一种控制直剪蠕变试验剪应力的简易装置

土的蠕变是指土在保持应力不变的条件下,应变随时间延长而增加的现象。研究土的蠕变性质对于确定土的长期强度有重要意义,土的蠕变研究也是近几年的研究热点。然而,土的蠕变试验周期特别长,因此简便、易行又有一定可信度的蠕变试验仪器,对于土蠕变性质的研究有较大的推动意义。直剪蠕变试验是研究确定土的蠕变性质的一种最简单、最直观的试验方法。但由于该试验只是控制剪切力不变,剪切过程中,试样受剪面积逐渐减小,剪应力持续增大,整个过程并不是蠕变。通过在传统仪器上附加一个简单装置,利用液体的浮力来控制试验剪切力,从而使得试样在剪切过程中的剪应力不变。在对仪器进行相应改进后,做了对比试验,检验该装置对剪应力的控制效果,试验结果表明,该简易装置可在一定程度上控制剪应力。     

复杂岩性储层渗透率-应力敏感性及其对气井产能的影响

采用变流压定围压试验方式,在高温、高压条件下模拟了气藏开发过程,研究了复杂火山岩气藏储层渗透率应力敏感性,对比了变流压定围压与常规的定流压变围压方式评价储层应力敏感性的异同。试验结果表明,火山岩储层渗透率随着孔隙压力的减小而减小,渗透率减小主要发生在孔隙压力从40 MPa下降至25 MPa的变化区间,渗透率损失率与其初始渗透率之间的相关性较差,这与常规沉积砂岩储层具有一定的差别。变流压定围压试验评价的应力敏感性强于定流压变围压评价结果,气藏储层有效应力变化范围内两种试验评价的应力敏感性结果差异更大。基于渗流力学理论,推导得到考虑应力敏感性的气井产能方程。计算结果表明,考虑应力敏感性时气井无阻流量约为不考虑应力敏感性时的63.28%,应力敏感性对气井产能的影响随着生产压差的增大而增大。     

输水隧道地震响应的多物质ALE数值分析

为研究浅埋输水隧道内部流体对隧道地震响应的影响,考虑黏弹性人工边界、土壤的非线性、隧道结构刚度有效率及流-固耦合作用,建立了双线隧道-土体-流体相互耦合作用的力学模型。通过刚度折减试验得到衬砌环环向、径向、轴向刚度,进而引入正交各向异性连续材料作为衬砌材料模型。采用基于任意拉格朗日-欧拉（ALE）描述法的流-固耦合方法,对上海某大直径双线输水隧道在流体作用下的地震响应进行了分析。通过与等效密度法对比,验证耦合模型对于处理输水隧道多物质非线性耦合抗震问题的可行性。计算结果表明,在水平方向地震激励下,无论一致激励或是非一致激励流体对隧道地震变形和内力都有较大影响,但对位移影响较小;对于不同隧道内水量,隧道弯矩均集中于衬砌隧道45°交叉斜线位置;相比于一致激励,非一致激励增强隧道地震位移和变形响应是明显的。     

灌区渠系特征与灌溉水利用系数的Horton分维

灌区渠系和自然河流水系存在着诸多相似之处,因此,对于灌区渠系体系是否存在及在何种程度下满足Horton 河系定律值得研究。以2010 年广东省53 宗样点灌区为研究对象,分类进行了适用性分析,发现只有四级渠系类灌区满足Horton 河系定律。在此基础上计算了各级渠系类灌区的渠系特征参数和分维值,并利用2007-2011 年实测数据,对其与灌溉水有效利用系数之间的作用关系进行了定性和定量分析,结果表明：渠系工程状况参数（0.1084） >下垫面参数（-0.3554） >渠系结构参数（-0.5189） >面积尺度参数（-0.5392） >渠系分维特征参数（-0.5536）。本研究对于定量表征灌区形态和渠系特征对灌溉水有效利用系数的影响提供了新的途径,研究结果对于指导灌区渠系规划建设,提高用水效率具有积极现实意义。     

GIS应用中认知阶层性对地理信息有效传输的影响

GIS应用的最终目的是使其所包含的地理信息有效传递。该文从信息科学、认知科学及地理信息科学角度出发,指出认知空间和地理空间的阶层对应性是实现地理信息有效传递的基础;提出两类空间重叠区的概念,并阐明其在信息有效传递过程中的重要作用;确立认知科学在GIS应用中的两个基本原则是建立这种对应性的理论依据;强调信息制造者(制图者)是构建这种对应性的实施者,而信息接收者(用户)对认知空间分类阶层的正确识别则是构建这种对应性的出发点。     

