小五台山亚高山景观尺度水热条件与植被关系

以河北省小五台山为研究区,通过转化糖方法获取亚高山不同景观部位效应温度,结合DEM模型模拟研究区内太阳直接辐射以及土壤湿润度系数,进而构建生境干燥度指数。以此为基础,在景观尺度上定量分析研究区内亚高山带水热条件与森林和亚高山草甸植被分布格局的关系。结果表明,① 研究区域中森林分布地段生境的太阳直接辐射,效应温度和干燥度指数都显著低于草甸分布地段,土壤水分系数则恰恰相反;② 综合太阳直接辐射或效应温度与土壤湿润度系数的干燥度指数统计分析结果,优于分别以各个因子单独进行分析的结果;③ 在植被格局的形成中,干燥度起着至关重要的作用,这与在水平地带中,森林与草原植被的分布格局受干燥度控制的规律相一致。     

基于复合方法的天水盆地宽频带地震动模拟

本文采用有限差分和随机振动合成结合的复合方法,模拟了当礼县—罗家堡断裂发生矩震级Mw7.7级大地震时,在天水盆地产生的宽频带地震动场,分析了在设定地震条件下盆地内的地震动分布特征,为该区黄土地震滑坡分析提供了地震动参数结果。结果显示:(1)有限差分法和随机振动合成法可以很好地互补,得到盆地内地表宽频带地震动;(2)地震在盆地区域产生了强烈地震动,PGA(峰值加速度)介于150~900 gal,离断层较近的区域东南角的PGA最大,随着断层距的增加,PGA逐渐减小。河谷南侧的PGA值相比北侧较大,具备诱发滑坡的强大动力条件;(3)盆地区域PGV(峰值速度)最大为120 cm/s。受第四系覆盖层放大效应和地形放大效应共同影响,水平向地震动在盆地区域东侧和中部具有较大PGV,而西侧PGV相对较小。竖向地震动在盆地区域东侧较弱,而在中部和西侧较强,特别是最西侧陡峭的山坡上,PGV达到了最大值。此外,竖向地震动明显受到覆盖层厚度的影响,譬如在盆地区域南侧的中间部位,也具有较大的PGV。     

Generation of random waves in time-dependent extended mild-slope equations using a source function method

We develop techniques of numerical wave generation in the time-dependent extended mild-slope equations of Suh et al. [1997. Time-dependent equations for wave propagation on rapidly varying topography. Coastal Engineering 32, 91–117] and Lee et al. [2003. Extended mild-slope equation for random waves. Coastal Engineering 48, 277–287] for random waves using a source function method. Numerical results for both regular and irregular waves in one and two horizontal dimensions show that the wave heights and the frequency spectra are properly reproduced. The waves that pass through the wave generation region do not cause any numerical disturbances, showing usefulness of the source function method in avoiding re-reflection problems at the offshore boundary.     

非均匀介质热蠕变流动的数值求解

针对非均匀介质中热蠕变流动问题,给出了有限单元方法与网格－粒子方法联合求解新技术,即有限单元方法求解欧拉网格节点上的未知量,分布于单元内部作为物质成分标记的粒子反映变形过程.有限元法求解动量方程和连续性方程时引入了速度场和压力场等阶插值的压力场稳定的Petrov-Galerkin方法,求解能量方程时采用了流线迎风Petrov-Galerkin方法,网格－粒子算法中采用双线性插值与有限单元插值函数对应.有限单元计算与网格－粒子计算相对独立,两种方法计算的数据通过有限单元节点传递.同时,实现了三角形单元的算法和程序,解决了复杂结构条件下不规则网格计算的问题.通过经典方腔热对流问题验证了程序,给出了不规则形态块体沉降算例,并分析了数值解的稳定性.     

冻融循环对原状过湿土固结变形特性的影响

为了研究季冻区过湿土的固结变形特性,对黑大公路青冈段路基原状过湿土进行固结试验和渗透试验,研究了冻融循环作用下原状过湿土的固结变形特性。试验结果表明：原状过湿土的含水率越高,土体的压缩性越高;初始孔隙比越大,渗透性越高。冻融循环后,过湿土产生不规则裂缝,土的结构也发生改变,土的压缩系数有所增大,随着冻融循环次数的增加,压缩性先增大后趋于平缓。冻融后过湿土的竖向渗透系数明显增大,且随着冻融循环次数的增加渗透性呈现先增大后趋于平缓的规律,而横向渗透系数冻融前后无明显差异。     

