考虑破碎的堆石料颗粒流数值模拟

以双江口300 m级高土石坝为工程背景,根据有关资料的试验数据,利用二维颗粒流计算机仿真技术对堆石料在一定围压下的颗粒破碎情况进行了数值模拟,数值试样由2 574个簇颗粒单元组成。数值模拟与室内平面应变试验结果对比表明,用选定的细观参数进行数值模拟与平面应变试验结果基本一致,说明用颗粒流方法进行数值模拟能够较好的再现堆石料的颗粒破碎特性。与室内试验相比,数值仿真模拟还能得到颗粒破碎的细观演化规律和破碎带的分布范围,从而为进一步建立考虑颗粒破碎的堆石坝本构模型,研究大坝填筑、水库蓄水过程以及地震情况下的颗粒破碎过程以及颗粒破碎所引起的坝体变形提供了一条途径。     

Functioning of intertidal flats inferred from temporal and spatial dynamics of O<Subscript>2</Subscript>, H<Subscript>2</Subscript>S and pH in their surface sediment

In this article, we describe the dynamics of pH, O₂ and H₂S in the top 5–10 cm of an intertidal flat consisting of permeable sand. These dynamics were measured at the low water line and higher up the flat and during several seasons. Together with pore water nutrient data, the dynamics confirm that two types of transport act as driving forces for the cycling of elements (Billerbeck et al. 2006b): Fast surface dynamics of pore water chemistry occur only during inundation. Thus, they must be driven by hydraulics (tidal and wave action) and are highly dependent on weather conditions. This was demonstrated clearly by quick variation in oxygen penetration depth: Seeps are active at low tide only, indicating that the pore water flow in them is driven by a pressure head developing at low tide. The seeps are fed by slow transport of pore water over long distances in the deeper sediment. In the seeps, high concentrations of degradation products such as nutrients and sulphide were found, showing them to be the outlets of deep-seated degradation processes. The degradation products appear toxic for bioturbating/bioirrigating organisms, as a consequence of which, these were absent in the wider seep areas. These two mechanisms driving advection determine oxygen dynamics in these flats, whereas bioirrigation plays a minor role. The deep circulation causes a characteristic distribution of strongly reduced pore water near the low water line and rather more oxidised sediments in the centre of the flats. The two combined transport phenomena determine the fluxes of solutes and gases from the sediment to the surface water and in this way create specific niches for various types of microorganisms.     

地球物理资料群体智能反演(英文)

复杂地球物理资料的反演问题往往是一个求解多参数非线性多极值的最优解问题。而鸟和蚂蚁等群体觅食的过程,正好与寻找地球物理反演最优解的过程相似。基于自然界群体协调寻优的思想,本文提出了交叉学科的群体智能地球物理资料反演方法,并给出了其对应的数学模型。用一个有无限多个局部最优解的已知模型对该类方法进行了试验。然后,将它们应用到了不同的复杂地球物理反演问题中:(1)对噪声敏感的线性问题;(2)非线性和线性同步反演问题;(3)非线性问题。反演结果表明,群体智能反演是可行的。与常规遗传算法和模拟退火法相比,该类方法有收敛速度相对快、收敛精度相对高等优点;与拟牛顿法和列文伯格一马夸特法相比,该类方法有能跳出局部最优解等优点。     

干砂强夯动力特性的细观颗粒流分析

通过引进和开发二维颗粒流程序,基于相似理论建立了可以模拟砂土地基强夯加固的细观颗粒流模型,结合小比尺室内细观模型试验,从颗粒细观力学角度入手对干砂在强夯冲击加固过程中的动力反应特性进行了数值模拟。结果表明,数值模拟结果与试验结果有较好的一致性,利用颗粒流模型可以很好地模拟干砂在冲击荷载作用下的锤底动接触应力、颗粒间动接触应力和颗粒位移场分布情况,并可以实时跟踪颗粒的变位及接触应力变化,实现从细观角度揭示干砂强夯动力响应特性,研究工作为今后砂土强夯加固宏细观机制研究提供了一条新的思路。     

