水牛蹄型深海集矿机履齿设计及牵引性能研究

作为深海采矿系统的重要组成部分,深海集矿机的技术研究和开发一直是许多国家的难题。为了提高深海集矿机在稀软沉积物上的牵引性能,基于水牛蹄的曲面结构特征和特殊几何结构,设计了一款仿水牛蹄蹄型履齿。以该款履齿的结构参数为研究对象,通过对朗肯被动土压力理论的优化,得到了仿水牛蹄蹄型履齿的牵引力解析解,建立了对应的履齿仿生参数对履齿牵引力的影响公式。结合正交试验方法进行了不同形式履齿在沉积物上运动的单、多履齿剪切试验,将仿水牛蹄蹄型履齿与直型履齿、仿水牛蹄轮廓履齿（另一种仿生履齿）进行对比试验,并通过模型车试验验证了该款履齿的可行性。结果表明：3种履齿中,仿水牛蹄蹄型履齿提供的最大牵引力最高。研究可为进一步优化仿水牛蹄蹄型履齿结构参数和提高深海稀软底质机械的牵引性能提供参考依据。     

中国及其邻区周围板块作用力的研究

给出了如何根据观测的应力方向,利用平滑方法处理为在规则格点上均匀分布的数据的过程,并利用新编的中国及其邻区地震震源机制解推断的观测应力方向,反演了周围板块作用力的相对大小．结果表明,在周围三大板块中,以印度板块的作用力最大;其次是太平洋板块;而在菲律宾海板块边界上,作用力大小差异较大,其中又以与台湾相邻的边界段受力最大,琉球岛弧受力最小．     

Frictional heat generation and seismic radiation in a foam rubber model of earthquakes

Results from a study of stick-slip particle motion at the interface between two stressed foam rubber blocks indicate that normal vibrations and interface separation are an important part of the stick-slip process in foam rubber. The dimension of the dynamic slip pulse is small compared to the dimension of the model (approximately 10 cm vs. 200 cm) consistent with the abrupt-locking slip pulse model ofBrune (1970, 1976), andHeaton (1990). A comparison of frictional heat generation between stable-sliding and stick-slip foam rubber models indicates a linear relation between the temperature increase on the fault surface (for a given distance of slip) and the driving shear force for the stable-sliding model, while for the stick-slip model there is essentially no variation in frictional heat generation with an increase in shear stress. We performed experiments to investigate the ratio of normal motion to shear motion at different levels of normal stress in the stick-slip foam rubber model. Preliminary result indicate that the normal component of the particle motion increases more rapidly with increasing normal stress than the shear component. The phenomenon of interface separation and normal vibrations may thus explain some of the most frustrating problems in earthquake mechanics, e.g., the heat flow paradox, the long-term weakness of major active faults, and anomalousP-wave radiation.     

基于多体分析的浅水FPSO和水下软钢臂系泊系统运动特性研究

基于多体动力分析方法进行FPSO和水下软钢臂系泊系统的运动特性研究。相较于非线性弹簧模拟软钢臂系泊系统或者其他近似模拟方法,多体分析方法可以充分考虑系泊系统具体结构形式及其动力项对FPSO运动性能的影响,更好的预报系统运动响应和系泊力。本文将FPSO和水下钢臂结构模拟成2个具有6自由度的独立结构,两者用系泊链组进行连接。基于三维势流理论应用汇源分布法,首先在频域内进行FPSO的水动力参数分析,进而在时域内对系统进行耦合动力分析。本文重点讨论系泊系统黏性力和二阶波浪力对系统响应的影响,计算结果发现系泊系统黏性力对系泊力有一定影响,而在浅水条件下二阶波浪力的计算对准确预报系统运动及系泊力非常重要。     

基于恒速压汞技术研究页岩气储层孔隙结构:以湘西北地区五峰组页岩为例

页岩气储层孔隙结构是页岩气富集成藏、储层评价和优选有利区的关键参数,区分孔隙和喉道是表征页岩气储层孔隙结构的关键。本文选择4块具有不同渗透率的湘西北地区奥陶系五峰组页岩为研究对象,基于恒速压汞实验讨论孔隙和喉道的大小、分布特征及其相互关系以及与渗透率的联系。结果表明:具有不同渗透率的页岩样品表现为较为相近的孔径分布特征但差异较大的喉道分布特征。页岩样品渗透率的大小与孔隙半径没有明显相关关系;喉道大小及其分布特征是控制低渗储层孔隙结构的关键要素之一。渗透率较低页岩样品的喉道以喉道半径小且集中分布为特征,而渗透率较大页岩样品的喉道以喉道半径大呈分散分布但主要以大喉道为特征。喉道特征是研究页岩气储层储集空间和吸附能力的重要部分,在以后对页岩气的勘探开发中应特别注意及重视。     

