考虑饱和-非饱和渗流、温度和应力耦合的三维有限元程序研制

在探索多场耦合理论基础上,研制出了一个考虑饱和-非饱和渗流场和温度场对应力场作用的三维弹塑性有限元程序,该程序采用了以下简化假设：不考虑力学过程和渗流过程对温度场产生的影响,而只考虑变温对力学过程产生的影响;不考虑力学过程和温度场对渗流场产生的影响,而只考虑渗流场对力学过程产生的影响。经与弹性力学解析解对比,验证了该程序计算结果是合理的。     

初始主应力方向对钙质砂动力特性影响的试验研究

利用大连理工大学的土工静力-动力液压三轴-扭转动多能剪切仪对相对密度为30 %的钙质砂进行了扭转和竖向循环耦合试验,探讨了初始主应力方向角 对钙质砂动强度和残余应变发展的影响。试验结果表明： 对钙质砂的动强度、残余应变发展的影响非常明显,随着 的增大,钙质砂的动强度显著减小,而残余应变的发展速度则明显加快。     

大民屯凹陷超压发育机制及其成藏意义

沉积盆地超压具多样性,超压演化具系统性,超压的发育受多种因素控制。大民屯凹陷构造沉降史、沉积埋藏史、热史及生烃史等多种因素与剩余压力演化史有着良好的耦合匹配关系。压实不均衡和生烃作用分别是本区超压发育、演化不同阶段的主控因素。超压提供了油气运移的动力和通道,提高了高分子量组分,特别是“蜡”的排出效率是泥岩穿刺构造的诱发因素,亦可作为下伏油气藏的优质盖层,为本区油气富集成藏的有利保障。     

盆山沉积耦合原理在定量恢复造山带隆升剥蚀过程中的应用

造山带的隆升剥蚀过程研究一直是地学界研究的热点和难点,而与造山带毗邻的沉积盆地则真实地记录了造山带隆升剥蚀演化历史。因此,通过对沉积盆地中沉积物的研究可以反演山地隆升剥蚀历史。基于这种思路,介绍了两种定量恢复造山带隆升剥蚀的方法,即裂变径迹热年代学方法和质量平衡法。前者利用样品碎屑单颗粒的裂变径迹年龄的统计分析确定其源区,并量化源区的抬升剥露及热演化历史,但要求对样品的沉积时代有很好的年代学控制,沉积后样品没有遭受热重置。后者则假定在一定时间间隔内,盆山耦合系统中物源区的地形变化总和与沉积区的碎屑沉积质量总和成正比,即隆升过程中产生侵蚀总量与毗邻盆地的沉积总量之间质量守恒,从而通过研究盆地中相应时间段的沉积总量、沉积速度来定量恢复古地形,反演造山带的演化,但盆山系统的界定以及地层定年的精度直接影响到恢复造山带隆升剥蚀过程的可靠性。     

南海中央海盆岩石圈纵向演化模拟

基于南海海盆的地质构造历史、地球物理和构造应力场资料建立准三维有限元模型,对南海中央海盆进行岩石圈纵向演化动力学模拟.本文采用弹塑性各向同性连续岩石介质模型,充分考虑拉伸速率、拉伸位移以及模型参数对模拟结果的影响,共建立了3个模型进行比较.从数值模拟结果可以看出中央海盆在被动拉张的地质构造背景下是单向生长的,动态模拟出南海中央海盆在形成过程中的陆缘裂离、海底扩张两个阶段的岩石圈纵向演化过程,并且分析了两个阶段岩石圈的动力学性质.提出水平的被动拉张力是南海岩石圈纵向演化前两个阶段形成的主要因素,并且在这两个阶段中,岩石圈的纵向演化时间主要集中在海底扩张阶段.     

