. Sediment facies also change offshore, from alternations of gray and brown sediment in the proximal area to gray bioturbated fine sediment in the distal area. Based on ⁷Be distribution, the shorter-term deposition rate was at least 20 cm year^–1 in the delta front.     

液化型路堤边坡动力数值模拟分析

液化型路堤边坡动力稳定性问题涉及岩土工程与工程地震两个学科领域,是边坡工程与砂土液化的交叉课题。采用天然地震记录为输入条件,应用Finn本构关系模型,运用有限差分法,对填土+砂土+卵砾土地层组合的路堤边坡进行了全时程动力分析,探讨了地震作用下路堤边坡的液化初步规律和稳定性。数值模拟结果表明:地震作用引起了路基饱和砂土有效应力急剧减小,并导致路基砂土液化,引起路堤变形破坏。孔隙水压力的积累与消散不仅与地震记录序列存在对应关系,也与砂土所处的位置和深度有密切关系。地表变形破坏主要表现为路堤顶面发生震陷和拉裂破坏,坡底面产生挤压隆起变形。地面以下的变形破坏主要包括土体剪切破坏和深部砂土液化引起的侧向流动破坏。     

泥石流平均流速预测模型及敏感因子研究

为了探求泥石流平均流速敏感因子及影响因素耦合关系,本文采用BP神经网络和支持向量机模型对蒋家沟泥石流数据进行预测,对两种泥石流平均流速预测模型的学习与泛化能力进行比较,并对平均流速各影响因素的敏感程度进行分析,建立了泥石流平均流速敏感因子预测模型。结果表明：支持向量机的泛化能力优于BP网络,更适合样本数量较少的泥石流动态预测。沟道比降和不稳定层厚度是泥石流平均流速的主要影响因子,各因子之间存在复杂的耦合关系。基于不稳定层厚度和泥面比降的泥石流平均流速预测模型精度较高,能够定量描述泥石流动态与影响因子间的响应关系。研究成果可为泥石流防治提供依据。     

塔基海-气界面动量通量观测：向岸风和离岸风情形比较

本文使用塔基直接观测法研究海洋大气边界层中的海-气界面动量通量。首先,我们收集数据并和前人观测结果比对,其比对结果符合一致。其次,在低风速至中等风速条件下,我们发现海-气界面动量通量的交换系数（又称拖曳系数）对于向岸风和离岸风两种情形有所差异。为此,我们使用一个考虑表面波的参数化方案解释海-气界面动量通量对于表面波的依赖关系。这些结果一方面证实表面波对于海-气界面动量通量的影响,另一方面验证一个考虑表面波参数化方案的有效性。     

地震动反应谱与RC框架结构地震响应相关性分析

弹塑性时程分析一般用来评估和验算结构抗震性能,如何选取合适的输入地震动是其中关键工作之一。为给结构弹塑性时程分析选取地震动提供合理的参考参数,本文讨论了地震动反应谱参数与结构地震响应之间的相关性。首先建立了6层和7层两个钢筋混凝土(RC)框架结构数值模型,分别对两个结构进行了大量地震动作用下的时程反应分析,并考察了地震反应特点;然后将结构地震响应与地震动反应谱参数建立关系并进行了相关性分析。结果表明:对RC框架而言,结构地震响应与弹性谱参数相关性较小,与等强度反应谱相关性随标准屈服强度降低而增大,与等延性反应谱相关性随延性增大而增大,而与地震动输入能量谱在标准屈服强度较小时相关性最大。建议RC框架结构在进行地震反应时程分析时,可以参考地震动的弹塑性输入能量谱、等强度速度谱和等延性加速度或位移谱,以选取引起结构不同地震反应水平的输入地震动。本文结果和结论可供结构弹塑性时程分析选取合适的输入地震动参考。     

Dynamic shear modulus of undisturbed soil under different consolidation ratios and its effects on surface ground motion

The dynamic shear modulus for three types of undisturbed soil under different consolidation ratios is presented by using the resonant column test method. Its effects on surface ground motion is illustrated by calculation. The test results indicate that the power function is a suitable form for describing the relationship between the ratio of the maximum dynamic shear modulus due to anisotropic and isotropic consolidations and the increment of the consolidation ratio. When compared to sand, the increment of the maximum dynamic shear modulus for undisturbed soil due to anisotropic consolidation is much larger. Using a one-dimensional equivalent linearization method, the earthquake influence factor and the characteristic period of the surface acceleration are calculated for two soil layers subjected to several typical earthquake waves. The calculated results show that the difference in nonlinear properties due to different consolidation ratios is generally not very notable, but the degree of its influence on the surface acceleration spectrum is remarkable for the occurrence of strong earthquakes. When compared to isotropic consolidation, the consideration of actual anisotropic consolidation causes the characteristic period to decrease and the earthquake influence factor to increase.