波浪条件下小型回转体高速入水动力学特性研究

采用光滑粒子流体动力学（SPH）方法,建立了刚体入水六自由度响应模型,实现了波浪环境下小型回转体高速入水过程的数值模拟。对波浪环境下小型回转体高速入水过程中的运动姿态、冲击载荷进行讨论分析,结果表明：波浪条件下入水点相位不同,导致回转体实际入水角不同,实际入水角越大,入水冲击载荷越大,弹道越稳定;实际入水角越小,入水冲击载荷越小,弹道越易发生失稳。本研究表明,入水点相位对小型回转体弹道特性和冲击载荷产生影响,进而为波浪条件下跨介质武器低载稳定入水提供基础性技术支撑。     

剧冲式高速滑坡全程动力学机理分析

剧冲式高速滑坡是具有剧动启程,高速运行,碰撞解体及冲击成坝的高速岩质滑坡。本文根据高山峡谷区大型滑坡坝的形成过程,分析了高速岩质滑坡的临床峰残强降加速机理,滑体势动转化加速机理,空气动力擎托持速机理及滑坡坝冲击夯实机理,论述了其运动学特征。     

空心圆柱仪模拟列车荷载下土中应力路径能力分析

土体作为各向异性散粒体材料,其动力特性依赖于所处的应力路径。列车荷载下地基土在最大剪应力空间呈心形线旋转应力状态,但目前还未见室内试验中模拟心形线应力路径的相关研究。首先提出了土体动力响应解的简化拟合形式,并通过典型列车荷载作用下地基土所受应力特征分析验证了该简化形式的合理性。针对目前国际上已有的3类空心圆柱仪（HCA）,推导出模拟列车荷载下地基土应力特征的加载方式：（1）双向振动HCA可通过确定轴力和扭矩的应力形式来实现心形线应力路径加载,此时球应力p的变化规律与轴力的加载波形一致,中主应力系数b在内、外压相等时呈余弦变化规律;（2）三向振动HCA在模拟列车荷载下的应力特征时,可以保持p不变或b恒为0.5;（3）四向振动HCA能够通过控制轴力、扭矩和内、外压的共同变化来较全面地模拟列车荷载下土单元体的应力特征,并可实现b为任意合理值且保持不变的前提下p、q之间保持恒定线性关系。并推导了3类HCA的加载参数在正应力均以压应力为主及中主应力方向维持在直径方向时的约束条件。     

地铁列车振动作用下近距离平行隧道的弹塑性动力响应

利用有限元数值方法,对地铁列车振动荷载作用下近距离平行隧道结构的二维弹塑性动力响应进行模拟,分析了单列列车荷载以及双列列车荷载作用下土体-隧道结构体系的加速度和内力响应时程曲线。研究表明,列车动力荷载作用下的内力值要比无列车荷载作用下的内力值有较大程度的增加;在单列列车荷载作用下,另一相邻平行隧道的加速度响应、弯矩、轴力峰值要比列车运行所在隧道相应点处的响应值要小;在双列列车荷载作用下隧道结构体系动力响应值要比单列列车荷载作用下的动力响应值有显著增加。     

强夯置换软土中碎石墩形成过程的试验研究

强夯置换工程要求保证夯沉量、置换墩长度等设计指标,通常通过试夯确定必要夯击次数。研究置换墩形成机制,确定夯锤能量释放时间、填料运动规律、锤底动压力等因素,对优化强夯置换工艺有重要作用。目前有关置换墩形成机制的研究较少,往往套用强夯工程的基本参数或机制来解决。针对这一问题设计了一种模型试验方法,研究强夯冲击下填料、软土与夯锤之间的相互作用过程。试验研究表明：每次夯击中夯锤的运动加速度曲线可以分为4个阶段,分别代表了夯锤作用下土体-填料的不同运动过程;通过分析夯锤的动态力-位移曲线,阐述各阶段随夯击和填料次数变化而发生的变化及原因;随填料次数的增加,在相同夯击能下,每次夯击中夯锤的能量释放时间减小,峰值动态力增加,这反映了随着夯击次数增加,软土基础中碎石墩逐渐形成的过程。     

