Buckling failures of reserved thin pillars under the combined action of in-plane and lateral hydrostatic compressive forces

The reasons that pillars with small width-to-height ratios fail remain unclear. This study established a mechanical model for the buckling failure of a thin pillar subjected to compressive forces to investigate the stability of reserved thin pillars (RTPs) on both sides of mining units during barrier pillar recovery. The critical buckling stress of the thin pillar was obtained using the energy variational method, and its relationship to the aspect ratio (length-to-width ratio) was investigated. The buckling instability of RTPs can be determined by comparing the RTP stress obtained from numerical simulations with the buckling stress derived from the mechanical model.     

基于粘弹性球体地球模型的震后位移与重力变化计算软件

在考虑地球曲率、成层结构、可压缩性与自重的前提下,Tanaka等［1-2］提出一套较为完备的粘弹性球体位错理论,可计算全球任意位置由地震产生的同震与震后形变（含位移、重力变化、大地水准面变化）。Gao等［3］给出了与上述理论相匹配、界面友好的计算软件,能计算30个震后时间点对应的震后形变。本研究针对Gao等的软件进行改进,可计算震后任意时间点对应的震后形变。新软件由3个部分组成：1）与32个震后时间点相对应的32套离散格林函数数值框架;2）格林函数插值计算程序,可针对上述32套格林函数数值框架进行插值运算,输出任意震后时间点对应的格林函数数值结果;3）积分计算程序,调用上述格林函数数值结果,计算任意类型地震在地表任意位置产生的同震与震后形变。一般情况下,使用者只需按要求准备辅助文件,提供发震断层模型和观测站位置信息,以及震中周围地区地幔粘滞性因子,先后运行格林函数插值计算程序和积分计算程序,即可计算出目标地震在地表任意位置产生的同震与震后形变。本文基于粘弹球体位错理论与弹性球体位错理论,分别计算2011年日本MW9.0地震引起的远场同震位移,2套结果的高度一致性证明了新程序的正确性。最后,介绍需要注意的若干事项,便于使用者掌握该软件。     

Precise Synchrotron Radiation Spectrum of Fast-cooling Electrons and the Prompt GRB Emission

It is generally believed that the synchrotron radiation of electrons from the internal shock is the main radiation mechanism of the prompt GRB (gamma-ray burst) emission. However, what this model predicts can not explain observations well. In this paper, we confirm that electrons are quickly cooled due to radiation losses and also point out that the synchrotron radiation spectrum presented in previous papers is a relatively rough estimation. We get the precise synchrotron radiation spectrum of fast-cooling electrons by carrying out a numerical calculation, and thereby reasonably explain the observed distribution of low-energy spectral index (α) of long GRBs based on a unified model. In addition, we fit the correlation between α and the peak energy of the νFν spectrum (E_p).     

城镇防沙的理论框架与技术模式

城镇防沙是在国家需求推动下产生的新领域,在没有形成自身理论体系的情况下,只能以风沙物理学、治沙工程学、恢复生态学,以及沙漠化防治和可持续发展等相关理论与技术为基础,通过工程实践和理论研究逐步建立城镇防沙理论体系。初步总结出的城镇防沙理论体系包括风沙灾害成因与区域风沙流场特征、城镇周边土地利用空间格局优化、防沙工程体系优化配置、防沙工程效率评估与预测4个分支领域,14项主要研究内容和9个支撑学科;技术体系包括8个分支技术领域和一个总目标（即:城镇防沙技术优化模式）。除青藏高原外的城镇防沙技术模式具有圈层结构特征,第一圈层都是以市（镇）区为核心的绿化景观带。对于地处半湿润风沙区外缘的城镇,第二圈层为高效农牧业生产区,第三圈层为生态涵养圈,第四圈层为封禁保护圈。对于半湿润风沙区内部的城镇,第二圈层为农牧业生产与沙丘封禁区,第三圈层为封禁保护圈。对于半干旱风沙区城镇,第二圈层为沙丘（地）封禁与农牧业生产区,分为近郊设施农业圈、远郊沙丘（地）封禁与农牧户独立生产圈两个次级圈层,第三圈层为沙丘（地）封禁保护圈。对于干旱风沙区城镇,第二圈层为节水灌溉农业区,第三圈层为外围防护带,第四圈层为封禁保护带。对于地处青藏高原山间盆地的城镇,防沙工程一般采取近郊“防护林带+人工草地+灌溉系统”,外层为“沙障+防护林带+人工草地+灌溉系统”,再外层为“防护林带+草地改良+封禁保护”的布局模式。对于地处青藏高原河流宽谷的城镇,防沙工程技术模式在宏观上根据河道走向布局,局部充分考虑防沙治沙与河道整治、水土流失和地质灾害治理有机结合,细节上依据沙尘源地类型和分布地貌位置选择防沙技术。     

