基于颗粒流的直切槽式巴西圆盘裂纹扩展分析

利用颗粒流程序（PFC) 对直切槽式圆盘试样进行巴西试验模拟,分析了不同的裂隙倾角和裂隙长度对直切槽式圆盘试样裂纹扩展规律的影响。根据起裂位置的不同,主裂纹可分为从裂隙尖端萌生的Ⅰ型主裂纹和从裂隙尖端一定距离处萌生的Ⅱ型主裂纹;次生裂纹可分为从加载点附近萌生的Ⅰ型次生裂纹和从远离加载点的一侧萌生的Ⅱ型次生裂纹。当裂隙长度保持不变而增大裂隙倾角时,主裂纹从Ⅰ型过渡为Ⅱ型,次生裂纹则从Ⅰ型转变为Ⅰ型和Ⅱ型共存,最后又变为Ⅰ型。当裂隙角度保持不变而增大裂隙长度时,主裂纹保持不变,次生裂纹则由Ⅰ型逐渐过渡为Ⅰ型和Ⅱ型共存。另外,当径向应力达到峰值应力之后,试样内会有大量的微裂纹萌生、扩展,造成了圆盘试样的破坏。从力链和能量角度来看,巴西圆盘试样的破裂过程是试样内部拉应力集中产生的颗粒间黏结破裂以及应变能释放的过程。     

探索恒星的物质、能源与演化（续）

天狼伴星——人们发现的第一颗白矮星 1834年,德国天文学家贝塞尔在观察中发现天狼星的自行运动有些与众不同。绝大部分星体的运动都有沿着大圆的弧,但天狼星的运动轨迹却是呈波浪形的曲线,他由此预测天狼星应该有一颗未被观测到的伴星,因受伴星的引力扰动,才使得天狼星位置改变。1862年,美国天文学家克拉克在用天文望远镜观测星空时,     

基于PFC2D模拟的矿物粒径非均质效应研究

岩石作为矿物颗粒的集合体,矿物粒径非均质性对其宏观力学特性影响比较明显。基于颗粒流程序PFC2D,通过设置不同种类粒径组合及粒径比来体现粒径非均质性,研究了粒径非均质性对岩石材料宏观力学特性（弹性模量、峰值强度、泊松比）的影响。研究中设计了6种粒径组合方案,粒径种类数分别为:连续粒径、10种、8种、5种、3种、2种,每种方案下设置5种平均粒径及4种粒径比,进行单轴压缩试验。结果表明,岩石内部存在颗粒尺寸效应和粒径非均质效应,岩石弹性模量和峰值强度随粒径增大均呈减小的趋势,随粒径非均质性的提高整体上也呈减小的趋势,但局部变化阶段受模型中细颗粒含量及数量的影响会呈增大的趋势。粒径对弹性模量的作用机制主要是通过影响模型孔隙率实现的。研究结果揭示了岩石宏观特性的变化是模型内颗粒尺寸效应和粒径非均质性效应共同作用的结果,为掌握矿物粒径对岩石强度及变形特性的影响提供了一定依据。     

拉萨市夏季大气降尘单颗粒矿物组成及其形貌特征

应用带能谱的电子扫描电镜(SEM-EDX)对拉萨市夏季正常天气下收集的大气自然沉降气溶胶样品进行分析,研究了拉萨市大气降尘矿物组成和各种物相形貌特征信息。拉萨市大气颗粒物含有硅酸盐颗粒、富钙颗粒、富铁颗粒、富碳颗粒(燃煤飞灰颗粒和燃油飞灰颗粒)和植物残体颗粒。根据颗粒物数量统计发现拉萨市大气颗粒物以硅酸盐颗粒为主,富钙颗粒和富铁颗粒次之,需要指出的是以燃油飞灰为主的富碳颗粒已占到一定比重,说明以燃油为主的机动车尾气对拉萨大气污染在加强。研究结果表明,大气降尘矿物成分及其形貌特征可以用作判定污染物来源的重要标志,拉萨大气中颗粒来源的多样性决定了治理措施也应综合进行。     

西菲律宾海沉积物铁族元素地球化学

本文对取自西菲律宾海区的三个柱状沉积物岩芯的铁族元素地球化学行为进行了系统的研究。从元素的含量及剖面变化、元素的相关性及组合特征,铁族元素与主元素的关系以及元素的赋存状态等方面探讨了物质来源、沉积作用和古气候,并据此进行了地层划分。沉积物有4种来源:海底火山源、生物源、自生源和陆源。海底火山物质提供了较多的铁族元素,相形之下,自生沉积作用较弱。元素地层学研究表明,在全新世温暖期和晚更新世寒冷期铁族元素表现出不同的地球化学行为,尤以Mn和亲生物(Ca)元素对气候的反映灵敏。WP_2孔和WP_(40)孔铁族元素特征相似,与WP_1孔差别较大。     

