Numerical estimation of REV and permeability tensor for fractured rock masses by composite element method

The Monte Carlo method is used to generate parent stochastic discrete fracture network, from which a series of fractured rock samples of different sizes and orientations are extracted. The fracture network combined with a regular grid forms composite element mesh of the fractured rock sample, in which each composite element is composed of sub‐elements incised by fracture segments. The composite element method (CEM) for the seepage is implemented to obtain the nodal hydraulic potential as well as the seepage flow rates through the fractured rock samples. The application of CEM enables a large quantity of stochastic tests for the fractured rock samples because the pre‐process is facilitated greatly. By changing the sizes and orientations of the samples, the analysis of the seepage characteristics is realized to evaluate the variation of the permeability components, the existence of the permeability tensor and the representative element volume. The feasibility and effectiveness are illustrated in a numerical example. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

Ground motion estimation during the Kashmir earthquake of 8th October 2005

In this article, analytical methods have been used to estimate ground motion during the 8 October 2005, Kashmir earthquake. Peak ground acceleration (PGA) values at several stations in the epicentral region have been estimated by empirical analytical source mechanism models. As an alternate analysis, PGA estimates have also been obtained using the stochastic finite fault seismological model. The estimated PGAs are compared with that obtained from damage values. A PGA contour map in the near-source region is provided. It is found that very near to the epicenter, PGA would have reached more than 1 g. It is demonstrated that empirical analytical models can be effectively used to estimate ground motion due to rupture of active faults.     

陆面过程中稳定水同位素逐日变化的数学模拟——引入稳定同位素效应的CLM实例分析

将稳定同位素效应引入CLM(Community Land Model),并对巴西马瑙斯站在平衡年的稳定水同位素的逐日变化进行模拟和分析.结果表明: 降水、水汽和地表径流中δ18O存在明显的季节变化,并与相应的水量存在显著的负相关关系,但凝结物中δ18O与地面凝结量存在显著的正相关关系,蒸发水汽中δ18O与蒸发量之间无显著的相关关系.受土壤贮水削峰功能的影响,表层土壤和根区水中δ18O的季节变化全无.植被层蒸发水汽中稳定同位素的丰度与大气的干湿程度存在密切联系: 当降水量少时,大气干燥,植被层的蒸发较少,植被蒸发中δ18O较高;当降水量较大时,空气湿润,植被层的蒸发量较大,蒸发中δ18O则较低.植被蒸腾中δ18O的变化与源区水体中δ18O的变化保持一致,尤其是与根区水中的δ18O.由于地下径流直接源自根区水的补充,因此,地下径流中δ18O等于根区水中的δ18O.模拟结果还显示,降水MWL (大气水线)的梯度项和常数项均比全球平均MWL略偏小.尽管主要来自降水的贡献,但地表径流和植被层水体的MWLs与降水MWL存在较大的差异,这一方面与两类水体在蒸发过程中的稳定同位素的富集作用有关,另一方面与CLM模拟的水量有关.大气水汽线与降水的MWL的梯度值相近,说明大气水汽与降水近似处于稳定同位素平衡状态.另外,模拟的地面的凝结线与植被层的凝结线均与全球大气水线相近,且具有非常高相关程度,说明CLM的模拟是合理的.     

Finite Element Modeling of Swelling Soil Pressures Using Joint/Interface Elements

There could be some discontinuities in a soil media such as layers, earth structures, cracks, and fissures so that estimation of stresses and deformations in these types of soil masses are somewhat different from continuous masses. The discontinuities in a soil mass could be considered as a special link between two blocks. Transmitted swelling pressures affected by the soil properties of the backfill especially at the interface between the backfill and retaining wall. In order to estimate the transmitted swelling pressure distribution behind a retaining wall, using with interface element, a new finite element model and a code (SWELPRES) have been developed. To evaluate the effect of backfill characteristics and interface element from the transmitted lateral swelling pressures, four cases of thickness of backfills with or without interface elements are investigated.     

桩前预留土体对抗滑桩影响的分析与计算研究

本文在前人研究的基础上对桩前土体需要开挖的抗滑桩提出了一种新的计算方法,即似m法。文中将单排抗滑桩分为三类:第一类为桩前土体不开挖,但与抗滑桩分离形成桩后缝隙;第二类为桩前土体不开挖,但与抗滑桩相贴且有抵挡抗滑桩的作用;第三类为桩前土体需要开挖,并对各类抗滑桩给出了相应的设计计算方法。对于第一类抗滑桩可用本文改进的m法和有限线单元法计算;对于第二类抗滑桩考虑桩前抗力值大小后也可用本文改进的m法和有限单元法计算;对于第三类抗滑桩可用本文提出的似m法和改进的有限线单元法计算。通过与实际工程测量值对比分析,得出结论:在抗滑桩工程中对桩的钢筋受力进行实测以推断桩的受力性能,弥补滑坡推力及桩前抗力勘测、分析、计算值可靠性差的弱点。该方法与二维、三维有限元法相比,具有计算方法简单、可靠的特点,值得广泛应用和发展。     

