基于Cosserat连续体的颗粒破碎影响研究

颗粒破碎对颗粒材料宏观力学行为有重要影响。 结合Hardin的破碎经验公式,将表征破碎程度的破碎参量与Cosserat连续体的内部长度参数相关联,形成一个基于Cosserat连续体且能考虑颗粒破碎的弹塑性模型。数值算例主要考察了颗粒破碎对颗粒材料承载能力、塑性应变及局部化行为的影响,数值结果表明,颗粒破碎主要发生在剪切带内,颗粒破碎使得剪切带明显变窄且剪切带内外等效塑性应变梯度明显增大。     

基于CLoE与Gudehus-Bauer亚塑性模型的颗粒材料应变局部化对比研究

基于CLoE与Gudehus-Bauer亚塑性模型数值模拟了平面应变条件下Hostun砂的应变局部化现象。从侧向压力和初始缺陷两个方面对比研究了两种模型所预测应变局部化的产生及演化模式。结果表明：（1）两种模型均能反映Hostun砂刚度随着侧向压力提高而增大的现象。（2）相比Gudehus-Bauer亚塑性模型,CLoE亚塑性模型所得出的应变局部化形态与试验结果更加一致。（3）CLoE亚塑性模型能够反映随着荷载增加,砂的体积先膨胀后缩小的特点。（4）相比Gudehus-Bauer亚塑性模型,CLoE亚塑性模型所得到的应变-应力曲线能够更明显地反映应变局部化带中单元的软化现象。（5）CLoE亚塑性模型能够更好地模拟由初始缺陷导致的不均匀应变。总的来说,所得的数值结果表明,CLoE亚塑性模型能够较好地模拟侧向压力和初始缺陷对应变局部化的影响,在模拟应变局部化现象方面较Gudehus-Bauer更有优势。然而,现有CLoE亚塑性模型无法考虑孔隙比,也未包含颗粒材料内尺度变量,有待进一步完善。     

压力型与拉力型锚杆工作性状的室内足尺模型对比试验研究

基于室内足尺模型试验对比研究压力型和拉力型锚杆的工作性状,给出锚固体轴向应变的分布特点,验证基于Mindlin问题位移解推导出的压力型锚杆锚固段应力分布理论解的可行性,分析了在试验条件锚杆的极限承载力及破坏形式。试验结果表明,拉力型锚固段处于受拉状态,轴向应变值最大值发生在张拉端附近,距离张拉端越远应变值越小;压力型锚杆的锚固段处于受压状态,轴向应变值最大值发生在承载体附近,距离承载体越远应变值越小;拉力型锚杆破坏形式为锚固段注浆体与岩土层间的粘结滑移破坏,压力型锚杆的破坏形式为承载体附近锚杆周围土体剪胀破坏;压力型锚杆极限承载力较之拉力型锚杆在相同条件下有明显提高;实测值与基于Mindlin问题的位移解推导出的压力型锚杆锚固段应力分布理论解较吻合。     

深部岩体应力瞬态释放激发微地震机制与识别

从能量释放的角度讨论了深部岩体开挖激发微地震的机制. 研究表明, 伴随着爆破破岩新自由面形成而发生的岩体弹性应变能释放属于瞬态过程, 高地应力条件下爆破开挖产生的微地震由爆炸荷载和初始地应力(开挖荷载)瞬态释放耦合作用引起. 地应力瞬态释放激发的微地震可成为周围岩体振动的主要组成部分, 这有赖于岩体自身的蓄能能力、岩体开挖方式及开挖面的大小. 通过瀑布沟地下厂房爆破开挖过程中实测围岩地震信号的时能密度和幅值谱分析, 对地应力瞬态释放激发的微地震进行了识别. 耦合地震信号的低频成分主要由初始地应力瞬态卸荷引起,而高频成分主要由爆炸荷载引起. 应用数字信号处理的FIR滤波方法对耦合振动信号进行了初步分离,数值计算验证了分离结果的可靠性.      

钻孔应变差应变耦合系数反演与有关机理的探讨

研究反演分量式钻孔应变差应变耦合系数的方法,采用考虑方位角校正和相位滞后影响两种计算模型,计算结果显示大多数测站采用两种方法反演的耦合系数均比较相近,相位滞后、方位角校正以及拟合残差的结果相对稳定;但是有部分测站的差应变相位滞后偏离较大,从而导致采用两种方法反演的耦合系数差异较大。结合测站周边的构造分布,对可能导致该现象的物理机制进行了探讨。     

襄阳万山井水位同震响应特征及成因分析

分析襄阳万山井数字化水位对苏门答腊M9.0、汶川M8.0和日本M9.0地震的同震效应,结合井台所在地的地质构造背景,总结出井水位同震响应和震后效应等特征.研究结果表明:该井水位同震响应均表现为水位同震下降型阶变,井与井之间的同震效应差别的原因与井所处构造位置、含水层系统的自身特性、地震震级和震中构造位置等有关.     

