基于极限分析上限方法的海底斜坡稳定性评价

极限平衡法仍是当前海底斜坡稳定性的主要工程评价方法,但该法只能给出稳定性分析的近似解答。基于极限分析运动学定理,假定海底斜坡发生对数螺线型滑移破坏模式,将滑体有效自重和简化波浪力等以外荷载形式叠加引入到虚功率方程中,与潜在滑动面上由黏聚力产生的内能耗散率相平衡,建立考虑一阶简化波浪效应的海底斜坡上限解法;利用多变量无导数求极值的逐级迭代方法与最优化技术,结合抗剪强度折减思想,求解波浪加载下不同时刻的海底斜坡稳定性与相应的临界破坏机构,并针对典型算例开展有限元数值解的验证。进而联合采用数值法与上限解,探讨波高、波长、水深等波浪参数对海底斜坡稳定性与滑动机制的影响。结果表明,本文提出的上限解与数值解吻合较好,获得的安全系数与破坏模式等符合一般规律,为波浪作用下海底斜坡的稳定性评价提供了新的途径。     

多沙河流河口泥沙淤积自生性过程试验研究

多沙河流河口输沙不平衡带来的淤积演变过程,动态调整着上游河道控制基面,影响通航和防洪安全等。开展水槽试验,控制上游水沙条件和下游水位不变,研究河口三角洲自生性过程的形成机理、波动性和趋势性演变特征。试验中观测到淤积朵体迁移、溯源冲淤和河道摆动等自生性调整现象,其中朵体发育和迁移起控制作用。研究结果表明:自生性过程具有内在临界性,不同水沙条件下淤积朵体临界尺度不同,相应的水位波动周期、溯源波能量、水位涨落规律和三角洲形态亦有所差异。结合试验成果探讨了自生性过程形成的内在动力、临界性及其与三角洲形态的内在联系。     

准噶尔盆地阜东斜坡区侏罗系层序地层格架的建立

综合阜东斜坡区侏罗系钻测井及地震资料,将侏罗系划分为六套层序。层序边界识别标志包括不整合面、古生物化石突变面、底砾岩及冲刷面等标志。体系域划分的关键是确定首次湖泛面和最大湖泛面的位置。研究区侏罗系沉积时期存在较为明显的地形坡折带,因此能够确定首次湖泛面的位置,建立起具有地形坡折带的层序地层模型。研究了侏罗系层序形成的主要控制因素,即构造沉降、物质供应速率、气候和基准面升降等。     

湖南宁乡大成桥岩溶地下水对暴雨响应特征及多元回归预测模型

通过降雨、水位监测等方法,研究湖南宁乡大成桥岩溶地下水位动态及对暴雨的响应过程,探讨地下水内在联系特征并建立回归预测模型。结果表明：雨季地下水位对降雨响应程度高,水位变幅大,而枯季则相反;在暴雨条件下,接受快速管道流补给的地下水位动态响应为陡升—陡降,水位变幅在13.6~42.8 m;接受裂隙、孔隙水补给的地下水位动态表现为缓升—缓降,年变幅为1.1 m;雨季地下水位对暴雨响应的滞后时间为1.2~4 h,较相同条件下的水位响应滞后时间缩短了1/2~2/3,水位变幅增大1.7~4.7倍;枯季地下水位对暴雨响应的滞后时间为4.2~13.2 h,水位响应滞后时间延长了3~8 h,水位变幅缩减了5~11倍;包气带厚度和含水饱和度对水位动态起着决定作用,包气带厚度与水位响应滞后时间负相关,含水饱和度与水位变幅正相关;通过相关性分析、拟合优度检验、显著性检验和残差分析等,确定最优回归预测模型,模型检验结果与实际水位动态过程吻合度较高。     

我国勘查地球物理的若干进展──1993年

1993年,我国金属矿地球物理工作继续缩减。航空物探工作量仅及1988年的1/3.油气地球物理工作持续增长,其中陆上三维地震年工作量已超过9000km².水文、工程、环境地球物理市场保持兴旺,推动了有关技术的发展,众多单位不断推出新型号的多功能浅层地震仪式工程检测仪。较少受经费制约的室内计算机处理、解释、模拟、显示方法及软件研究,以及某些理论研究保持前进势头,又有一些引人注意的成果。承担国际市场项目有所增多,但总规模仍然很小。     

青藏高原东缘地壳上地幔电性结构研究进展

经过数十年的努力,中国学者针对青藏高原东缘地壳上地幔探测,累积完成超过20000 km的大地电磁测深剖面,取得了一系列重要科学数据和认识,为青藏高原东缘构造格局、地壳上地幔电性结构、地震机制和动力学研究奠定了基础.根据青藏高原东缘的主要构造和断裂分布特征,本文重点对龙门山构造带、川滇构造带和三江构造带三个构造带分区进行研究,主要依据大地电磁探测工作成果和壳幔电性结构特征,系统地对青藏高原东缘地壳上地幔电性结构、与扬子西缘接触关系、汶川地震和芦山地震的电性孕震环境及弱物质流通道等几个方面进行了梳理和分析.一是青藏高原东缘地壳表层岩块和物质沿壳内高导层向龙门山造山带仰冲推覆,表现为逆冲推覆特征的薄皮构造;二是高原东部地壳中下部及上地幔顶部向龙门山造山带和上扬子地块西缘岩石圈深部俯冲,呈现刚性的上扬子地块西缘高阻楔形体向西插入柔性青藏块体的楔形构造;三是将汶川地震和芦山地震的震源投影到大地电磁剖面上,发现震源位于剖面下方的高阻块体与低阻体之间靠近高阻体的一侧,龙门山构造带岩石圈表现出高阻、高密度和高速的"三高"特征,这种非均匀电性结构可能构成地震孕育发生条件;四是川滇和三江地区的多条大地电磁剖面探测结果表明,在青藏高原东缘中下地壳存在下地壳流和局部管道流,大地电磁结果对其空间分布形态、位置及大小进行了较好的刻画.根据研究区壳幔电性结构特征的构造解析和综合实例分析,总结了青藏高原东缘六类壳幔电性结构模型,提出了下一步重点研究领域和目标.总之,青藏高原东缘壳幔电性结构的研究对揭示研究区岩石圈结构和构造格局提供了重要依据,对油气及矿产资源远景评价提供了背景资料,对"Y"型多地震区的构造关系和发震机理研究具有重要指导意义.     

