罗布泊北部地区凝结水对地下水补给作用的模拟

在含盐量较高的罗布泊北部凹地,采用称重法进行了凝结水的野外监测.利用凝结水的观测资料,基于HYDRUS_1D软件,建立了一维饱和―非饱和模型来模拟预测凝结水对地下水的补给作用.研究结果表明:观测期间试筒质量多为减少,仅有3个时段试筒质量增加,表明在这3个时段有凝结水生成;凝结水对包气带的补给量占包气带水分总收入的50....     

山东赵楼煤矿首采1302工作面涌水分析

兖矿集团巨野煤田赵楼煤矿首采1302工作面在2009年5月底发生了一次突水事故,最大涌水量为290m3/h,造成工作面停产5d、处理被压实支架39d的后果。在分析井田地质及水文地质条件的基础上,通过现场水质化验以及观测孔水位等资料的研究,认为该工作面涌水水源为3煤顶板砂岩水,涌水通道为采动裂隙。并提出要采取查清水文地质条件、采前疏放、匀速推进、健全排放水系统等确保安全开采的防治水措施。     

东濮凹陷奥陶系岩溶型热储分布特征及成因研究

科学开发、利用东濮凹陷地热资源对于缓解雾霾与大气治理具有积极作用。东濮凹陷及周边基岩主要为奥陶系灰岩,地层厚度约0~1 200m,岩溶热储型地热资源开发潜力巨大。受控于区域构造发育史,加之多期岩溶作用叠加改造,各区域岩溶作用强度、影响的奥陶系地层、形成的岩溶类型均不相同。纵向上峰峰组下段、上马家沟组、冶里—亮甲山组为岩溶发育有利区;平面上北部地区岩溶储层相对较差,南部兰聊断层上升盘为有利岩溶发育区。东濮凹陷地热田增温机制主要为热传导型,地温梯度等值线与"两凹一隆"的构造形态相对应,呈NE—NNE向展布,中央隆起部位地温梯度高于次凹部位;凹陷南部地温梯度高于北部。地温梯度、基底断裂、奥陶系矿化度等平面展布特征表明,黄河断裂具有导水导热性质;长垣、兰聊断裂、奥陶系岩溶风化壳具有导水性能,且凹陷东西两侧都具有地下水源补给区;奥陶系地层具有良好的储水性能,其上的石炭—二叠系可作为热储盖层。东濮凹陷北区、中区以及南区的地热田模型特征均表现大地热流供热—低热导率岩层聚热—大气降水侧向径流补给—岩溶热储,但北区和中区为传热模式热传导,而南区为热传导兼局部深循环热对流。南区较高的地热背景、良好的导水导热通道,加之南区奥陶系基底破碎、储水性能良好,具有较好的开发潜力。东濮凹陷是油气开发的传统地区,充分利用区内油气勘探资料与废弃油气井,是高速、经济开发其地热资源的一条道路。     

地埋管与土相互作用分析模型及其参数确定

对地埋管道结构分析,考虑管道与土的相互作用问题是非常必要的。其相互作用问题可归结为界面处接触应力的确定,为此,基于地埋管道受力特征的实测结果,建立了地埋管道与土的相互作用分析组合模型,并给出了模型参数的确定方法。由于管与土和管与基床的相对刚度对管土接触面上分布应力的影响显著,在确定其相互作用模型参数时,利用实测结果对其进行了修正,从而,将管道刚度的影响融入到相互作用分析模型中。     

堆石料强度变形特性与非线性弹性本构模型研究

在大型三轴试验研究的基础上,提出了堆石料应力-应变关系、侧向应变与轴向应变关系的指数函数表达式,以及抗剪强度包线在q-p平面上的幂函数表达式。继而推导得到了一个反映堆石料强度与变形特性的非线性弹性本构模型。通过对实体工程的数值模拟,将Duncan E-B模型与新建模型进行了对比分析,验证了该模型的可行性。     

基于Info-gap理论的支护围岩稳健可靠性分析

围岩支护结构稳定性是地下结构设计的关键。针对深部隧道围岩参数信息统计不足,引入Information-gap理论,建立支护围岩结构非概率可靠性分析方法。给出了无量纲不确定水平参数的Info-gap模型,根据系统模型和性能要求得到可靠度分析的稳健函数,并将结构发生失效前能够容许的不确定参量的最大波动幅值作为稳健可靠度指标。结合剪切滑移线场理论,推导了均质弹塑性围岩最优支护阻力,建立围岩支护结构稳定分析的响应函数。实例工程展示了稳健可靠度分析的具体操作程序。参数分析表明,支护阻力越大,结构越稳健性;同时,提高巷道围岩的内摩擦角和黏聚力是增加支护结构稳健性的关键。该方法在参数信息少、样本数据有限情况下,是处理不确定问题的一种合理有效方法。     

