单轴压缩荷载下非贯通闭合节理岩体损伤本构模型

目前损伤力学已被认为是研究节理岩体力学行为的有效工具,但是在目前的节理岩体损伤变量定义中大多仅考虑节理几何特征而未考虑节理内摩擦角等力学参数,这显然不能很好地反映节理岩体的力学特征。为此,拟推导出一个能够综合考虑节理几何及力学参数的损伤变量（张量）,并由此建立单轴压缩荷载下岩体损伤本构模型。首先,基于断裂力学的由于单个节理存在引起的附加应变能增量与损伤力学的损伤应变能释放量相关联的观点,推导出了含非贯通节理岩体的损伤变量计算公式;其次,根据断裂力学理论对单轴压缩荷载下的单个节理尖端应力强度因子计算方法进行了研究,得出了应力强度因子K_Ⅰ、K_Ⅱ的计算公式;同时考虑多节理间的相互作用给出了单组单排及多排非贯通节理应力强度因子计算公式。最后,利用该模型对含单条非贯通节理的岩体在单轴压缩荷载作用下的峰值强度及损伤变量进行了分析计算。结果表明,当节理倾角小于其内摩擦角时,岩体强度与完整岩石相同,岩体损伤为零,而后随着节理倾角增加,岩体强度、损伤随节理倾角的变化分别呈开口向上及向下的抛物线,当节理倾角约为60°时,岩体损伤最大,强度最低。随着节理长度增加,岩体损伤增加,而随着节理内摩擦角的增加,岩体损伤则减小。      

粉煤灰水泥土变形特性实验研究

水泥土中掺入粉煤灰能在一定程度改善其性能,而变形特性是实际工程应用的重要指标。因此,研究粉煤灰和龄期对水泥土变形特性的影响对实际工程具有较大的参考价值。通过粉煤灰掺量为0和8%的水泥土无侧限抗压强度实验,研究发现养护龄期的增长与粉煤灰的掺加有利于水泥土变形模量的增长,尤其是粉煤灰的掺加有利于后期变形模量的增长。进一步对比分析两种粉煤灰掺量时的无侧限抗压强度和平均变形模量,发现它们之间基本上呈线性关系,随后通过拟合得出了它们之间的换算公式。最后,考虑应力-应变曲线模型特征以及对试验数据回归分析,推导出了一定条件下的水泥土应力-应变上升段表达式,为实际工程设计提供参考。     

横向振动格栅紊流紊动特性试验

建立了一套大尺度格栅紊流试验系统,格栅进行有别于传统垂向模式的横向振动,采用粒子图像测速技术(Particle Image Velocimetry,PIV)测量流速。对瞬时流速的检验表明,该系统产生的紊流场具有较强的随机性和统计规律性。均方根流速在格栅片附近变化较大,在两片格栅中间处趋于稳定,纵向均方根流速明显大于垂向均方根流速,二者比值在1.5~2.0之间,接近天然明渠紊流。雷诺应力在距格栅越近处波动越大,随着距格栅距离的增加而减小,至两片格栅中间处雷诺应力基本为0。时间和长度积分尺度在格栅片处最小,随着距格栅距离的增加而线性增加,至两片格栅中间处达到最大值。流速能谱呈现Kolmogorov理论的-5/3次方规律。本系统生成的紊流场的统计规律与传统的垂向振动格栅紊流较为一致,但纵向和垂向的紊动强度更接近实际,为后续紊流中泥沙和污染物等运动机理的研究奠定了基础。     

