Effect of sampling rate on wave height statistics

This paper examines the effects of digital processing, and therefore discretisation or sampling, of sea surface elevations that are, in reality, continuous. Using random linear wave theory, probability distributions for the measured (as opposed to actual) wave amplitudes and heights have been obtained which are conditional on the sampling rate. It is shown that with low sampling rates there are significant departures from the usual Rayleigh distribution. Rates of 1 Hz or less may lead to significant underestimation of the probability of very large waves. An analysis of full-scale measurements obtained from a platform in the North Sea supports these results.     

离散介质中地震波传播的本构问题

实际地球介质是相当复杂的.基于均匀的、连续介质模型建立的弹性波动理论可能导致对地球结构地震响应的不当解释, 有时可能是错误解释.由于没有更接近实际地球介质模型的波动理论, 许多有用的地震信息因得不到合理解释, 被作为噪音处理了.从等效介质角度来看, 储层介质可以划分为弹性区、粘性区、空白区(空白区是由孔隙、裂隙、结构面产生的介质性质弱化区) 组成的离散介质.在局部平均思想的指导下, 利用区间内聚定理建立起离散(储层) 介质的本构关系, 为建立更接近实际地球介质模型的波动理论提供了力学基础.      

基于离散元数值方法的砂土小应变弹性特性探讨

土体在非常小应变（小于10?6）时表现为线弹性。以往大量试验研究表明,土体的弹性特性主要受到土体有效围压、孔隙比、颗粒级配和试样制备方法等影响。通过离散元方法模拟Duffy和Mindlin中的物理试验,建立球形颗粒规则排列的三维模型,继而进行小变形条件下的数值加载试验来确定弹性特性,并从细观层面揭示决定土体弹性特性的内在因素。模拟结果表明：粒状土的弹性模量取决于土体的颗粒接触配位数、法向接触力的大小和分布,跟宏观土体孔隙比、有效围压作用相对应。弹性模量应力指数n高于Hertz-Mindlin接触法则对应的1/3,主要是由于应力增加过程中配位数的增加和接触力趋于更均匀导致。同时,泊松比也随着配位数的增加而减小,并非保持不变,跟试验结果趋势一致。     

基于UDEC颗粒模型的不确定性分析

颗粒模型的不确定性(颗粒形状、大小及空间分布等)严重影响岩石(体)数值模拟结果的可靠性与合理性。基于UDEC软件中的Voronoi颗粒模型,提出了两种Trigon颗粒模型的建立方法并通过软件自带的FISH语言实现。同时,深入分析了单轴压缩条件下颗粒形状、迭代次数(颗粒大小)和随机种子数(颗粒空间分布)对煤岩试样宏观力学行为及其破坏模式的影响。研究结果表明,迭代次数和随机种子数对煤岩单轴抗压强度及其变形特性的影响与颗粒形状相关:对于Trigon颗粒模型,两者影响程度相当;对于Voronoi颗粒模型,随机种子数的影响明显大于迭代次数。煤岩试样破坏过程中产生的微裂纹类型、数量及其发展规律主要受颗粒形状的影响,而受迭代次数和随机种子数的影响不大。岩石试样的破坏模式同时受颗粒形状、迭代次数和随机种子数的影响。因此,真实考虑岩石(体)组成物质的颗粒形状、大小及其空间分布,可有效提高颗粒模型数值模拟的真实性与可靠性。     

增强型地热系统不同注采井网参数分析

针对增强型地热系统中水通过复杂裂缝系统提取干热岩储层热量的过程,基于离散裂缝网络模型热流耦合构建了增强型地热系统的解析模型,利用Laplace变换得到了干热岩储层解析解,分析了在五点井网开采下注采井网参数对出口端温度及热提取的影响。研究结果表明:不同裂缝网络和井网模型下出口端温度下降幅度和热突破的时间不同;在相同裂缝网络下,井距越大,热突破时间越晚,当井距分别为50.0、100.0和150.0m时,热突破时间分别为2.0、5.2和15.0a;注水速率越小,温度下降越慢,当注水速率分别为0.1,0.2和0.3kg/s时,生产20.0a,温度下降幅度分别为53.0,34.5和26.8℃;通过正交实验分析方法得到注采参数中井距影响最大,其极差为13.15,其次为注水速率和注水温度,井网模型影响最小。     