基于直接生成法的土石混合体三维随机模型构建与数值仿真研究

通过对土石粒径界限、块石分布规律与粒径分布频度的研究,基于直接生成法建立了土石混合体的三维随机模型,形成了一套较为完整的、操作性强的三维随机模型构建方法。在此基础上,将三维随机模型构建方法与FLAC~(3D)随机建模方法相结合,建立与真实土石混合体具有相同统计规律的有限差分模型,开展室内直剪数值仿真试验研究,获取了不同垂直压力下的剪应力-位移曲线和相应的剪切带分布,探讨了土石混合体的剪切破坏特性与土石相互作用机制。剪切过程中由于土体产生的不同程度的剪切变形以及块石在摩擦作用下发生的水平或旋转运动,导致土石混合体的剪切带表现出明显的不规则和不连续特点,其剪应力-位移曲线具有应变硬化特点。研究表明,三维随机模型能够反映土石混合体的宏观力学性质和细观破坏机制,可作为力学性质研究的有效载体。     

岩石材料冲击压缩特性细观模拟方法研究

岩石材料的细观特性对宏观力学性能有着重要影响。为了分析岩石材料颗粒形态、孔隙和含水等细观特性对宏观冲击响应行为的影响规律,从岩石材料的细观特性入手,结合材料细观结构照片,经制图软件矢量化和轮廓处理,建立了能够反映材料细观分布特性的岩石材料有限元模型。基于AUTODYN有限元计算软件,对岩石材料冲击压缩细观行为进行数值模拟,获取材料颗粒形态、孔隙和含水等细观特性对材料宏观冲击压缩特性的影响规律。确定岩石材料冲击Hugoniot参数,应用于冲击开坑仿真中,并与已有的试验结果进行了对比。结果表明:数值仿真结果与已有试验数据吻合较好;孔隙率和含水率对岩石材料冲击波衰减规律有十分显著的影响;细观模拟确定的Hugoniot参数运用到岩石材料宏观动力学行为数值模拟中,可有效反映岩石材料中颗粒、孔隙和含水等细观特性对冲击开坑行为的影响规律。     

基于能量守恒的滑坡稳定性计算模型

基于能量守恒思想,采用径向条分法,假设虚拟位移,建立滑坡的稳定性计算数学模型,为滑坡稳定性分析提供了一种新的方法。基于虚拟位移ds,推导了滑坡重力势能增量(35)U和滑面摩擦耗能(35)W,定义了能量法滑坡稳定性系数Sc,分别给出了在不考虑地下水和考虑地下水两种情况下滑坡稳定系数Sc的数学表达式。通过算例分析,并与极限平衡法中的简布法计算结果对比,结果表明,不考虑地下水情况下能量法的计算结果与简布法较为接近,且前者稳定系数略高,差值比为0.19%;考虑地下水影响的情况下能量法计算结果与简布法的差值比为9.77%,前者稳定系数较低,即能量法中地下水对滑坡稳定性系数影响较大。基于算例1,对模型的主要参数进行了关于稳定系数Sc的敏感性分析。最后从本质上对比分析了能量法与简布法的异同。     

大气、陆面与水文耦合模式在中国西北典型流域径流模拟中的新应用

水文模式在较长的发展阶段由简单的概念模型逐步演变复杂的分布式物理模型,大气学科的各类气候模式在近年来迅猛发展同时也逐步带动了水文学的发展。从大气、水文两个学科发展角度纵向开展研究,通过分析以往研究成果认为,虽然大气、水文模式在其各自的发展已经到达了较为完善的地步,然而其相互耦合并取长补短的优势并未发挥。在探讨大气、陆面及水文模式发展的基础上,选取XJLDAS(Xinjiang Land Data Assimilate Datasets)大气陆面同化系统,CLM3.5(Community Land Model,Version 3.5)公用陆面模式及快速汇流模式RAPID(Routing Application for Parallel computation of Discharge)作为关键耦合对象,利用以上耦合系统对新疆精博河流域径流过程进行模拟。通过研究分析,认为:XJLDAS+CLM3.5+RAPID模式可较好地重现流域地表径流年内分布状况,然而,由于陆面参数化方案选取等原因,研究区径流量出现一定偏差。此外,在本研究中发现,陆面模式径流汇流模拟结果与实际结果存在一定偏差,将这种偏差进行分析后发现:在进行大尺度水文模拟时,需要在考虑在研究区相关地理特性(如地质构造、地表覆被)基础上进行模式相应改进,以最大限度的重现大尺度径流真实过程。