基于边界面模型的砂土中板锚循环承载力数值分析

利用带误差控制的显式积分算法,将一种适用于饱和砂土排水循环动力分析的边界面塑性模型编写成可供有限元软件调用的用户自定义材料子程序。建立土体单元有限元数值模型对Toyoura砂的静、动排水三轴试验进行模拟,验证了模型具备合理描述砂土在不同荷载条件下力学响应的能力。建立饱和砂土中板锚循环承载分析的数值模型,针对板锚在砂土中的单调抗拔特性和循环承载特性进行数值分析,得到了与模型试验一致的荷载—位移响应规律。考察循环荷载要素对板锚循环承载特性的影响,结果发现,随着循环荷载的施加,板锚永久位移逐渐累积,循环荷载会导致板锚持续移动,循环幅值越大,初始位移和位移变化率越大;循环均值越大,初始位移越大,但位移变化率越小。     

基于Pade逼近的Cole-Cole频散介质GPR有限元正演

针对Cole-Cole频散介质中的复介电常数是jω的分数次幂函数,传统的时域有限元法难以离散及计算时间域分数阶导数,本文采用Pade逼近算法将含有时间分数阶导数的Cole-Cole频散介质电磁波方程推导为一组整数阶辅助微分方程,提出了一种适用于Cole-Cole频散介质的GPR有限元正演模拟算法.在复数伸展坐标系下,通过在频率域Cole-Cole频散介质电磁波方程中引入2个中间变量,并将其变换到时间域,从而以变分形式将PML边界条件加载到Cole-Cole频散介质GPR有限元方程组中,并给出了详细的求解公式.在此基础上,编制了基于Pade逼近的Cole-Cole频散介质GPR有限元正演程序,利用该程序对均匀模型进行计算,并与解析解进行对比,验证了本文构建的GPR有限元正演算法的正确性和有效性.设计了一个复杂Cole-Cole频散介质GPR模型,利用本文构建的GPR有限元正演算法进行模拟并与非频散介质模型的模拟结果进行对比,分析了电磁波在Cole-Cole频散介质中传播衰减增强、子波延伸,分辨率降低等传播规律,有助于实测雷达资料更可靠、更准确的解释.模拟结果表明,基于Pade逼近的GPR有限元正演算法可用于复杂Cole-Cole频散介质结构模拟,且具有较高的计算精度.     

新型深海系泊系统及数值分析技术

随着海洋油气资源开发逐渐向深海转移,传统的悬链式系泊系统在技术和经济上遇到难以逾越的障碍。作为一种新型的适用于深水和超深水环境的系泊系统,绷紧索系泊系统面临广阔的应用前景。文章对这种新型系泊系统的发展情况进行了介绍,基于有限元数值分析技术,对系泊系统的两个关键特性,即系缆的绷紧-松弛特性以及纤维系缆的动刚度特性进行了分析和处理,通过算例考察了深海平台运动引起的系缆力响应。     

深海系泊系统动力特性研究进展

系泊系统设计是深海平台开发的关键问题之一。由于深海环境载荷和系泊材料物理特性及系缆构型影响,系泊系统分析涉及流固耦合非线性、非线性流体动力及整个系泊系统的运动稳定性。总结深海系泊系统关键理论和技术研究的前沿问题,包括系泊系统系缆建模、系泊系统耦合动力分析的理论和方法等,重点分析系泊系统非线性动力学问题的研究进展,并且提出了深海系泊系统需要深入研究的若干动力学问题。     

An Analytical Method for Positioning Drag Anchors in Seabed Soils

Positioning drag anchors in seabed soils are strongly influenced not only by the properties of the anchor and soil,but also by the characteristics of the installation line.The investigation on the previous prediction methods related to anchor positioning demonstrates that the prediction of the anchor position during dragging has inevitably introduced some key and unsubstantiated hypotheses and the applicability of these methods is limited.In the present study,the interactional system between the drag anchor and installation line is firstly introduced for the analysis of anchor positioning.Based on the two mechanical models for embedded lines and drag anchors,the positioning equations for drag anchors have been derived both for cohesive and noncohesive soils.Since the drag angle at the shackle is the most important parameter in the positioning equations,a novel analytical method that can predict both the variation and the exact value of the drag angle at the shackle is proposed.The analytical method for positioning drag anchors which combines the interactional system between the drag anchor and the installation line has provided a reasonable theoretic approach to investigate the anchor behaviors in soils.By comparing with the model flume experiments,the sensitivity,effectiveness and veracity of the positioning method are well verified.     

