三阶Stokes型随机波浪载荷谱研究

应用非线性谱分析理论，对三阶Stokes型随机波浪载荷谱进行了分析，将波面方程及海水质点的水平速度用一阶波面的非线性组表示，导出了随机波浪谱的表达式。为了便于求解随机波浪的载荷谱，将阻力项展开为幂级数式，并应用非线性谱分析理论，确定了幂级数的系数，进而将波浪载荷表示为一阶波面及其导数的非线性组合，最后得出波浪载荷谱密度的表达式，并应用数值分析方法，得出单位桩柱波浪力及总波浪力谱密度。     

冲积河流的汇合与分流

冲积河流具有一定的自动调整作用。遵循最小阻力原理，河道的汇合分流也应属于冲积河流的自动调整作用之列，事实上，在河道的汇合与分流处，支流与主流夹角的形成及其宽度比（或断面积比）的建立都不是随机的，它必须保证来自支流与主流的水和泥沙能在此通畅排泄。本文证明了水流在通过河道的汇合与分流处时所形成的夹角及其宽度比，对应于水头损失的最小值。河口段垂直于或趋向垂直于海岸线的特性，也是水流不断调整到最小阻力状态的结果。     

深孔预裂强制放顶断裂力学模型研究

预裂强制放顶是一种保障煤矿安全生产的重要技术。为确定初采期间深孔预裂强制放顶的合理参数,根据基本顶岩层的结构特点,基于断裂力学理论,建立含斜裂隙的深孔预裂强制放顶断裂力学模型,推导基本顶初次破断距及支架阻力表达式,对模型参数进行了敏感性分析。分析结果表明：基本顶初次破断距随预裂裂隙倾角或垂深比的增大而减小,随支架阻力的增大而增大;裂隙倾角从10°增加到90°,基本顶初次破断距的最大减幅为83.16%;裂隙垂深比从0.1增加到0.9,基本顶初次破断距的最大减幅为65.84%;支架阻力从3 MN增加到18 MN,基本顶初次破断距的最大增幅为1.4倍;理论计算与现场实测对比,验证了该模型的合理性,研究结果可为坚硬顶板煤层深孔预裂强制放顶参数设计和施工提供指导。     

高海水围压下多金属硫化物切削动力学分析

为研究高海水围压条件下截齿切削多金属硫化物(SMS)的动力学特性,根据深海环境构建了镐形单截齿破碎多金属硫化物的切削力数学模型,同时考虑海底多金属硫化物高孔隙、非线性等特点,选取合适的材料本构模型及其相关参数,基于LS-DYNA数值模拟平台,利用有限单元法建立高海水围压条件下截齿切削多金属硫化物的数值仿真模型,模拟了不同海水围压条件下多金属硫化物的切削破碎过程。研究结果表明:截齿上的海水围压对矿体破碎的影响很小,矿体上的海水围压对矿体破碎影响较大;在高海水围压条件下,多金属硫化物的强度明显增大,切屑更难从基岩剥离,截齿受到的三向阻力明显增大,高围压作用限制了截齿切削破碎过程中的振动,截齿载荷波动性显著减小。     

高雷诺数下近壁圆柱绕流数值模拟与分析

近壁圆柱绕流问题在海底悬跨管道的研究中具有重要的意义。在绕流阻力、升力以及海底土壤的耦合作用下,海底管道所发生的移位、悬跨等现象对于海底管道的安全运行构成了很大的威胁。正确预测各种绕流条件下管流之间的作用力是保证油气管道安全的首要任务。海底管道在极端海洋环境条件下的管、流相互作用为高雷诺数绕流问题,处于高雷诺数下的绕流模拟比处于低雷诺数下的绕流模拟要复杂很多,它需要更精细的网格以及合适的湍流模型。此文对处于悬跨状态下的海底管道进行数值研究,给出不同间隙比下海流绕流海底管道的流场结构形态,分析了间隙比对绕流阻力和绕流升力的影响,为进一步研究海底悬跨管道的受力和变形提供载荷边界数据。     

盆地红层嵌岩桩荷载传递性状试验研究

湘浏盆地内广泛分布着内陆湖相沉积的白垩系至第三系红层软岩,具有成岩差、易风化崩解等特性,其嵌岩桩的实际工作性状与《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）规定不尽相同。为研究红层嵌岩桩的承载性能、桩身轴力传递规律、桩侧阻力和端阻力的发挥性状,对４根人工挖孔灌注桩进行了单桩静力载荷试验,分别采用滑动测微计和应变计来测试桩身轴力的变化。结果表明,红层嵌岩桩表现为端承摩擦桩特性,Q-s曲线呈缓变型;桩身轴力传递规律和桩侧阻力的发挥与覆盖层厚度、桩长、桩周土性质密切相关;由于红层具有较强的结构性,发挥极限侧阻所需位移仅为2~6mm,测试得到的极限侧阻力远高于规范值,表现出强化效应,使得红层嵌岩桩具有相当大的承载能力,但端阻力和侧阻力并非同步发挥。设计时应采用承载力和变形控制,参数取值应符合桩的荷载传递规律。     