基于耗散结构理论的千岛湖旅游地演化过程及机制

从耗散结构理论的视角,认为千岛湖旅游地是以外部自然与社会经济环境为支撑,以吸引物子系统、设施子系统、服务子系统和支持子系统为基础的旅游地耗散结构系统(TDSS)。分析了其演化过程,认为从1959 年新安江水库建成到1981 年“富春江-新安江”被确定为国家首批重点风景名胜区,千岛湖旅游系统处于萌芽状态,各子系统尚未完善成形;1982 年至1994 年为系统形成期,各子系统发展逐渐完善,旅游系统整体效应开始初步显现;从1995 年起,千岛湖旅游地系统进入发展期,各子系统基本上发育成熟完善,子系统之间相互作用明显,系统的整体效应显著;2000 年以后,千岛湖旅游地系统处于优化发展状态,各子系统之间进一步协调发展,旅游系统整体效应大大增强,并推动了旅游地的转型发展。探讨了其演化机制,认为旅游地系统演化的本质是耗散结构的负熵输入过程,系统要素的非线性作用是其演化动力,并通过基于外部环境和政府主导的中心控制的系统他组织与基于供给与需求、人地关系、区域协调以及利益主体平衡四类非线性作用的系统自组织而实现。     

基于广义位势理论的弹塑性模型的修正方法

广义位势理论为岩土材料的本构关系研究指出了更开阔的数学背景。基于广义位势理论可以构造出基于应力空间的模型,也可构造出基于应变空间的模型,利用两者之间的对称关系,把常规基于应力空间的模型直接转换到应变空间中,对本构模型自身无需做任何改动。基于广义位势理论也可以对已有的本构模型进行修正,比如,可基于广义位势理论对剑桥模型进行修正,这种修正可使模型利用三轴试验的部分成果,比单纯使用压缩试验的成果要好一些。另外,也初步探讨了模型的三维化问题。     

晋城矿区厚层脆韧性石灰岩顶板变形与控制特性研究

晋城矿区15#煤直接顶K2石灰岩厚8～12 m,结构致密坚硬,为坚硬难垮落顶板。针对厚层石灰岩顶板可能面临的大面积断裂和垮落,从而导致冲击地压等问题,通过岩石力学性质试验获得相关岩层力学参数,并运用关键层理论、数值模拟和相似材料模型试验,研究了厚层脆韧性石灰岩顶板的变形与垮落特性,得到了顶板初次来压步距20～25 m和周期来压步距10～15 m及垮落规律,并提出了顶板控制的技术途径,即初期中深孔爆破结合顶板关键层缓慢下沉综合控制技术。实践表明,厚层石灰岩顶板的垮落形态和垮落步距与理论和试验研究结果基本一致。该项成果为晋城矿区厚层脆韧性石灰岩顶板控制提供了有效途径。     

生活垃圾填埋过程中的沉降分析与计算

结合生活垃圾PTH蠕变方程式中的相关参数,依据重庆市长生桥垃圾卫生填埋场的填埋工艺和填埋方案,得出填埋历程与填埋高度的关系曲线。通过与土压缩理论计算方法相比较发现,土压缩理论中参数选取主要以经验为主,假设条件也与实际情况不符,而PTH蠕变模型中各参数均可由室内压缩蠕变试验得出,依据充分。计算表明,重庆市长生桥垃圾卫生填埋场在填埋过程中产生的沉降达25.72%,在容量估算中如果忽略这一数据则会对填埋场的经济性分析产生一定影响。     

一维大变形主、次固结耦合新模型

针对传统一维大变形固结理论不能考虑土体次固结变形的缺点,在连续介质力学有限变形理论和土力学固结理论基础上,提出了全新的一维大变形主、次固结耦合模型。该模型采用超静孔压为控制变量,可以分别表述为欧拉坐标、拉格朗日坐标和固相体积坐标等三种形式,其中均可以显式地反映出土体重度变化、固相速度、地表沉降速度、地下水位变化、荷载变化和次固结等6个因素的影响。在不同简化条件下,新模型可以分别退化为以往学者提出的相关模型。当不考虑次固结效应时,新模型与经典的Gibson大变形固结模型完全等价。从便于工程应用的角度而言,新模型中仅考虑次固结和外荷载变化的退化形式更便于求解,可作为一种供参考的实用模型。     

上海世博会地下变电站基坑围护结构的动力反应分析

采用三维快速拉格朗日程序FLAC^3D,对上海世博会500kV地下变电站围护结构的动力反应问题进行了深入细致的分析和研究。所建立的模型采用摩尔一库伦本构关系,同时考虑了静力、动力以及地下承压水的影响,并且通过FLAC^3D软件的二次开发功能引入统一强度理论,来判别围护结构中钢筋混凝土的应力状态,力求更真实地反映围护结构在动力作用下的响应状态。分析结果表明,圆型围护结构的环向刚度比较大,受力时将大部分侧向荷载转移给其环向拱结构,从而使得基坑和周围土体无论在静力状态还是动力状态下,整体变形均较小;基坑整体在所研究的各种工况下,围护结构都处于安全状态。