非饱和土力学中几个基本问题的探讨

近些年非饱和土力学的研究非常活跃,但对一些基本问题的认识并不一致,有时甚至概念混淆。针对非饱和土力学的几个基本问题：非饱和土状态变量的选择、非饱和土有效应力变量的选择、吸力概念的界定和轴平移技术的局限性、非饱和土的结构的表征方法等问题进行了分析和探讨。其中非饱和土状态变量和有效应力的选择对于非饱和土力学的理论和相应本构模型的建立具有重要影响,因此,首先深入讨论了这一问题,概括论述了非饱和土有效应力的演变并深入探讨了目前各种形式有效应力的优缺点。其次,指出由于受负压孔隙水气化（液-气相变化）的影响,在实际场地中大于某一界限值的基质吸力是不存在的;目前被广泛使用的轴平移试验技术却掩盖了这一情况,而基于此所建立的非饱和土强度和变形理论的适用性需要进一步的研究和论证。再次,指出非饱和土的结构除了包括组构和颗粒之间作用力的综合效应外,还建议增加孔隙水和孔隙气的分布以及各相之间的相互作用和物理-化学作用。最后对一些容易混淆的概念进行了梳理。其目的是希望国内同行在今后的研究中对这些问题加以关注,并建立正确的认识,促进非饱和土力学沿着正确的方向发展。     

基于有效固结应力法确定结构性黏性土不排水抗剪强度

由于结构性的存在使得很多天然黏性土的强度和变形特性不同于重塑土和非结构性土。首先回顾了适用于确定重塑土和非结构性土不排水抗剪强度的有效固结应力法,并推导了相应的方程。在此基础上,对于结构性黏性土,采用两段不同斜率（内摩擦角正切）和截距（黏聚力）的直线模拟其抗剪强度包络线,建立了确定其不排水抗剪强度的有效固结应力法方程;当有效应力小于结构屈服应力时,有效固结应力方程中有效应力部分需乘以0.8的修正系数;只要已知剪切前的有效应力,利用相应的有效固结应力法公式,可确定结构性土体的不排水抗剪强度。利用连云港结构性软黏土的等压固结三轴试验数据,验证了有效固结应力法的适用性。分析表明：对于连云港软黏土的不排水抗剪强度,有效固结应力法的计算结果与试验结果吻合较好;对于结构屈服应力,有效固结应力法的预测结果与试验数据点的拟合结果有一定偏差,但并不明显。     

气井水力压裂有效缝长评估及影响因素研究

为了准确确定气井压后有效缝长及其影响因素,提高川西须家河气藏水力压裂针对性,对于具备生产历史拟合条件的气井,利用数值模拟软件进行了生产历史拟合获得有效水力裂缝缝长,与采用净压力拟合方法获得的水力裂缝支撑缝长进行对比和拟合,获得了有效缝长和支撑缝长的关系式,计算了川西须家河储层单井压后有效缝长;采用灰色关联分析理论分析了各个参数对有效缝长的影响程度和对压裂设计的启示。结果表明：压后有效缝长与支撑缝长具有较强相关性(Le=00584 Lp1359 3),有效缝长明显比支撑缝长短;施工参数(特别是用液量)是影响须家河储层有效缝长的关键,而储层和隔层间应力差则是影响有效缝长的重要客观因素。该研究方法为水力压裂压后评估和提高压裂设计水平提供了较好的借鉴。     

海洋岩石圈板块有效弹性厚度研究

本文在前人研究大陆岩石圈板块有效弹性厚度的基础上,建立研究海洋岩石圈板块有效弹性厚度的理论模型,推导出与大陆岩石圈不同的海洋岩石圈板块响应函数 Z(k,T_e) 理论计算公式.并分析海洋岩石圈板块响应函数 Z(k,T_e) 的特点.文中对实际的海洋测量数据的响应函数 Z(k,T_e) 进行计算和分析,估算我国南海南沙海域和南海中央海盆岩石圈板块有效弹性厚度分别约为10 km和6~7 km.     

Spatial scale effect on the upper soil effective parameters of a distributed hydrological model

Nonlinear dynamics and spatial variability in hydrological systems make the formulation of scaling theories difficult. Therefore, the development of knowledge related to scale effects, scaling techniques, parameterization and linkages of parameters across scales is highly relevant. The main purpose of this work is to analyse the spatial effect of the static storage capacity parameter H_u and the saturated hydraulic conductivity parameter k_s from microscale (sub‐grid level) to mesoscale (grid level) and its implication to the definition of an optimum cell size. These two parameters describe the upper soil water characteristics in the infiltration process conceptualization of the TETIS hydrological model. At microscale, the spatial heterogeneity of H_u and k_s was obtained generating random parameter fields through probability distribution functions and a spatial dependence model with pre‐established correlation lengths. The effective parameters at mesoscale were calculated by solving the inverse problem for each parameter field. Results indicate that the adopted inverse formulation allows transferring the nonlinearity of the system from microscale to the mesoscale via non‐stationary effective parameters. Their values at each cell and time step are in the range of zero to the mean value of the parameter at microscale. The stochastic simulations showed that the variance of the estimated effective parameters decreases when the ratio between mesoscale cell size and correlation length at microscale increases. For a ratio greater than 1, we found cell sizes having the characteristics of a representative elementary area (REA); in such case, the microscale variability pattern did not affect the system response at mesoscale. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.