基于景观生态风险评价的宁江流域景观格局优化

流域景观生态风险受到多源因素的综合作用,识别流域景观生态风险是实现景观格局优化的基础与前提,景观格局优化是应对生态风险的有效手段。以宁江流域为研究区,采用空间主成分分析法,从“自然—人类社会—景观格局”3个维度对流域景观生态风险进行综合评价,基于景观生态风险评价结果,构建累积阻力表面,利用最小累积阻力模型进行了流域景观格局的优化。结果表明：人类社会和景观格局因素对综合风险影响更为强烈,地形和距水体距离等自然因素对综合生态风险影响较弱;宁江流域整体景观生态风险偏大,较高景观生态风险区域位于流域西南部,面积为523.99 km ²,占流域面积的36.06%;识别出流域生态源地为面积大于50 km ²的林地和面积大于0.2 km ²的水体。研究构建了15条生态廊道,一级生态廊道长度大于30000 m,二级生态廊道介于10000~30000 m之间,三级生态廊道长度在10000 m以内;识别了19个生态节点,形成了多层次生态网络。通过对比研究区景观格局优化前后的连通度发现,优化后流域整体景观格局连通度得到明显提升。     

南海南部水体和沉积物中的浮游有孔虫氧碳

通过对2002年南海南部春季水体和表层沉积物中浮游有孔虫的δ18O和δ13C分析,初步探讨该区有孔虫氧碳同位素的海洋环境指示意义及其与沉降过程的关系. 结果表明,南海南部春季表层水体中Globigerinoides ruber (G. ruber)与Globigerinoides sacculifer(G. sacculifer)的δ18O均值基本相似,相对它们在表层沉积物中的δ18O明显要小;但在表层沉积物中G. ruber 的δ18O则比G. sacculifer相对要小0.34‰.这种差异可能与G. sacculifer的配子生殖二次钙化以及2个种属的季节性差异有关.Pulleniatina obliquiloculata(P. obliquiloculata)的δ18O在沉积物和水体中均较G. ruber和G. sacculifer明显偏大,表现出较大的种间差异.P. obliquiloculata的δ18O在春季水体中比其在沉积物中平均约小0.7‰,差值较大,可能是因为P. obliquiloculata为冬季种,主要出现在冬季低温水体中.3种浮游有孔虫的δ13C以G. sacculifer最大,G. ruber次之,P. obliquiloculata最低,这种差异可能主要由属种间的生命效应所引起.表层沉积物中G. ruber和G. sacculifer的δ18O从区域的西北往东南有逐渐变小的趋势,可能受区域年均表层水温西北低东南高的影响.在上升流发育区,P. obliquiloculata的δ18O和δ13C均明显偏高,其δ13C与水体营养的关系与南海北部的明显相反,有待进一步深入研究.     

带加强肋单向土工格栅的拉拔试验

在水平-垂直加筋体系研究的基础上,对单向土工格栅设置了加强肋,使其具备立体加筋效果。通过大量的拉拔试验,研究了带加强肋土工格栅加筋的筋-土界面特性。通过对汇总得到的36组拉拔试验数据进行分析,探讨了肋间距与肋厚对极限拉拔阻力的影响情况。试验结果表明：在相同法向应力作用下,带加强肋土工格栅的极限拉拔阻力明显高于普通土工格栅,其极限拉拔阻力随着加强肋肋厚的增加而显著增加,并随着加强肋肋距的增加而逐渐减小。在试验基础上,进一步分析了带加强肋土工格栅与砂土的相互作用机制,探讨了极限拉拔阻力的影响因素,建立了拉拔阻力理论公式,并将试验结果与理论值比较,二者基本吻合。     

考虑竖向摩阻力的抗滑桩嵌固段内力计算

抗滑桩变形过程中产生的竖向摩阻力可以形成反力矩,有助于抵抗滑坡推力,现对竖向摩阻力对抗滑桩嵌固段内力及变形的影响进行研究。在弹性地基系数法K法和小变形假设的基础上,假定竖向摩阻力与桩岩相对位移成正比,建立考虑竖向摩阻力的抗滑桩受力模型及其挠曲变形微分方程,并推导其求解过程。通过马家沟Ⅰ号滑坡抗滑桩实例计算,分析了竖向摩阻力对抗滑桩内力及变形计算的影响。竖向摩阻力形成的反力矩能减小抗滑桩的变形及内力,对抗滑桩剪力的影响最大,水平位移次之,对弯矩影响最小。考虑竖向摩阻力的抗滑桩计算模型能改善目前抗滑桩设计中剪力计算过大的问题,使抗滑桩设计更为合理。