颗粒破碎及剪胀对钙质砂抗剪强度影响研究

钙质砂是海洋沉积物中的一种,富含碳酸钙或其他难溶碳酸盐类物质的特殊介质。由于其颗粒质脆,受力后易产生破碎,表现出与常规陆源砂不同的力学性质。通过对取自南沙群岛永暑礁附近海域的钙质砂进行三轴剪切试验,分析了钙质砂颗粒破碎与剪胀对其抗剪强度的影响。试验结果表明,颗粒破碎与剪胀对钙质砂强度有着重要影响,低围压下剪胀对其强度的影响远大于颗粒破碎,随着围压的增加,钙质砂颗粒破碎加剧,剪胀影响越来越小,而颗粒破碎的影响则越来越显著;颗粒破碎对强度的影响随着围压的增大而增大,当破碎达到一定程度后颗粒破碎渐趋减弱,其影响也渐趋于稳定。     

堆石料大三轴试验的细观模拟

采用三维颗粒流计算程序,对堆石料的大三轴排水剪切试验过程进行了数值模拟。在数值模型的生成过程中,使堆石料集合体达到规定密度和级配;采用动态松弛算法迭代求解,并引入粒间阻尼,以吸收颗粒填装的多余动能使其稳定;颗粒间引入黏结力来提高试样的峰值强度;确定堆石料的细观力学参数,拟合室内试验应力应变曲线。模拟不同围压下堆石料的试验,得到的应力-应变曲线与室内试验基本一致,说明颗粒流方法可以较好的模拟堆石料的大三轴试验过程。由于没有考虑颗粒形状及颗粒破碎的影响,造成大应变剪胀偏大。     

参数优化LSSVM的巷道围岩松动圈预测研究

最小二乘支持向量机方法(LSSVM)在处理小样本、高维数、非线性的问题时,具有求解速度快、易于描述非线性关系的优良特性。但是,该方法得到的模型拟合精度和泛化能力依赖于其相关参数,因此,提出基于粒子群优化算法(PSO)的LSSVM参数优选方法。最后,用该模型对巷道围岩松动圈进行了预测研究。结果表明,PSO优化的LSSVM模型具有收敛速度快、计算精度高的特点,说明该模型是合理、有效的。     

陕北靖边丹霞地貌区红色砂岩地球化学沉积特征与古环境研究

陕北靖边波浪谷丹霞地貌区是近年来国内外地学界的新发现和持续关注点.论文通过野外地质调查、粒度分析,岩石地球化学分析等研究,探讨红色砂岩地球化学特征、沉积环境、物源性质等相关问题.研究表明:红色砂岩以中—细砂为主,SiO2和Al2 O3含量之和在85％以上,沉积环境为河湖相,为水动力中等,水面较浅的河流入湖三角洲河口区地...     

毛乌素沙地北缘泊江海子剖面粒度特征及环境意义

通过毛乌素沙地现代风成沙的粒度与泊江海子剖面沉积物粒度特征对比分析,确定了剖面中4个层位（290—210 cm、190—160 cm 、153.5—123.5 cm、50—40 cm）基本属于风成砂沉积,并且这些风成砂中间夹杂着三次湖相沉积,结合14C年代测定,我们认为此区域在4 000—5 000 a BP存在以下沉积（气候）旋回:至(4 958±84)a BP,沉积风成砂,反映该时期风沙活动强烈,气候干燥,冬季风强盛;(4 958±84)a BP前后,沉积物为灰绿色湖相层,表明这一时期存在短暂的湖面扩展,沙漠退缩;(4 958±84)—(4 793±74)a BP,沉积风成砂,反映了湖泊的退缩和沙漠的扩展;(4 793±74)—(4 536±70)a BP,湖相沉积物,反映了流域降水量的增多;(4 536±70)—(4 085±67)a BP沉积风成砂后,(4 085±67)a BP前后又出现了短暂的湖相沉积,之后又是风成砂沙沉积。     

颗粒流离散元在滑坡运动过程模拟中的应用

介绍了颗粒流离散元的分析原理,以某岩质边坡为实例,构建了计算模型。根据实际资料,在计算模型中加了节理,节理的力学参数弱于岩体。在下方的抗滑挡土墙完全失去作用的情况下,用此模型对该滑坡的运动过程进行了计算预测,分析了整体的变形、不同部位的位移和应力等运动特点,上部粉质粘土区系拉裂引起的下滑,下部碎石土区因挡墙损坏而产生沿节理面的滑动,但拉应力变化不大。指出了在该滑坡存在2个滑动面,并针对2个滑动面提供了相应的治理建议。