砾石单元法与SPH耦合模型在数值波浪水槽中的应用研究

为研究以流体粒子描述波浪运动,以固体单元描述砾石运动的两相介质大变形运动,在港口、海岸工程科学研究中具有重要意义。本文提出砾石单元法（GEM）,介绍了光滑粒子动力学方法（SPH）和GEM的基本原理,阐述了GEM与离散单元法（DEM）的异同之处,说明了采用SPH方法与GEM构建波浪砾石耦合运动数学模型的方法和过程。应用SPH方法建立数值波浪水槽,用GEM模拟波浪作用下堆积砾石的滚落、坍塌变形,构建了SPH方法与GEM耦合数学模型。模拟了水槽造波和波浪生成过程和波浪作用下砾石的滚落、坍塌变形,并与物理模型试验成果进行了比较,结果基本吻合。本文提出的GEM法具有模拟单相堆积砾石运动和堆积砾石与流体粒子耦合多相介质运动的功能,是对DEM法的补充和改善。本文提出的堆积力学球概念和拟序排列求解方法是砾石单元法的重要组成部分。     

基于热红外图像的海面油膜面积的测算方法

针对现有油膜检测技术难以准确测算油膜面积且检测精度受天气条件影响大的问题,本文提出了一种基于热红外图像的海面油膜面积测算方法。采用波段为 8耀14 滋m 的红外热像仪获取海面油膜的热红外图像,对采集的油膜图像进行预处 理 （灰度化、中值滤波和锐化）;基于图像灰度分布特征分割油膜区域 （感兴趣区域,ROI）,采用形态学操作对 ROI 进行填充、腐蚀与膨胀,并对 ROI 进行数学表征;通过像素面积法计算 ROI 实际物理面积。实验结果表明：在不同的外界天气环境下 （如海浪、海风、海雾、不同光照等环境）,该方法对不同黏度的石油样品在海面形成的油膜均有良好的检测精度, ROI 面积计算平均误差为 3.77%。     

海底表层土导热系数变化规律的试验研究

基于热探针法原理,测试了在杭州湾以东陆架区取得的28个海底表层柱状样0.2、1.0和1.8 m处的导热系数,结合激光粒度分析结果,比较了研究区6种土导热系数的大小,发现含砂量大于10%的粗粒土拥有较大的导热系数。土质类型相同时,含水量和干密度对其导热系数影响显著。杭州湾沉积区、混合沉积区,陆架砂质沉积区表层土导热系数的平均值分别是:1.25、1.45 和1.46 W·m^-1·K^-1,呈现出由近岸向外海增大的趋势。而土样导热系数在垂向的变化表明:水深、埋深等空间分布因素对海洋土的热物性没有直接影响。     

两种测高重力异常反演海底地形方法比较

针对基于测高重力异常反演海底地形理论众多、选取标准无法确定的情况,利用中国南海海域内的测高重力异常和船测水深数据研究比较了重力地质法(GGM)和SmithSandwell (SAS)法两种精度高、计算速度相对较快的海底地形反演理论。其中,GGM方法的密度差异常数Δρ由向下延拓技术确定为2.15 g·cm-3,SAS方法采用移去-恢复技术得到反演波段内重力异常和水深数据。结果表明:测线分布条件一定时,水深多在-1 000 m左右或反演区域岛礁、海山等复杂海底地形较多时选取SAS方法,水深主要在-3 000 m以深的区域或海底地形复杂程度不高时选取GGM方法则能获取更好的效果,其效果最优处与船测水深在检核点处的差值最优平均值能达-0.61 m,标准差可达14.67 m。     

