中国三种太阳辐射起始数据分布式模拟

天文辐射、干洁大气总辐射和湿洁大气总辐射是太阳辐射模拟的3种重要起始数据。依托Iqbal Model C和起伏地形下干/湿洁大气总辐射模型,实现了水平面和起伏地形下干/湿洁大气总辐射分布式模拟。以DEM数据作为地形的综合反映,结合常规气象资料,计算了水平面和起伏地形下中国1 km×1 km分辨率日天文辐射量、干洁大气总辐射量、湿洁大气总辐射量的空间分布,并对3种太阳辐射起始数据的时空分布特征做了对比分析。结果表明：3种辐射量均遵循随纬向变化的宏观分布规律;水平面干/湿洁大气总辐射量的分布体现了海拔的影响,水平面湿洁大气总辐射量的分布还体现了水汽分布的影响;起伏地形下的3种辐射量能很好的体现坡度、坡向和地形之间相互遮蔽等局部地形特征对辐射量的影响;以干/湿洁大气总辐射作为起始数据,将有助于提高太阳总辐射的模拟精度。     

The Sustainable Global Energy Economy: Hydrogen or Silicon?

A sustainable global silicon energy economy is proposed as a potential alternative to the hydrogen economy. This first visualization of a silicon energy economy is based on large-scale and carbon-neutral metallic silicon production from major smelters in North Africa and elsewhere, supplied by desert silica sand and electricity from extensive solar generating systems. The resulting “fuel silicon” is shipped around the world to emission-free silicon power stations for either immediate electricity generation or stockpiling. The high energy density of silicon and its stable storage make it an ideal material for maintaining national economic functioning through security of base load power supply from a renewable source. This contrasts with the present situation of fossil fuel usage with its associated global warming and geopolitical supply uncertainties. Critical technological requirements for the silicon economy are carbon-neutral silicon production and the development of efficient silicon-fired power stations capable of high-temperature rapid oxidation of fuel silicon. A call is made for the development of research effort into these specific engineering issues, and also with respect to large-scale economical solar power generation.     

PCC桩低应变反射波法检测时速度波形成机制探讨

现浇混凝土大直径管桩（PCC桩）低应变检测时,桩头附近存在着明显的三维效应,表现在与激振点夹角不同的测点的速度响应存在着明显的差别。基于所建立的解析公式,研究了桩顶各振动模式的动力响应特征,分析了桩顶总体速度响应沿环向和径向的变化规律。研究结果表明：90º点的总体速度响应主要来源于轴对称模式,45º点、135º点和180º点的桩底反射峰大小和到达时间与轴对称模式接近,但入射波峰大小和到达时间与轴对称模式差别较大;桩顶速度响应主要来源于径向第1阶的模式,第2阶以上的模式贡献较小;各点速度响应主要是前几阶模式的叠加结果,环向第10阶以上的振动模式对总体速度响应的贡献较小;各模式对入射波峰的形成都有较大贡献,但反射波峰主要来自轴对称模式的贡献;高频干扰峰主要来自第1阶非轴对称模式,各点干扰波峰值、相位不一,90º点干扰波峰值最小,0º～90º点与90º～180º点相位相反;环向各点的速度响应差别较大,但沿径向的变化却不很明显。     

空沟对列车运行引起的地基振动隔振效果研究

为研究空沟对高速列车引起地基振动的隔振效果,在已有研究基础上改进出一种新的解析研究模型。模型中首次运用了饱和半空间模型来研究地基上隔振沟对高速列车的隔振效果;隔振沟则通过在饱和半空间土体上设置3个合适宽度、截面为矩形的弹性层来模拟;中间矩形弹性层为路堤,路堤上方放置了枕木与轨道。枕木与轨道分别通过纵向异性Kirchhoff薄板与Euler梁来模拟,饱和土地基采用Biot多孔饱和介质理论来描述。控制方程通过傅立叶变换与傅立叶级数展开,在变换域中进行求解。研究表明,随着列车运行速度的提高,空沟的隔振效果明显提高;饱和土体固-液相的耦合作用对隔振沟的隔振效果的影响明显,尤其当列车运行速度超过土体表面Rayleigh波速时,随着土体渗透系数的增加,空沟隔振效果显著降低。此外,列车运行速度超过土体表面波速时,饱和土地基上空沟的隔振效果明显优于相应单相弹性地基上空沟的隔振效果。     

1972年5月7日广西邕宁4.5级地震活动特征分析

通过对邕宁4.5级地震发生的地质背景、烈度分布、地震序列、震源机制及前兆异常等分析,发现在震前1年半,小震活动明显增强,空间分布上3级地震逐渐向4.5级地震逼近。根据前兆异常的分析,认为小震活动时间扫描异常增强具有一定的同步性,对判断未来中强震的震中具有一定的指导意义。     

平台巴西劈裂试验确定岩石抗拉强度的理论分析

为了完善平台巴西劈裂试验测定岩石抗拉强度的理论基础,基于二维弹性理论,建立对弦载荷下的平台巴西劈裂力学模型,采用应力场叠加法求得圆盘内的应力近似解析解。该应力理论解与有限元数值解一致,证明理论求解的合理性。在此基础上,对比研究了平台加载角对圆盘内应力大小及应力集中程度的影响,其结果表明：平台加载角越大,圆盘加载处的应力集中程度和压拉应力比都急剧降低,而圆盘内的拉应力值和拉伸区却只有一定程度减小;过大或过小的平台加载角都不利于平台巴西试样发生中心拉伸劈裂破坏,其最优平台加载角在20°~30°之间。最后,依据Griffith强度破坏准则,推得岩石抗拉强度的理论计算公式,其结果与已有抗拉强度经验公式及试验所得抗拉强度相符较好。     