三参数云微物理方案中气溶胶谱函数对云滴谱影响的数值模拟研究

观测和分档方案的数值模拟都证明气溶胶的谱分布特征对云滴谱的演变有直接影响继而作用于降水的发展。目前广泛使用的总体双参数云滴谱方案因为表征云滴谱的预报量不足,在凝结过程中云滴谱呈不正常的拓宽现象。因此在参数化方案中,气溶胶谱对云滴谱的影响未有明确结论。中科学院大气物理研究所(IAP)云降水物理与强风暴重点实验室(LACS)新研发的三参数方案(IAP-LACS)通过增加的预报量克服了云滴谱的拓宽问题,提高了云滴谱模拟的准确性。为了研究在参数化方案中气溶胶谱分布特征对云滴谱的影响,本文采用新方案进行WRF(Weather Research and Forecasting mode)大涡理想性试验,验证了新方案中气溶胶对数正态谱函数中数浓度、几何半径和标准差3个参量对云滴谱演变的影响。针对3个参量的敏感性试验表明新的气溶胶活化方案和三参数云滴凝结增长方案能够描述气溶胶谱对云滴谱演变的影响规律:气溶胶数浓度对云滴谱影响最显著,数浓度越高活化生成的云滴数量越多,云滴半径越小,云滴谱趋向窄谱,气溶胶数浓度低时,云滴数量少、半径大。较大的几何半径使气溶胶谱向大粒径移动,导致大云滴生成,标准差对云滴谱的影响最不显著。     

异常高压气藏储层参数应力敏感性研究

异常高压气藏开采过程中,由于流体的产出,使储层岩石受力发生改变并使储层岩石发生弹塑性变形;而弹塑性变形反过来又影响到储层的孔隙度和渗透率,因此研究储层孔隙度和渗透率应力敏感性具有极其重要的意义。基于岩石力学的基本理论,推导出异常高压气藏岩石变形规律及变形方程,以此理论推导指导试验,将理论研究与实验规律相结合,在模拟地层条件下,对实际岩心样品进行了储层应力敏感性实验研究。实验研究表明,该方法能精确的描述储层孔隙度和渗透率应力敏感性,实验结果与理论推导结果完全吻合,进一步证明了理论推导的正确。     

岩石试件端面摩擦效应数值模拟研究

试件端面摩擦效应直接影响试件内的塑性等效应变、侧向位移的分布和单元应力应变曲线。本文运用ANSYS中的接触单元模拟了平面应变状态下端面摩擦效应对塑性等效应变、侧向位移和单元应力应变曲线的影响,得到了不同摩擦系数时塑性等效应变及侧向位移的渐进变化形式。当接触面摩擦较小时,塑性等效应变图案为上下两个X形网络,侧向位移上下分布均匀;当接触面摩擦增大时,塑性等效应变网络向中部靠拢并且明显增大,侧向位移上下分布不均匀,中部较上下端面位移大;当试件端面侧向位移被限制,即摩擦力很大时,塑性等效应变网络变为一个X形局部化带,侧向位移分布更加不均匀,中部明显隆起。     

节杆菌A3分裂蛋白FtsQ基因克隆及其功能预测

利用TAIL-PCR(Thermal Asymmetric Interlaced PCR)方法克隆节杆菌A3 ftsq基因序列,基于生物信息学软件分别进行ftsq序列同源性分析、蛋白质FtsQ跨膜域及三级结构预测,初步预测该基因所编码蛋白FtsQ的功能.结果表明:节杆菌A3 ftsq基因全序列1035 bp,编码氨基酸344个;节杆菌A3 ftsq基因与谷氨酸棒状杆菌、结核分枝杆菌和天蓝色链霉菌ftsq亲缘关系比较近,与大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、新月柄杆菌和肺炎链球菌亲缘关系比较远;节杆菌蛋白质FtsQ为一次跨膜蛋白,包括膜内域(1-114氨基酸残基)、跨膜域(115-139氨基酸残基)和膜外域(140-344氨基酸残基);空间结构预测节杆菌FtsQ膜内域和跨膜域空间结构缺失.因此,节杆菌A3 FtsQ蛋白与大肠杆菌、枯草芽孢杆菌FtsQ膜内域在长度和空间结构存在显著不同,其膜内域较长,较长的膜内域段可能取代了缺失的FtsA的功能,辅助Z环的锚定和下游蛋白的吸附.当节杆菌A3处于电离、辐射、寒冷等极端环境时,ftsq或许是节杆菌生存的必须基因;当节杆菌处于实验条件温度为20℃,营养充足,ftsq则可能是非必须基因.节杆菌A3 FtsQ在细菌细胞分裂时可能通过与上游蛋白、下游蛋白相互作用,确定细胞分裂位点和速度;同时FtsQ参与合成肽聚糖,一方面,促使细胞内陷皱缩,细胞一分为二;另一方面,FtsQ合成厚厚的细胞壁以适应极端环境的需要.