基于有限元/离散元耦合分析方法的含预制裂隙圆形孔洞试样破坏特性数值分析

为了揭示结构面作用下深埋高应力硐室围岩的破坏机制,采用有限元/离散元耦合分析方法(FDEM)对含预制裂隙圆形孔洞硬岩试样建立数值模型,研究不同预制裂隙(结构面)位置、长度以及倾角下试样孔洞周边裂纹扩展规律及其力学破坏特性,针对各种情况提出了相应的支护措施。研究发现,(1)在无预制裂隙作用条件下圆形孔洞顶底部首先出现张拉裂纹,随后在孔洞两侧相继出现劈裂裂纹并逐渐贯通,近似于开挖面附近的板裂化破坏;(2)若洞壁一侧存在已揭露裂隙该侧岩体整体呈剪切滑移型破坏,若洞壁一侧存在未揭露裂隙该侧岩体的破坏模式为张拉–剪切型破坏,未揭露预制裂隙试样的破坏程度更为剧烈且更容易诱发岩爆;(3)对于孔洞上方的预制裂隙,无论揭露与否最终都会产生局部性顶板垮落或崩塌;(4)随着预制裂隙长度的增加,圆形孔洞上方岩体由短裂隙时的局部性垮塌最终转变为全局式垮塌;(5)对于孔洞一侧预制裂隙,试样破坏过程所释放的动能(破坏程度)随裂隙倾角的增加呈现先增大后降低的趋势,对于孔洞顶部预制裂隙,试样的破坏剧烈程度随裂隙倾角的增加呈现单调递增趋势。研究结果可为含裂隙或断层岩体地下工程开挖、支护设计及其稳定性分析提供指导。     

自吸水分对煤中瓦斯解吸的综合影响

为研究自吸水分对煤中瓦斯解吸的影响,利用自主设计的实验装置,实现了水分在煤中的自发渗吸,单独研究了水分对瓦斯的置换效应,并对不同含水率条件下煤中瓦斯的置换解吸量、卸压解吸量以及残余瓦斯含量进行了测定。结果表明:水分能够促进煤中吸附态瓦斯发生置换解吸,且含水率越大,置换解吸量越大;卸压解吸过程中,相同时间内含水煤样瓦斯解吸量小于干燥煤,且随着含水率升高,解吸量逐渐减小;充分解吸后含水煤样的残余瓦斯含量小于干燥煤,在4%~10%含水率,随着含水率升高,残余瓦斯含量逐渐降低;针对晋城矿区永红煤矿的无烟煤,自吸水分对瓦斯解吸整体上表现为促进作用,水分对瓦斯解吸的影响是置换效应与水锁效应综合作用的结果。      

甘肃北山地区国宝山花岗岩稀土元素四分组效应及其意义

国宝山地区位于北山造山带中西部,星星峡镇西10 km处。研究区内岩浆活动强烈,花岗岩时代以志留纪、石炭纪为主,侵入于新太古—元古代敦煌岩群(Ar-Pt D.)。志留纪二长花岗岩中见花岗伟晶岩脉,且靠近伟晶岩的地方,二长花岗岩中天河石的含量逐渐增多。二长花岗岩稀土元素显示"四分组效应",其中第2组Pm-Sm-Eu-Gd和第4组Er-Tm-Yb-Lu效应较为明显;重稀土富集,轻重稀土分馏不明显;强烈的负Eu异常,δEu为0.04~0.05;Y/Ho值绝大部分小于28。野外调查发现二长花岗岩中有花岗伟晶岩脉。以上特征说明,二长花岗岩岩浆为下地壳,重稀土亏损,形成后经历了高度的演化过程。     

不同竖向排水体下淤泥地基冲击能传递规律模型试验研究

静动力排水固结法中,土体固结效果与排水体间距有很大关系。为研究高能量冲击下不同排水体间距设置对软土能量传递规律影响,利用多向高能高速电磁力冲击智能控制试验系统,在模型箱中设置多组不同排水体系,对淤泥土进行静动力排水固结模型试验（1:30相似比）,获得了高能量多遍冲击作用下不同排水体系中能量传递规律:（1）冲击荷载作用下,非插板（无人工排水体）区产生的孔压难以消散、附加应力难以沿埋深方向往下传递,而插板区则可,但其传递需要经历一定夯击遍数;插板较密区比插板较疏区的孔压更易消散,其工中沉降更大;（2）插板区软土层是由上至下逐步加固的;插板越密,随着夯击遍数增加,能量在软基深层分布的比例越大,且深层最终能量增量占处理厚度总能量的分布比例最大,表现出主要压缩区向下移动趋势更为明显。试验表明,排水体设置是必要的;在给定条件下,插板越密,越有利于地基深部的加固。上述结果的重要工程意义在于,当施加足够遍数的夯击且设置相适应的排水体时,对于淤泥类高含水量软土地基,运用静动力排水固结法,可加固深厚淤泥地基。     