青海省天然草地退化及其环境影响分析

根据青海省"三江源地区"和"环青海湖地区"典型生态区域1987-2004年代表性牧草观测站植被监测资料和地面气象数据,结合NOAA/AVHRR卫星遥感数据以及调查数据,分析了两区域十几年来草地退化特征.结果表明:中度以上退化草地面积平均以20×10⁴hm²·a^-1的速度递增,草地生产力<750 kg·hm^-2的草地面积占全省面积的26.99%.三江源地区牧草产量以4.48～16.48 kg·a^-1趋势减少,高度以0.16～0.80 cm·a^-1的趋势降低,优势牧草株数的线性递减率分别为11株.a^-1和16株.a^-1,莎草科牧草开花期和籽粒成熟期的发育百分率下降25～50个百分点;环青海湖地区牧草产量以3.05～4.64 kg·a^-1趋势减少,高度以0.75～1.28 cm·a^-1趋势降低,以禾本科牧草为代表的优良牧草在群落中的比重分别下降了1%～3%,位于青海湖以南地区的温性草原类和温性荒漠类,递减率分别为0.25%·a^-1和0.38%·a^-1.青海省天然草地退化主要是在自然和人为因素等作用下发生的,在自然因素中气候的暖干化趋势是草地退化的重要因素,表现在影响牧草的生育期、产量以及草地的群体结构的变化,而20世纪90年代以来极端天气、气候灾害的增多,进一步加剧了草地的退化;人为控制因素中,表现在草畜季节不平衡造成的超载过牧、人口增长以及草地不均匀的放牧压力等,进一步加剧天然草地生态功能的退化.     

软岩井巷喷射混凝土抗渗机制及模拟试验研究

针对豫西滑动构造区软岩巷道在喷射混凝土支护条件下的抗渗性能问题,从立方定律基本理论着手,结合地下水层流渗透特点,按照不同的施工条件进行了黏结面渗透性能的模拟试验,并导出了相应的计算公式。通过试验结果的对比和分析,可以清晰了解到岩性、粗糙度、界面剂和大型刻槽等各种影响因素之间相互作用的过程和机理。即：（1）黏结面作为结构上的薄弱面,其渗透性要远远大于岩体和混凝土本体的渗透性,而粗颗粒软岩黏结面的渗透性也要远远大于相应的细颗粒软岩;（2）限制岩体结构面的粗糙度、使用各种界面剂以及布置适当的人工刻槽均能提高黏结面的抗渗性能;（3）岩体结构的荷载条件是黏结面渗透性能的一个重要影响因素。     

水文模型与陆面模式耦合研究进展

水文模型与陆面模式耦合是目前全球变化研究中的热点问题,如何实现分布式水文模型与陆面过程模式的双向耦合,并将其有机嵌入大气模式中,是未来大气环流模式(GCM)和区域气候模式(RCM)发展和完善的重要目标之一.在简单介绍陆面过程模式和水文模型发展历程的基础上,对水文模型和陆面过程耦合研究的国内外进展进行了综述,指出了模式耦合中存在的共同问题和未来工作的研究要点.最后,探讨了分布式水文模型与陆面模式耦合在全球变化研究框架中的地位与意义,并展望了陆面水文过程发展的主流趋势和研究方向.     

岩体结构与岩体水力耦合计算模型

水力耦合作用是岩体中力学过程与渗流过程相互作用的物理过程。水力耦合机理的理解是水力耦合分析的关键问题,其耦合机理是由岩体结构特性决定的。在分析岩体水力耦合过程基础上,根据岩体的基本结构及代表性单元体（REV）是否存在提出了建立水力耦合模型的方法。当裂隙岩体中不存在代表性单元体（REV）时,提出了裂隙岩体多重介质流固耦合分析的全耦合数学模型,给出流固耦合模型数值方法求解的数学模型及有限元计算表达式。程序编制和验证工作正在进行中。     

寒区软岩隧道的水热耦合数值模拟与分析

介绍了寒区软岩隧道水热耦合的一般数值解法,应用Femlab软件对寒区大阪山隧道出口段kl06+025处围岩的温度场和水分场进行数值模拟,分析了软岩隧道中水热耦合迁移的规律。在考虑水分场时,隧道围岩的冻结圈将变薄,而且随着水分场中渗流系数的增大将更加变薄,水分场在很大程度上影响温度场的分布。模拟的结果表明：处于拱顶处的冻深最大,其次是仰拱处,最薄处是边墙,与工程经验类似。通过实例模拟分析说明,应用该软件可以在已有工程数据的前提下对工程设计提供一定的参考。