Mo稳定同位素研究进展

随着表面热离子质谱(TIMS)和多接收器电感耦合等离子体质谱(MC-ICP-MS)的广泛应用以及同位素分析方法的改进,近10年来非传统稳定同位素(Cu、Zn、Fe、Se、Mo、Cr、Hg等)的研究得到迅速发展.其中,由于Mo同位素的分馏明显受氧化还原条件的控制,使其在指示古环境及古气候的变化方面有独特的地球化学指示意义.同时,Mo同位素在指示成矿物质来源和海洋Mo循环等方面也取得较大成果.因此,Mo同位素地球化学研究已成为国际地学领域的一个前沿和热点.本文综合前人的研究成果,结合近期自己的工作,论述了Mo同位素地球化学研究领域的一些重要进展,详细介绍了Mo同位素的化学分离、提纯和质谱分析技术,并对其应用前景进行了展望.     

深水沉积层序特点及构成要素

本文在回顾当前国际上深水沉积研究热点的基础上,结合在墨西哥湾深水研究的成果系统描述了深水沉积的定义、形成机理、深水沉积层序及深水沉积构成要素的特点.深水沉积主要是在重力流作用下深水环境的沉积,主要形成于相对水平面下降和早期上升的时期,主要分布在低位体系域中.深水层序以凝缩段为边界,块状搬运沉积最早形成并直接位于层序界面上,其上被河道-天然堤沉积所覆盖.典型深水沉积的要素主要由河道、天然堤及越岸沉积、板状砂、块状搬运沉积等构成,这些沉积要素时空上有序地分布.深水河道是物源的主要通道和沉积的重要场所,从上游至下游河道弯曲度增加,能量逐渐减弱.侧向迁移明显,垂向上由富砂的顺直河道演化为相对富泥的弯曲河道.天然堤及越岸沉积以泥质为主,天然堤沿河道呈楔状分布,其近端砂岩含量高,地层厚且倾角较陡;远端砂岩含量低,地层薄且平缓,侧向连续性好但垂向连续性差.板状砂主要为深水扇前缘非限制性沉积,可分为块型和层型.块型侧向连续性好,同时垂向连通性高.层型侧向连续性好,垂向连通性差.块状搬运沉积主要是低水位期坡上沉积物失稳形成的各类滑塌体及碎屑流,其对下伏地层侵蚀明显,分布广泛,变形构造常见,可作为油气良好的封盖层.     

含铀物质对有机质生烃的实验研究

采用密闭容器水热模拟实验方法,考察含铀物质对有机质热解生烃过程的影响。对热模拟实验产物分析发现,在暗色泥岩和煤岩样品中加入含铀物质后,气态烃和液态烃的生烃量都有比较明显的增加。其中煤岩的气态烃产量平均增加值为34%,而泥岩样品平均增加值也达到了30%以上。液态烃产率分析表明,含铀矿物也促进了泥岩和煤岩的液态烃产率。从泥岩氯仿沥青‘A’族组成分析表明,加入催化剂后泥岩的饱和烃和芳烃在高温阶段具有规律性的明显增大的趋势,反映出非烃和沥青质,甚至不溶有机质向相对稳定的饱和烃转化以及芳烃随演化程度增加的高聚合作用。综合以上分析,认为放射性铀对油气生成具有氧化催化作用。     

贵州修文小山坝铝土矿中镓等伴生元素分布规律研究

通过ICP-MS等分析方法对贵州小山坝铝土矿中伴生元素的研究,发现该矿床TiO2、Ga、Ge、Sc、Nb、Li和REE等有用伴生元素在铝土矿矿体中均有较高富集,其含量大多接近或超过了工业综合利用标准,具有较大的经济价值,特别是矿区富铁铝土矿石中Ga和Sc等含量异常高.贵州铝土矿资源丰富,其伴生元素在铝土矿冶炼过程中所产生的赤泥中更为富集,因此,贵州铝土矿综合利用前景十分巨大,这些元素潜在的经济价值,在某种程度上,甚至会超过主导产品氧化铝的价值.开展铝土矿中镓等伴生有用元素的分布及赋存状态的研究,对于镓等稀散元素在特殊地质地球化学环境中超常富集机制、矿产资源综合价值的重新认识评估和矿产资源的综合利用将十分重要,不仅可为铝工业注入新的活力,增加新的经济增长点,而且还可以解决大量赤泥堆放和利用问题,同时获得较大的社会效益与环境效益.