应力路径对饱和软黏土割线模量的影响

在基坑、隧道开挖等过程中,不同部位的土体会经历不同的应力路径,在不同的应力路径下,土体可能表现出截然不同的静力学特性。同时,在工程实际中,土体的工作应变经常处于小应变范围,而在小应变情况下,土体的静力特性表现出更强的非线性和应力路径依赖性。基于广泛分布于东部地区,并且表现出诸多不良工程特性的软黏土,进行一系列不排水和排水条件下的应力路径静力试验,以研究应力路径对饱和软黏土静力特性,尤其是小应变情况下割线模量的影响。试验结果表明,不管在不排水还是在排水条件下,应力路径都对饱和软黏土的静强度产生巨大的影响,表现为围压增加的加载应力路径增大了静强度,而围压减小的卸载应力路径降低了静强度。同时,应力路径对割线弹性模量产生了更大的影响,围压增加的加载应力路径降低了割线模量,而围压减小的卸载应力路径增大了割线模量。应力路径对割线模量的影响在小应变时表现的更加明显,而这种影响主要原因是应力路径方向改变造成的土体各向异性。     

免共振沉桩过程对地表振动影响的FLAC3D数值模拟

为研究免共振沉桩过程对地表振动影响,采用密度放大法以消除模型桩弹性模量过大对计算效率的影响,在有限差分软件FLAC^3D中建立了相应的连续振动沉桩模型,并和文献中的现场测试结果进行了比较,分析了激振力幅值和振动频率这两个施工参数对地表振动响应的影响。结果表明：密度放大法可有效提高数值模拟的计算效率,模拟沉桩7.0倍桩径（4.9 m）所需计算时间约为12.0 h,数值结果较好地模拟了现场测试中免共振沉桩的地表振动影响;激振力幅值和振动频率均主要对近场（水平距离为5.0倍桩径范围内）的地表振动有明显影响;临界沉桩深度与地表振动影响峰值相对应,该深度随水平距离先增大后趋于稳定;激振力幅值对临界沉桩深度的改变不明显,振动频率对远场临界沉桩深度则有较明显影响。     

岩(矿)石中真实矿物组成的计算及矿物化学成分的初步逼近

本文基于线性规划的数学模型,利用岩(矿)石化学分析资料,佐以矿物相的鉴定结果,能准确计算出岩(矿)石中真实矿物组成。在没有矿物化学成分分析数据的情况下,通过迭代、逼进,能同时给出岩矿石的真实矿物组成及矿物化学成分的逼近值,若进一步结合矿物晶体化学原理进行修正,可得出更为准确的结果。线性规划的数学模型还能应用于矿物端员组成的计算,天然及人工系统的物理化学平衡、岩石学混合计算等各个方面。     

一种旋转塑性势面模型及非关联塑性流动法则

为了较好地描述软土塑性应变发展规律,提出了一种改进的塑性流动模型。该模型采用了与屈服函数形式相同,但具有一定倾角γ的塑性势函数。土体在变形过程中,塑性流动方向会依赖于塑性势面的旋转而变化,直至达到破坏状态。通过对常规三轴试验结果的分析可以发现:在剪切过程中,塑性势面旋转角的初值γ₀与终值γ_d较为稳定,不受围压变化影响。在此试验观察基础上,引入了归一化的旋转角参数γ’以及描述土体应力状态的参数ξ,在采用蛋形势函数的情况下二者具有良好的分段线性关系。利用该关系,建立了改进的塑性流动法则,只需要2个额外的模型参数。对所提出的塑性流动模型进行了验证,计算结果表明该模型能较好地反映塑性应变的变化趋势。     

The form of the asymptotic depth-limited wind-wave spectrum: Part III — Directional spreading

The directional spreading of both the wavenumber and frequency spectra of finite-depth wind generated waves at the asymptotic depth limit are examined. The analysis uses the Wavelet Directional Method, removing the need to assume a form for the dispersion relationship. The paper shows that both the wavenumber and frequency forms are narrowest at the spectral peak and broaden at wavenumbers (frequencies) both above and below the peak. The directional spreading of the wavenumber spectrum is bi-modal above the spectral peak. In contrast, the frequency spectrum is uni-modal. This difference is shown to be the result of energy in the wind direction being displaced from the linear dispersion shell. A full parametric relationship for the directional spreading of the wavenumber spectrum is developed. The analysis clearly shows that typical dispersion relationships are questionable at high frequencies and that such effects can be significant. This result supports greater attention being focussed on the routine recording of wavenumber spectra, rather than frequency spectra.