一次槽后型大暴雨伴冰雹的形成机制和雷达观测分析

利用常规气象观测资料、新一代天气雷达、自动站、NCEP再分析资料等对西北气流形势下一次局地大暴雨伴多次降雹的强对流天气形成机制和对流系统结构进行了精细化分析。结果表明:(1)局地大暴雨伴冰雹发生在西北气流控制和大气层结极不稳定的形势下,14:00(北京时,下同)CAPE较08:00显著增大,为大暴雨和冰雹提供了不稳定能量;对流层低层的水汽含量大值中心为后向和前向传播新生单体的不断生成提供了充分的水汽条件;地面局地加热不均匀,午后地面温度达到对流温度临界值使地面暖气团自由上升,从而产生初始对流回波。在达到热力对流的条件下,地面中尺度辐合线和露点锋对局地大暴雨伴多次冰雹天气的发生有加强触发作用,地面中尺度低压是辐合维持和水汽集中的重要原因。(2)雷达图上,初始回波在周口附近生成、加强并向东南方向移动的过程中,其后侧和右后侧不断有中γ尺度对流单体生成,新生单体经历了积云生成加强、成熟合并、减弱消散阶段,其传播方向和移动方向近于相反,使周口附近强回波呈准静止动态平衡状态而持续存在。随后,在许昌到太康近东西向带状回波的前侧不断有中γ尺度新对流单体生成,并与周口附近后向传播的对流单体相接,排列成西北—东南向的线状多单体回波带,前向传播和后向传播分别经历了后侧减弱和前侧减弱阶段,中间回波在周口附近发展最旺盛。向前和向后两种传播形式多单体结构中的中γ尺度对流单体形成显著的"列车效应"使周口、西华出现局地大暴雨和多次降雹。在平均径向速度图上有中尺度涡旋,西北—东南向线状对流回波带在中低层有辐合—辐散—辐合相间的结构特征,在高层则与中低层相反,线状雷暴系统的形成和演变与强雷暴下沉气流抬升暖湿空气有较大关系,对流单体生成于低层辐合、高层辐散处。     

“6.19”湖南大范围暴雨中“列车效应”的多普勒雷达特征

利用常规气象观测探测、中尺度自动气象站资料和多普勒天气雷达资料,对2010年6月18—20日湖南省大范围暴雨过程进行分析,着重分析该过程中＂列车效应＂的多普勒雷达特征。结果表明：深厚湿层是产生高降水率的水汽来源,中低层垂直风切变使对流系统具有高度的组织性,可使强降水维持更长时间,有利于大暴雨产生;低质心、高效率的大面积降水回波（≥40 dBz）较长时间源源不断从湘北经过产生＂列车效应＂,导致湘中以北大范围暴雨甚至大暴雨;冷暖平流和辐合相叠加的径向速度特征、中气旋、低空急流的维持使＂列车效应＂长时间维持;利用多普勒天气雷达快速识别强降水回波和＂列车效应＂并对其维持时间作出预测,可为及时、准确发布暴雨预警与预报提供可靠依据。     

沪昆高速江西段交通事故气象风险分析和概率预测

利用2015—2017年沪昆高速江西段的交通事故资料和沿线气象观测数据,分析了沪昆高速江西段发生交通事故的天气类型和时空分布特征,建立高敏感天气条件下山区型和平原型高速公路交通事故气象风险概率预测模型。结果表明:2015—2017年沪昆高速万辆车流交通事故日变化表现为显著的单峰型,峰值出现在05时;事故高发月份主要集中在4—6月;事故发生地域性强。除日平均气温外,交通事故与同期的气象条件密切相关。采用逻辑回归方法,分别建立了山区型和平原型高速公路交通事故气象风险概率预测模型,该模型预测准确率达到78.0%和79.9%。进一步运用该模型对2018年1—6月沪昆高速发生的交通事故加以验证,对山区和平原路段高速交通事故预测的准确率达到70.56%和86.37%,预测效果较为理想。     

苏鲁造山带区域地壳山根结构特征

本利用苏鲁大别造山带及其邻区的三维P波速度资料，详细对比研究了苏鲁与大别超高压变质带莫霍面深度和深部P波速度结构分布特征。结果表明，尽管苏鲁、大别超高压变质带都具有上地壳明显高速且上凸；中地壳增厚；下地壳埋藏较深且下凹等共同的P波速度结构特征，与大别地区相比较，苏鲁超高压变质带还存在着独特的区域性特征。从地貌上看，苏鲁地区山脉已经基本消失。苏鲁超高压变质带的地壳厚度为32～33公里，深于其周围地区2～3公里，但是莫霍面下凹程度远不如大别地区，造山带地壳山根已逐步趋向消失。苏鲁地区上地壳P波速度高于大别，比其周围地区约快1～1．2km/s，有可能显示了该区有更多高速、高密度的超高压变质岩折返到上地壳与地表的岩石物性效果。大别造山带山脉依然存在，莫霍面下凹更明显，沿NWW向串状残留地壳山根最深为37～38公里，深于其周围地区3～4公里。对比研究结果表明，由于区域构造运动的作用，苏鲁大别造山带中的不同地段，在其造山、演化过程中也存在着差别。苏鲁的造山运动起始虽略晚于大别，但结束的更快，比大别更早进入了造山运动的后期。分析促使苏鲁造山运动进程加速的主要构造原因可能有两点，郯庐断裂带的左旋走滑运动以及通过中国华北区域的大范围NW-SE向扩张应力场的影响。大区域构造背景加速了苏鲁造山带地表高山侵蚀过程的同时，随着山根浮力的不断减弱，地壳深部山根逐渐趋向消失。地壳速度结构特征有可能反映了苏鲁造山带的地壳山根随着地表山脉的侵蚀而减弱，趋向消失的过程。