煤中不同尺度裂隙钻井液污染程度定量评价

煤层气钻井时,钻井液会对煤层孔-裂隙造成污染堵塞。为了查明钻井液对煤中不同尺度孔-裂隙的污染程度差异及不同尺度孔-裂隙对渗透率的贡献率,以晋城矿区长平矿井的煤为研究对象,应用扫描电镜（SEM）与Image Pro Plus（IPP）图像处理技术,定量表征煤中不同尺度裂隙污染前后的平均长度、平均宽度、总面积、总周长等参数;基于分形理论构建了污染前后不同尺度孔裂隙的渗透率数学模型,定量评价了污染前后渗透率变化,并与实验测试的渗透率结果进行对比,验证计算方法的可行性。结果表明：污染后不同尺度裂隙的平均长度和平均宽度均有所减小。减少程度从大到小依次为：毫米级 > 纳米级 > 微米级。不同尺度裂隙被污染程度不同,从大到小依次为：毫米级 > 微米级 > 纳米级;不同尺度裂隙对渗透率的贡献不同,一般情况下,毫米级裂隙是压裂液优先渗流通道,对渗透率的贡献最大,所占比例为46%~72%;微米级次之,所占比例为27%~53%;纳米级的贡献微乎其微,一般不超过2%。当煤中毫米级和微米级裂隙较多,且弯曲度、宽度非均质性较强时,可能存在大尺度向小尺度转化、小尺度裂隙增加现象。不同注入条件（如注入压力、注入时间）及钻井液类型对煤中不同尺度裂隙污染程度需要进一步深入研究。     

Constitutive modelling of granular materials using a contact normal-based fabric tensor

This paper presents a fabric tensor-based bounding surface model accounting for anisotropic behaviour (e.g. the dependency of peak strength on loading direction and non-coaxial deformation) of granular materials. This model is developed based on a well-calibrated isotropic bounding surface model. The yield surface is modified by incorporating the back stress which is proportional to a contact normal-based fabric tensor for characterising fabric anisotropy. The evolution law of the fabric tensor, which is dependent on both rates of the stress ratio and the plastic strain, rules that the material fabric tends to align with the loading direction and evolves towards a unique critical state fabric tensor under monotonic shearing. The incorporation of the evolution law leads to a rotational hardening of the yield surface. The anisotropic critical state is assumed to be independent of the initial values of void ratio and fabric tensor. The critical state fabric tensor has the same intermediate stress ratio (i.e. b value) and principal directions as the critical state stress tensor. A non-associated flow rule in the deviatoric plane is adopted, which is able to predict the non-coaxial flow naturally. The stress–strain relation and fabric evolution of model predictions show a satisfactory agreement with DEM simulation results under monotonic shearing with different loading directions. The model is also validated by comparing with laboratory test results of Leighton Buzzard sand and Toyoura sand under various loading paths. The comparison results demonstrate encouraging applicability of the model for predicting the anisotropic behaviour of granular materials.

     

黄河下游调水调沙与暴雨事件对营养盐输出通量的影响

2012年2月至2014年3月在黄河下游采集水样,分析黄河下游营养盐浓度与通量的月际、季节性以及在调水调沙期和暴雨期的变化情况,并估算了调水调沙期和洪水期输水量和营养盐入海通量对黄河年入海通量的贡献。结果表明NO₃- 是TDN的主要存在形式,各形态氮营养盐枯水期高于丰水期;DIP是TDP的主要存在形式,PIP是TPP的主要存在形态,颗粒态磷和DSi丰水期高于枯水期。黄河水体中具有高DIN/DIP和DSi/DIP,低DSi/DIN,严重偏离Redfield比值。营养盐输送通量具有很强的月际变化,在径流量及输沙量最大月份也存在营养盐入海通量峰值。2002-2012年10年间调水调沙和暴雨在营养盐输送通量上占黄河下游营养盐输送通量的23%~68%和5%~59%,对营养盐年入海通量的平均贡献分别为 38%和24%,二者均在短期内导致水、沙和营养盐的大量输送,将对黄河口及其邻近海域的生态环境产生重要的影响。     

ABSS的研制及其观测水中悬沙含量的实验研究

为了声遥测浅海海底边界层上悬浮泥沙含量及其垂直分布，研制了声反向散射系统作为实验样机，介绍了该系统的设计原理及水中悬沙含量与其反向散射关系的实验研究。并分析了实验结果。