干湿循环作用下膨胀土的贯入特性试验研究

揭示干湿循环作用下膨胀土力学特性的演化规律对防治膨胀土灾害有重要指导意义。提出了一种基于超微型贯入试验的土体内部力学特性研究方法,在干湿循环条件下对重塑膨胀土开展了一系列贯入试验,获得3次干燥过程中试样贯入阻力随深度和含水率的变化曲线。结果表明:(1)通过超微型贯入试验能够简单、快速和有效地掌握膨胀土在干湿循环过程中力学特性的时空演化特征;(2)试样的贯入阻力在干燥过程中总体呈增加趋势,相对于深部土体,表层土体的贯入阻力对干燥作用更加敏感;(3)干湿循环作用对膨胀土的力学特性有重要影响,随干湿循环次数的增加,膨胀土的贯入阻力总体上呈减小趋势,贯入曲线由单峰结构逐渐向多峰结构过渡,贯入阻力的空间差异性更加突出,且该现象在低含水率区间更加明显。基于土力学、土结构的基本理论以及试验中观测到的一些现象,对干燥过程和干湿循环作用下膨胀土的贯入力学特性进行了分析和探讨。干燥过程中土颗粒收缩靠拢、密实度和颗粒接触点增加及土吸力增加是导致膨胀土贯入阻力增加的重要原因,而干湿循环作用导致的土结构松散化、裂隙化则是引起膨胀土整体力学性质弱化的重要原因。     

北大西洋大青鲨渔业生物学初步研究

大青鲨(Prionace glauca)是金枪鱼延绳钓渔业中最主要的兼捕鱼种之一,作为海洋生物链的顶端物种对海洋生态系统的稳定性和多样性起到了重要作用。作者根据中国金枪鱼渔业科学观察员在北大西洋海域(3°~55°N,15°~40°W)采集的2 112尾大青鲨数据,按不同性别对其渔业生物学特征进行初步研究。结果表明:雌、雄大青鲨的优势叉长组分别为180~220 cm、190~230 cm,雄性叉长均值显著大于雌性,雌、雄性比符合1︰1;大青鲨叉长-全长、尾凹长-全长的线性关系分别为L_F=0.8008L_T+7.3361,L_P=0.7576L_T–1.8479;北大西洋热带海域(3°~13°N)兼捕的大青鲨群体组成以大个体为主(180~240 cm),冰岛附近海域(48°~51°N)兼捕的大青鲨群体组成以小个体为主(100~210 cm);大青鲨叉长和质量关系式为W_R=7×10~(–6)L_F~(2.9994);大青鲨肝脏为性腺的发育提供能量,成熟个体的肝质量指数显著小于未成熟个体;热带海域兼捕的大青鲨以性成熟个体为主(96.9%),冰岛海域兼捕的大青鲨以未成熟个体居多(77.1%);50%雌性性成熟个体对应的叉长为178.7 cm,50%雄性性成熟个体对应叉长为173.6 cm;雌性怀仔大青鲨的叉长与其怀仔数量线性关系为L_S=0.419×L_F–49.7(R~2=0.3905),幼仔雌雄性比符合1︰1;胃含物中以沙丁鱼和鱿鱼出现频率最高。作者的研究有助于更好地了解北大西洋大青鲨的生物学特征,为区域性渔业管理组织评估大青鲨种群资源状态提供数据参考。     

水平轴潮流能叶轮水动力性能比对试验

叶轮作为潮流能发电装置能量俘获机构,其水动力性能的优劣对整个装置具有决定性意义。本文设计了两种叶轮翼型方案,方案一叶轮选择了具有代表性的单一翼型,方案二叶轮选择了多种翼型组合方式。为检验两种叶轮动力学性能,分别对两种方案进行了仿真和模型试验。通过设定试验控制参数,提取观测参数,对实验数据进行处理分析,从功率系数方面对两者进行了对比,为水平轴潮流能发电装置叶轮翼型选择提供参考。     