等双轴拉应变对无纺土工织物孔径变化的影响

无纺土工织物作为一种反滤材料,在工程中常受土体作用产生平面双轴拉应变,导致织物孔径变化。基于无纺织物空间网络孔径模型,改进Rawal公式中织物孔径结构总层数的算法,并提出等双轴拉伸下织物孔径分布曲线的解析解。利用自主研发的双轴拉伸仪,将两种针刺无纺织物等双轴拉伸至应变为3%、5%、10%,采用应变控制下的干筛法,进行织物孔径分布曲线测试。将解析解与试验结果进行对比分析,解析解孔径值偏大,所得解析曲线与测试曲线对于较薄织物吻合更好。研究结果表明,随着双轴拉应变的增加,无纺织物孔径增大,其特征孔径O95、O50、O30都近似与拉伸应变呈线性变化关系。     

弹性纵波垂直通过非线性结构面的傅里叶级数分析法

利用傅里叶级数计算任意函数形式的弹性纵波垂直通过非线性结构面的透射波和反射波的速度波形。采用双曲模型描述结构面的变形特性,基于位移不连续模型,结合波振面处动量守恒定律,推导了弹性纵波垂直通过非线性结构面的基本方程。假设应力波在含结构面岩体中传播时,结构面的存在不改变应力波波形函数的最小正周期,运用傅里叶级数理论和周期延拓方法,得到了任意函数形式的弹性纵波垂直入射时透射波和反射波速度波形的傅里叶级数解,并验证了傅里叶级数解是合理的。利用傅里叶级数解,分析了单一频率的正弦谐波入射至结构面时,透射波中各阶谐波的振幅和相位与谐波阶数的关系。研究结果表明,各阶谐波的振幅与阶数呈负指数关系衰减,前7阶谐波振幅的衰减指数为谐波阶数的二次函数,当谐波阶数大于7时,衰减指数为谐波阶数的一次函数;各阶谐波的相位与谐波阶数呈线性关系。     

Generalized failure envelope for caisson foundations in cohesive soil: Static and dynamic loading

The response of massive caisson foundations to combined vertical (N), horizontal (Q) and moment (M) loading is investigated parametrically by a series of three-dimensional finite element analyses. The study considers foundations in cohesive soil, with due consideration to the caisson-soil contact interface conditions. The ultimate limit states are presented by failure envelopes in dimensionless and normalized forms and the effects of the embedment ratio, vertical load and interface friction on the bearing capacity are studied in detail. Particular emphasis is given on the physical and geometrical interpretation of the kinematic mechanisms that accompany failure, with respect to the loading ratio M/Q. Exploiting the numerical results, analytical expressions are derived for the capacities under pure horizontal, moment and vertical loading, for certain conditions. For the case of fully bonded interface conditions, comparison is given with upper bound limit equilibrium solutions based on Brinch Hansen theory for the ultimate lateral soil reaction. A generalized closed-form expression for the failure envelope in M–Q–N space is then proposed and validated for all cases examined. It is shown that the incremental displacement vector of the caisson at failure follows an associated flow rule, with respect to the envelope, irrespective of: (a) the caisson geometry, and (b) the interface conditions. A simplified geometrical explanation and physical interpretation of the associativity in M-Q load space is also provided. Finally, the derived failure envelope is validated against low (0.67 Hz) and high frequency (5 Hz) dynamic loading tests and the role of radiation damping on the response of the caisson at near failure conditions is unraveled.     

世界砂岩型铀矿探明资源的分布及特征

最新核电发展规划显示未来我国对铀资源的需求很大。长久来看在继续加大国内勘探力度的同时,需尽快了解国外已探明铀资源尤其是砂岩型铀资源的分布,以更好地从全球视角完善我国的铀资源供应链。我国北方砂岩型铀矿大规模勘探始于本世纪初,起点较晚,在实际勘探和研究中也遇到较多难题及困惑。因此与全球同类型矿床的对比研究亟需展开,亦要求首先了解世界各国砂岩型铀矿的分布和基本特征。本文通过大量文献和最新勘探形势的调研整理,对比分析了近年来全球主要产铀国砂岩型铀矿资源量的变化,系统全面地编制了全新的全球和各国(或各大洲)已发现砂岩型铀矿床及其容矿层位分布图,总体可较精细地反映迄今全球各国已探明砂岩型铀矿分布面貌的现状,同时提炼了重点矿床的主要地质特征。最后总结出全球已发现砂岩型铀矿时空分布具有五大特征:(1)全球分布广泛但不均衡,跨欧亚存在东西向巨型铀矿带;(2)规模因地而异、(超)大型矿床较多;(3)平面分布与气候环境耦合明显;(4)容矿层时代跨度长、成矿时间相对较晚;(5)主要赋存于含油气或聚煤能源盆地中。本文提供了一份可以快速了解和全面把握全球砂岩型铀资源分布及其重要地质特征的材料,为科研人员提供可对比研究的国外矿床实例,同时也为我国企业"走出去"和"走向哪里"提供科学依据。