丽江地震区应力场研究

通过现场调查工作,研究了丽江地区主要活动断裂的特征及现代活动性,分析了该地区构造应力场演化历史及现今构造应力场特征,探讨了丽江地震产生的机制,然后用离散元方法对该地区现今应力场进行了二维模拟,并进而深化了对丽江地震区应力场的认识。丽江地区处于川滇菱形断块的西南部,巨甸-九子海断块二级断块中的玉龙雪山-九子海三级断块上,该断块介于近南北向的楚波-白汉场断裂、北东走向丽江-小金河断裂和北西向中甸-永胜断裂之间,平面上成一顶角向东的三角形。在近南北向现今应力场的作用下,北东向的丽江-小金河断裂左旋走滑,北西向的中甸一永胜断裂右旋走滑,使两者所夹持的巨甸-九子海断块的主体部分发生向西的位移,在两者的复合部位,即断块的尖端附近,形成了局部的近东西向的拉张应力环境,从而使处于该部位的南北向玉龙雪山东麓断裂于1996年2月3日因发生了正断错动而导致了7．0级地震的发生。该地震后第三天,在其震中的正南方又发生了一次6．0级余震,其地震破裂是由北向南的一种撕裂,进而说明,本次地震的发生是由于玉龙雪山东麓断裂与中甸一永胜断裂复合部位拉张应力的强烈集中造成的。     

非常低延展性裂隙岩体REV存在性研究

裂隙岩体渗流问题一直是水文地质与工程地质的前沿课题之一,等效多孔介质模型是裂隙岩体渗流研究和工程应用的主要方法,此方法的重点在于裂隙岩体渗流模型即典型单元体(REV)的确定。本文采用作者自行开发的离散元软件FractureToKarst,根据国际岩石力学协会对岩石的分类,讨论了非常低延展性裂隙岩体典型单元体(REV)的存在性及大小,并给出确定其存在性的一般方法。通过研究可知,非常低延展性裂隙岩体REV存在的条件就是裂隙平均间距在0.2m以下,即极密间距、很密间距和密间距裂隙岩体存在REV。裂隙平均间距大于0.2 m,即中等间距、宽间距、很宽间距和极宽间距裂隙岩体不存在REV。     

基于离散单元法的滑坡堆积及其涌浪计算

采用离散单元法对水库库岸边坡的动态破坏过程进行了研究,给出了计算流程并开发了相应的软件。介绍了离散单元法的基本原理,分析了常用的计算滑坡速度方法的不足及用离散单元法的优势,基于离散单元法提供的块体运动信息并结合波动方程模拟了滑坡体滑入水库时所激起的涌浪。此外,采用离散单元法研究了滑坡的堆积形状。通过算例验证了方法的可行性与程序的正确性。算例结果表明：块体在坡面上运动时,用离散单元法计算得到的块体的速度和能量法与潘家铮法一致,且更方便、更高效;由于涌浪的叠加,多个块体所激起的涌浪高度比单个块体的涌浪高一些,这表明在进行涌浪分析时,考虑多块体的涌浪叠加效应是至关重要的,滑坡的堆积形状为滑坡的灾害评估提供了依据。通过自行开发的离散单元法软件模拟了块体的滑动和涌浪的产生及其传播过程,其模拟结果为研究边坡的滑动破坏的启动、破坏过程及滑坡的风险评价提供了新的思路。     

Stability analysis of SDOF real‐time hybrid testing systems with explicit integration algorithms and actuator delay

Real‐time hybrid testing is a method that combines experimental substructure(s) representing component(s) of a structure with a numerical model of the remaining part of the structure. These substructures are combined with the integration algorithm for the test and the servo‐hydraulic actuator to form the real‐time hybrid testing system. The inherent dynamics of the servo‐hydraulic actuator used in real‐time hybrid testing will give rise to a time delay, which may result in a degradation of accuracy of the test, and possibly render the system to become unstable. To acquire a better understanding of the stability of a real‐time hybrid test with actuator delay, a stability analysis procedure for single‐degree‐of‐freedom structures is presented that includes both the actuator delay and an explicit integration algorithm. The actuator delay is modeled by a discrete transfer function and combined with a discrete transfer function representing the integration algorithm to form a closed‐loop transfer function for the real‐time hybrid testing system. The stability of the system is investigated by examining the poles of the closed‐loop transfer function. The effect of actuator delay on the stability of a real‐time hybrid test is shown to be dependent on the structural parameters as well as the form of the integration algorithm. The stability analysis results can have a significant difference compared with the solution from the delay differential equation, thereby illustrating the need to include the integration algorithm in the stability analysis of a real‐time hybrid testing system. Copyright © 2007 John Wiley & Sons, Ltd.