不同因素对排水沟渠水平冻胀力的影响

多年冻土地区的排水沟渠经常遭受水平冻胀力的破坏,严重影响构筑物的服役性能。根据青藏高原多年冻土区路基坡脚U型槽排水沟渠的现场试验,并通过数值计算与理论分析,分析了结构埋深、粗颗粒换填范围以及结构形式对其温度场和水平冻胀力的影响。结果表明：改变工况,对土体温度场分布的形状影响较小,仅对其大小有一定影响。不同工况下水平冻胀力均沿深度非均匀分布,最大水平冻胀力主要出现在结构中部,而其上部和下部较小,结构侧壁在1/2至1/3处易发生冻胀破坏。梯形结构所受的水平冻胀力较U型结构增大13%～15%左右,但其分布形式基本相同。因此,U型结构在降低水平冻胀力方面优于梯形结构。随着换填范围增大,排水沟渠的水平冻胀力最大值逐渐减小;对于埋深1.7 m的排水沟渠来说,其侧边的0～2.8 m是影响水平冻胀力的主要换填宽度范围,而当换填宽度超过2.8 m后,水平冻胀力几乎不再降低。     

Spectral Analysis of Nonlinear Drag Forces

The spectral properties of nonlinear drag forces of random waves on vertical circular cylinders are analyzed in this paper by means of nonlinear spectral analysis. The analysis provides basic parameters for estimation of the characteristic drag forces. Numerical computation is also performed for the investigation of the effects of nonlinearity of the drag forces.The results indicate that the wave drag forces calculated by linear wave theory are larger than those calculated by the third order Stokes wave theory for given waves. The difference between them increases with wave height. The wave drag forces calculated by use of hnear approximation are about 5% smaller than their actual values when measured in the peak values of spectral densities. This will result in a safety problem for the design of offshore structures. Therefore, the nonlinear effect of wave drag forces should be taken into comidemtion in design and application of important offshore structures.     

可调滞回模型的磁流变阻尼器及其试验

本文在现在磁流变阴尼器性能研究的基础上，提出了可调滞回模型的磁流变阻尼器及其试验方法，并进行理论、试验及算例分析。首先，根据恒定电流下磁流变阻尼器的阻尼力滞力特性，利用磁流变材料特性的电流（即磁场）可控特点，建立了变电流下的阻尼力滞回模型；其次，在中通过电路板控制外加电流与装置变形间的函数关系，实现了变电流调节的阻尼力滞回模型；最后，将磁流变阻尼器与橡胶隔震装置结合，形成智能磁流变隔夺装置，并对一个单自由度隔震结构进行了数值仿真分析。     

地质基础理念之我见

任-侵位的岩浆体，在结晶分异、固化成岩过程中，一般都可分为：已结晶的固相岩体、正(半)结晶的可塑相岩体及未结晶的熔融相岩浆3部分．此时，若发生了地壳运动，地壳运动的构造作用力。使正(半)结晶的可塑相岩体发生可塑相变形，形成片麻化岩体；地壳运动(包括地震)时的构造作用力为脉动性质的挤压作用力；岩体发生片麻化的地壳运动，又使已结晶的固相岩体和围岩发生断裂活动，形成了断裂带控矿、容矿构造；未结晶的熔融相岩浆再度上升侵位，便形成了小侵入岩体控矿构造．残浆的形成与排出，控矿构造的发生、发展与控矿过程，都是在这次地壳运动过程中完成的．因此，对这次地壳运动可称成矿作用．     

季节冻土对土钉支护的影响

川藏交通廊道规划路线沿线滑坡锚固工程在全生命周期内将不可避免受到季节性冻土冻胀融缩的不利影响。为减缓此不利影响,本文提出基于多个挤压摩擦型屈服套的屈服装置、消能蓄能型碟簧系统,形成可双向调节预应力的锚索新结构。并对该锚索进行室内张拉试验、极限承载力试验及工作机理研究,成功研制吨位500 kN级、行程100 mm的双向调节预应力锚索。室内试验证实,单个挤压摩擦型屈服套起始屈服力为120~135 kN,平稳行程可达255 mm;屈服装置由4个挤压摩擦型屈服套及P锚组成,起始屈服力为420~450 kN,行程可达到100 mm以上;碟簧系统可实现耗能(冻胀时可抵消约60%的预应力增长)与蓄能(融缩时可抵消约40%的预应力损失)的目的。屈服行程完结后,双向调节预应力锚索极限承载力为1050kN,与传统锚索极限承载力相当。该新型锚索起始屈服力及行程具有较好的可拓展性,性能参数优于市场同类产品,可用于冻融环境及地震、大变形情形下的滑坡边坡加固,为川藏交通廊道沿线季节性冻土区滑坡、边坡防护提供了一种新的解决方案。