新疆额尔宾山花岗岩侵位年龄和成因及其对南天山洋闭合时代的限定

额尔宾山花岗岩岩体位于南天山晚古生代侵入岩带,对该花岗岩进行锆石U-Pb定年获得296.1±1.8Ma的年龄,为早二叠世。岩石主量元素分析结果表明,该花岗岩的Si O2含量为66.96%~67.3%,富碱(Na2O+K2O=7.53%~7.97%),K2O/Na2O1(1.15~1.27),属高钾钙碱性系列岩石;Al2O3为15.56%~15.62%,Al2O3K2O+Na2O+Ca O,属于过铝型。岩石稀土元素配分模式呈现轻稀土元素(LREE)富集((La/Yb)N=27.03~30.62)、重稀土元素(HREE)亏损((LREE/HREE)=18.2~20.1)、具有中等程度的负Eu异常(δEu=0.64~0.68)。微量元素判别结果显示,其具有I-A型花岗岩过渡的特征。结合区域地质背景综合分析,初步认定该岩体可能形成于南天山同碰撞向后碰撞构造体制转换时期,据此可以推测南天山洋盆闭合时限至少应该在早二叠世以前。     

华北克拉通北缘东段“开原岩群”的解体及重新认识

根据近年来的同位素年代学资料,对分布于辽北地区的一套构造变质岩系（"开原岩群"或"清河镇岩群"）进行了重新认识和划分,并将其重新定义为清河构造混杂岩,由中太古代、新太古代、中元古代、新元古代、二叠纪等不同时代、不同构造环境的地质体组成.其中,中太古代、新太古代、中元古代岩石来自华北克拉通,而新元古代、二叠纪岩石则来自兴蒙造山带.将原沈家堡子岩组重新划分为新太古代变质表壳岩和中-新太古代变质深成岩,原板石沟岩组（或芦家堡子岩组）厘定为中元古代石门岩组,原照北山岩组重新划分为新元古代南平岩片和晚二叠世照北山岩组,将原佟家屯岩组和尖山子火山岩合并为晚二叠世佟家屯岩组.最后,提出了清河构造混杂岩带为华北克拉通与兴蒙造山带的界线以及古亚洲洋在华北板块北缘东段的最终闭合时间为中三叠世早期（约245Ma）的认识.     

泥水盾构隧道废弃泥浆改性固化及强度特性试验

泥水盾构隧道施工产生大量的废弃泥浆,可能带来环境污染、侵占土地等问题,影响城市的正常运转。本文以厦门市某隧道施工现场产生的废弃泥浆为研究对象,采用化学固化技术处置泥浆,测试不同影响因素（固化剂种类、固化剂掺入比、泥浆初始含水率）对改性固化后泥浆抗压强度、pH值、含水率等特性的影响,分析固化机理并解释相关现象,获取最优固化剂种类、掺入比、泥浆初始含水率。对比试验结果表明最优固化剂种类为CERSM泥浆固化剂Ⅱ,掺入比为10%,泥浆初始含水率为100%。在此基础上,本文进一步探讨改性固化后泥浆的强度特性,28 d后固化泥浆抗压强度可达1.5 MPa,是普通水泥固化泥浆强度的4倍,可用做建筑填料,解决环境污染问题,并实现废弃泥浆的资源化利用。     

抗滑短桩加固滑坡体模型试验三维数值模拟分析

为解决抗滑短桩加固滑坡体理论研究不满足工程应用需要的现状,本文采用基于快速拉格朗日算法的FLAC3D软件,对桩长变化的抗滑短桩加固碎石土滑坡全过程进行三维有限元模拟,通过分析滑体位移、应力、抗滑短桩位移和桩身弯矩的变化规律,研究抗滑短桩的受力变形特性及桩土相互作用机理。研究表明:经抗滑短桩加固后的滑坡,稳定性显著提高;随着桩长增加,桩后应力分布越均匀,抗滑短桩与桩周土体的整体性越好,滑体最大位移逐渐减小,有效抑制滑体位移;当桩长小于60 cm时,滑体出现"越顶"现象,在楔形体前缘顶部形成了贯通滑动面,且发生较小范围的失稳破坏;当桩体自由段与滑体厚度比值为0.52~0.59时,加固效果最理想。研究结果对抗滑短桩加固滑坡体的抗滑机理予以补充。