软弱夹层几何参数对试样力学行为影响颗粒元模拟研究

基于离散元理论的颗粒元程序,采用颗粒接触连接模型和滑动模型,建立了含软弱夹层试样的颗粒元模型。通过数值模型实验,对不同软弱夹层几何参数试样进行加载模拟,探讨了不同夹层厚度及不同倾角条件下试样的破坏过程和破坏形式,并分析其对试样强度的影响。模拟结果表明,裂隙首先产生于软弱夹层处,随着荷载的增加,再逐渐扩展,呈现渐进性破坏特征;夹层越厚,倾角越大,试样沿软弱夹层呈现较强的滑动特征,如果夹层薄且缓,软弱夹层成为试样破坏的非控制因素;软弱夹层厚度和夹角对试样的峰值强度都有影响,随软弱夹层厚度和夹角的增大,试样的峰值强度降低。     

武汉东湖水体异味物质及其与水环境因子相互关系

根据2014年1—12月东湖3个湖区(水果湖、郭郑湖及汤菱湖)中9种溶解态异味物质(DMS、DMDS、DMTS、β-cyclocitral、β-ionone、MIB、GEO、IBMP和IPMP)的月间采样结果,对异味化合物浓度之间的相关性及其与东湖水体中主要环境因子的相关关系进行了分析.研究发现9种异味物质浓度整体水平在夏、秋季相对冬、春季较高,其中DMS、DMTS、β-cyclocitral、β-ionone的月平均浓度较高,且在夏季均超出嗅味阈值,其他几种异味物质浓度检出较低,对东湖的异味强度影响较小.低浓度β-cyclocitral及β-ionone具有烟草或芳香味,DMS与DMTS具有腐臭味,因此DMS及DMTS为东湖异味的主要致嗅物质.从异味物质空间分布来看,郭郑湖区的DMS、DMDS、β-cyclocitral及β-ionone年平均浓度均低于其他两个湖区,综合该湖区中相对较低的年平均总氮(TN)和叶绿素a(Chl.a)浓度以及受人类活动影响程度较低的情况,该湖区的异味问题要轻于水果湖及汤菱湖区.此外,研究发现DMTS、β-cyclocitral和β-ionone浓度与Chl.a浓度均呈显著正相关,DMDS及DMTS浓度与TN浓度呈显著正相关,DMS及β-cyclocitral浓度与溶解氧浓度呈显著负相关,表明由于大量藻类快速腐败导致的水体含氧量下降可能会对水体异味产生重要影响.为防止东湖水体恶臭的发生,对藻类进行控制尤为重要.     

基于PFC2D岩石颗粒破碎强度和能量的分形模型

颗粒的破碎强度随着粒径的增大而减小,即颗粒破碎的尺寸效应,分形模型为解释固体颗粒破碎的尺寸效应提供了可行的方法。根据岩石颗粒破碎时的分形特征,采用Sammis破碎准则,通过模拟分析得出岩石颗粒破碎能量和强度的分形模型,建立和验证用分维D来表示岩石颗粒破碎的能量和强度准则,得出并验证了岩石颗粒破碎分维的确定方法。利用离散元软件PFC2D的黏结颗粒模型BPM（Bonded Particle Model）模拟了小孔隙率n=0.12和大孔隙率n=0.3,即密实和松散两种情况。其中小孔隙率采用在模型上添加小颗粒的新方法,分别做了400组粒径不等的数值模拟试验,从粒径与破碎强度、破碎能量之间的关系和应力-应变曲线3个方面进行了统计,验证了岩石颗粒破碎强度与分维D的理论关系为σ_f∝dD-3,并得出颗粒破碎时的能量和与分维D之间的关系为E_f∝dD-1。验证了分形理论在分析颗粒破碎的尺寸效应中的较好应用,为确定岩石颗粒的破碎强度和岩石堆砌体剪切强度提供新的方法和参考意见。     

河流入海物质通量对海、陆环境变化的响应

入海河流物质通量研究是陆—海相互作用和全球海洋通量联合研究计划的重要命题。我国是最早开展物质通量研究的国家之一。自20世纪90年代以来,国家自然科学基金项目和国家重大基础研究计划项目都开展了有关河流和边缘海物质通量的研究,即将开始的全国海岸带环境调查专项也把主要河流物质入海通量及其海洋环境效应研究作为主要内容之一。根据当前国内外河流物质通量研究的最新进展,较系统地阐述了河流入海物质通量的概念和对邻近大陆和海洋环境变化的响应。并在此基础上强调指出,河流入海物质通量是研究陆—海相互作用及其全球变化效应的重要参量。归纳了河流入海物质通量研究中需要解决的关键问题。     

物质能量传输视角下高中地理教科书分析

物质能量传输是高中地理课程标准的重要模块,但在以往的教科书编写和教师教学过程中该视角一直以“隐性”的形式存在。最新人教版高中地理教科书增添了对该方面的描述,这表明在地理教学中需要增强对该视角的关注。文章论述了物质能量传输在地理教学中的重要性,从地球运动对物质能量传输的基础性作用、各圈层中的物质能量传输、物质能量传输是自然环境整体性与差异性的基础三个角度对人教版教科书的内容进行分析,并从这三个角度提出三点教学建议。