黄土地区地质灾害链研究初探

黄土由于湿陷性、大孔隙、水敏性等特点,导致黄土地区的地质灾害广布,并且各灾种之间表现出明显的链生效应,使得黄土地区地质灾害的成因机理及防治研究愈发复杂。本文通过分析整理黄土地区典型灾害及灾害链事件,归纳了黄土地区灾害的发育现状,详细描述了两条典型的黄土地质灾害链式结构,并以天水大沟滑坡-泥石流灾害为例,阐述了黄土灾害链链生过程中的放大效应。根据黄土灾害研究现状,凝练了黄土灾害链研究中的3个关键问题,针对性地提出各自的研究思路,并指出今后需更加注重黄土灾害链的风险评价及断链措施方面的研究。本文针对黄土地区灾害链研究中若干问题的初步思考,旨在为后续的灾害链研究提供科学建议。     

强震区侵蚀-溃决型泥石流的动力特性定量分析

强震作用导致流域内松散物源、微地貌及水文环境发生剧烈变化,致使强震区泥石流的形成机制和活动规律区别于普通泥石流。从启动判别、沟床侵蚀和溃决放大效应等3个方面入手,利用物理模型和数值模拟,定量分析了强震区泥石流启动-流通-堆积全过程的动力特性。结合案例验证了强震侵蚀-溃决型泥石流的力学机制。分析表明,泥石流沟床侵蚀是外部应力增加、内部强度衰减和松散物质基础3种机制的综合结果,沟道堰塞体溃决导致泥石流流量被瞬间放大,进而反馈到侵蚀机制中,导致泥石流规模剧增。红椿沟8·14泥石流案例验算显示,H02、H03堰塞体溃决导致泥石流流量放大至800.80m3·s-1,沟床侵蚀物质总量达34.72×104m3,约占总规模的50%。     

珠江三角洲经济区相对资源承载力评价

基于"短板效应"改进相对资源承载力模型,计算2005—2014年珠江三角洲经济区相对资源承载力,并对珠江三角洲经济区9个行政区的相对资源承载力进行空间差异分析。研究表明:(1)以广东省为参照区,在研究时段内,珠江三角洲经济区的人口与经济承载状态一直处于超载状态,且随着时间超载程度愈发严重。(2)珠江三角洲经济区9个行政区的相对资源人口承载力和相对资源经济承载力的空间差异显著。     

南水北调中线核心区土地利用变化及其生态环境响应研究

本文以南水北调中线工程核心水源区淅川县为例,选取2004年TM、2014年GF1号影像等数据,解译获取了淅川县土地利用数据,对2004-2014年淅川县土地利用变化进行定量分析。通过选用区域生态环境质量模型,对研究期内淅川县土地利用变化的生态环境效应进行评估,并采用灰色关联法对导致淅川县生态环境质量变化的驱动因素进行分析。研究结果表明：① 2004-2014年,林地、建设用地和水域面积增加,耕地面积减少。在林地资源演化趋势上,有林地、疏林地、灌木林地和苗圃地与林地资源的整体演化格局一致,而宜林地和无立木林地、未成林造林地呈减少的趋势;② 在空间分布上,林地主要分布在海拔高、坡度较陡的北部山区,耕地和建设用地密集分布于海拔低、相对平缓的东南部地区;③ 2004年和2014年2期生态环境质量均在县域内表现出明显的空间差异,呈现出北高南低的分布趋势。研究期内淅川县区域生态环境质量指数从0.5443上升至0.6039,生态环境质量提高,其中宜林地和无立木林地转化为有林地、退耕还林对区域生态环境改善贡献最大;④ 局部地区生态环境呈负向发展,其中对森林资源采取掠夺式开采和粗放型管理、毁林开地对县域生态环境产生的负面影响最为深刻。⑤ 2004-2014年县域生态环境质量变化主要由政策和居民追求利益最大化的行为所驱动。     

自动气象站E-601B型蒸发器的改进

本文针对目前国家基准气侯站广泛应用的E-601B型蒸发器,据多年的观测实践经验,详细介绍了对E-601B型蒸发传感器下三角支架底座改进的理由、方法、效果;同时还介绍了密封排水孔,取消溢流桶等,改用专用储水瓶取水法的理由、方法、效果。通过改进,不仅能够使E-601B型蒸发器的设计更加简单、操作更加方便,而且可以大量节省观测人员的劳动量和时间,从而使观测到的蒸发量更加准确。      

超大跨度斜拉桥考虑行波效应的地震动随机响应研究

斜拉桥地震反应不同于其它桥型,具有明显的空间耦合效应.利用有限元理论对苏通长江公路大桥的空间抗震性能进行分析,重点研究行波效应对结构响应的影响,并与一致激励计算的结果进行比较,为大跨度斜拉桥抗震分析采用随机方法提供了一定的参考依据.研究结果表明,行波效应对斜拉桥结构内力有显著的影响,大跨度斜拉桥抗震性能分析必须考虑行波效应.而行波效应的影响与结构自身动力特性、视波速、构件位置及研究响应类型(位移与内力)相关.