阜阳地区地热水化学特征及同位素分析

为研究阜阳地区地热形成机制的控制作用,在分析研究区地热地质条件的基础上,利用已有的勘探井水质资料,对研究区地热水的化学特征进行了分析,得出地热流体在垂向、横向上的分布特征,揭示了太古宇五河群风化壳可以构成热储,其较低的总溶解固体(total dissoloved solids,TDS)不同于区域常见的新近系馆陶组、古近系界首组热储。同时,利用大气降水和地热水的稳定同位素资料,研究得出区内地热水的来源主要为大气降水,大气降水经侧向径流补给和蒸发/浓缩作用形成了高TDS地热流体; 利用地热水放射性同位素资料估算了研究区地热水年龄。通过地热水化学、同位素及控热构造等研究,建立了研究区地热资源形成的概念模型,为该地区地热开发利用提供了指导。     

山东郯城和江苏东海早白垩世晚期恐龙足迹化石新发现及古环境*

首次在山东郯城早白垩世晚期地层中发现恐龙足迹化石,分属蜥脚类和兽脚类恐龙足迹,足迹大小差异较大。通过对山东省郯城县新发现的2处恐龙足迹化石点和江苏省东海县南古寨恐龙足迹化石点的对比研究,探讨了足迹类型、大小、速度与足迹深度的关系,发现同等条件下,蜥脚类恐龙足迹通常较兽脚类足迹深,而蜥脚类恐龙足迹深度随着足迹大小的增加有变深的趋势;波痕、雨痕和泥裂等沉积构造以及足迹回填和叠覆现象对足迹化石保存形态和细节有较大影响,而构造变形对足迹形态和行迹并无明显影响,但高角度的构造变形会加速差异风化,使足迹化石更易暴露而被破坏。对研究区古环境与古生态的研究表明,早白垩世晚期研究区经历了水体逐渐变浅、气候由湿到干并伴随短暂间歇性干旱的过程,沉积环境由河湖演变为三角洲前缘、并逐渐过渡到三角洲平原,生态环境逐渐恶化,动植物由兴而衰、逐渐减少。     

泗县地区水文地质特征及缺水原因分析

泗县地处安徽淮北平原的东北部,缺水问题一直影响着该县的经济发展。通过水文地质条件分析,查明该区地下水的主要含水层富水性及其特征,掌握了地下水分布规律,依据施工的供水井和水质分析结果,了解了地下水水位动态,分析了地下水的水化学类型。在此基础上,分析了缺水的主要原因,一是以黏土为主的地层岩性造成的水源性缺水,二是以原生元素超标为主造成的水质性缺水,为缓解缺水问题提出了相应对策和建议。     

穿越古滑坡川主寺隧道施工地质问题及整治措施

由于在勘察设计阶段对地质条件的认识不足,或者因改善公路线型的要求,穿越大型古滑坡体的隧道工程难以避免。川主寺隧道即是一个穿越了大型古滑坡体的公路隧道。文章以该隧道赋存的地质条件为基础,初步讨论了古滑坡的基本特征,通过现场调研分析了穿越该古滑坡隧道建设中出现的洞口滑坡以及碎裂围岩坍塌等地质问题。并提出相应的整治措施。其研究成果对于穿越古滑坡隧道的修建具有重要的指导意义。     

拖曳锚与安装缆绳相互作用力计算方法研究

深水系泊系统及其系泊基础的研发已成为国际海洋工程领域的前沿和关键课题,拖曳锚因其在承载力和深水安装中的诸多优势而具有良好的发展前景。在拖曳锚安装过程中,锚板与安装缆绳在系缆点处发生复杂的相互作用,分析二者之间的相互作用可等价为分析系缆点拖曳力的大小,研究拖曳锚与安装缆绳相互作用力的计算方法对认识锚板在海床土中的受力以及确定拖曳锚安装船的吨位具有重要指导意义。分别基于嵌入缆绳和拖曳锚在海床土中的力学模型,首次推导出适用于黏性土和无黏性土的系缆点拖曳力表达式,并开展模型试验验证,对比两类拖曳力计算方法的精度和稳定性,结果表明,两类计算方法均能合理预测系缆点拖曳力,但基于拖曳锚受力模型获得的表达式更为精确和稳定;通过参数考察,探究系缆点拖曳力预测模型中各参数的影响效应;经过与试验对比,给出关键参数的建议取值,该取值对研究结构与土体的相互作用问题具有重要参考价值。