石崆山Ⅱ段岩质高边坡稳定性的工程地质系统分析研究

岩质高边坡稳定性的分析评价涉及工程地质学、岩体力学、计算科学等多学科交汇的问题,是一较为复杂的系统工程问题。在系统分析岩质高边坡赋存的地质背景和环境条件的基础上,采用系统分析评价、综合集成的方法应是研究分析和解决该问题的有效和最佳方法。针对漳龙高速公路石崆山Ⅱ段岩质高边坡工程,在系统分析边坡工程地质特性的基础上,采用赤平极射投影法和有限单元(FEM)法等,进行综合评价和系统分析,获得的稳定性结论,已正常运营使用若干年,反映了系统分析,综合评价方法是成功和有效的。它表明,综合评价、系统分析应是岩质高边坡稳定性评价分析的重要途径;它的综合内容和集成方式及其完善与工程实用性,有待进一步深入的研究和工程实践的运用及其经验的积累。     

软土地区人工冻土无侧限瞬时抗压强度的试验研究

冻结法施工在上海隧道建设中(如隧道旁通道、地下泵房等的设计与施工)得到广泛应用,也曾引发过严重的地质灾害(如上海地铁4号线外滩段的地质灾害)。因此安全、经济、合理地将冻结法用于上海软土地区隧道建设中已经成为上海工程建设中的一个重要的研究课题。本文以上海复兴东路越江隧道旁通道冻结法施工中遇到的第⑥层粉质粘土及第⑦层粉细砂为研究对象,针对设计冻结壁重要强度参数无侧限瞬时抗压强度,进行了室内试验研究,揭示了两种土的冻结强度随温度的变化关系,同时研究了粉细砂的冻结强度随含水率的变化规律。     

含水砂层对堆积体稳定性的影响研究

受复杂地质环境的影响,我国西南岷江上游沿岸普遍发育一种前缘多分布有一层或多层具一定厚度含水砂层的特殊堆积体。大量工程实践表明,工程开挖的扰动可导致砂层出现明显侧向变形,进而导致整个堆积体的失稳破坏。本文采用数值计算的方法,结合某典型堆积体对开挖条件下砂层影响其整体稳定性的作用机理进行了较为深入的分析和探讨。     

黄河入海口径流量和输沙量对黄河三角洲生态环境的影响

20世纪后期黄河入海口的径流量减少和多次断流。这对流域下游地区的经济发展、尤其是农业产生明显影响。特别应注意的是,与径流量减少的同时,输沙量也明显减少,致使20世纪90年代以来入海口造陆面积锐减,在1996年和1997年甚至造陆停滞、出现海侵。黄河入海口的径流量、输沙量减少可能引发的一系列生态环境问题中,造陆面积的减少和海水的侵入可能关系到黄河三角洲的经济发展前途,近期则危及胜利油田的安全,应引起有关部门的关注。文中还探讨了用地球物理测井方法检测生态环境的变化。     

柴达木盆地北缘结绿素-红山地区古新统至中新统沉积相

根据柴达木盆地北缘露头剖面、钻井剖面的地层学和岩石学研究所取得的各种定量及定性资料,采用冯增昭教授倡导的单因素分析多因素综合作图法,编制了柴达木盆地北缘结绿素—红山地区古新统—始新统、渐新统和中新统的各种单因素图和沉积相图。这是首次将定量的沉积相研究方法应用于柴达木盆地的古新统至中新统。结绿素—红山地区古新统至中新统发育2种沉积相类型,即冲积扇和辫状河。其中辫状河可划分为砾质辫状河和砂质辫状河。古新世—始新世发育冲积扇—辫状河—湖泊沉积体系,渐新世—中新世发育辫状河—湖泊沉积体系。从古新世到中新世,柴达木盆地北缘经历了由大规模冲积扇沉积到辫状河沉积的演化过程。     

水文孔成井阶段的洗井方法和适用条件

水文孔施工中洗井是管井成井工艺中的一个主要环节,各种洗井方法都有它的优点和一定的应用条件,其工作效果与含水层的类型、地下水压力、钻进泥浆的指标、井管材质、井身结构、以及井深浅程序有着密切的关系。要提高洗井效率,只有结合具体情况,选择合适的方法才能取得较好的洗井效果。