动载荷作用下岩石破坏过程的数值试验研究

采用基于细观损伤力学基础上开发的动态版RFPA2D数值模拟软件,对动载荷作用下应力波延续时间、应力波峰值和围压对岩石试样破坏的影响进行了数值研究,结果表明,应力波延续时间较短,则尾随应力波波前的高应力区范围较窄,应力波衰减较快;相反,应力波延续时间较长,则紧跟应力波波前的高应力区范围较大,岩石处于破坏状态的时间延长,岩石的破碎程度加大。此外,存在一个合适的应力波延续时间,过分地加大应力波延续时间,反而不利于岩石裂隙的发育。动载荷的峰值越大,试样的破坏程度越大,当峰值达到一定值时,试样顶部呈现粉碎状,试样从上到下破坏程度逐渐减弱。在冲击载荷作用下的岩石随着围压的增加更难破碎,但当围压增大到一定程度时,岩石会突然失稳破坏。     

PSO-RBFNN模型及其在岩土工程非线性时间序列预测中的应用

岩土工程受力变形演化是一个典型的非线性问题,其演化的高度非线性和复杂性,很难用简单的力学、数学模型描述,但可用粒子群优化径向基神经网络对岩土工程应力、位移非线性时间序列进行动态实时预测。网络径向基层的单元数通过均值聚类法确定后,所有其它参数：中心位置、形状参数、网络权值,均通过粒子群优化算法在全局空间优化确定。工程实例应用表明,该模型预测结果准确、精度高,有良好的应用前景。     

2000～2008年中国东北样带植被变化

利用经过重建后的2000～2008年生长季MODIS NDVI时间序列逐年生长季均值对中国东北样带植被覆盖变化进行了研究,发现植被NDVI变化过程具有明显的时空分异特征。在时间上,2001年与2002年NDVI均值比2000～2008年9年均值分别偏低1.89％和1.44％,而2003年和2008年分别偏高2.92％和2.87％。在空间上,样带东部半湿润地区植被覆盖在2000～2008年间年际变化很小,NDVI波动在2％以下。样带中部半干旱区NDVI波动一般低于5％。而样带西部干旱的草原和荒漠化草原区植被覆盖波动明显,NDVI波动于2003年和2008年分别出现了8.51％和6.35％高值,裸地甚至于2003年出现了高达15.07％的波动。研究区NDVI变化的时空分异特征,对遥感研究和生产实践有重要意义。一方面,在进行陆地生态系统变化监测时,不能用少数几次的监测结果预测变化趋势,这对“高空间分辨率-低时间分辨率”遥感数据应用有重要意义;  另一方面,NDVI波动的空间差异,要求在变化监测时把重点放在NDVI波动频繁的地区。     

瓦斯煤层裸露面蠕变失稳的时间预测研究

通过对煤体蠕变特性的分析,提出采用五元粘弹塑流变模型能很好地描述煤体的蠕变特征。在考虑煤层瓦斯的作用下,得到了含瓦斯的煤蠕变状态方程。由于揭开的煤层裸露面由原来的三向受力变为二向受力,在合适的条件下煤体会产生蠕变。而煤体在双向受压时,裸露面方向的应变为拉应变,当裸露面方向的煤体的拉应变大于煤体破坏时的拉应变时,煤体将产生蠕变失稳。从而可以预测煤体蠕变失稳的时间。研究成果可以解释揭煤工程岩体失稳。     

时域反射技术在地学研究中的应用

综合介绍了时域反射技术在地学研究中的应用。包括时域反射仪的工作原理、测量参数(特征阻抗、介电常数、土壤含水量、土壤电导率)、时域反射探针技术以及时域反射技术在农业地质、水文地质、灾害地质等研究中的应用与进展。     

准噶尔盆地断拗转换期剥蚀厚度及其分布规律

准噶尔盆地为我国重要的陆上含油气盆地, 对其进行地层剥蚀厚度恢复能够有效地研究盆地演化历史以及油气资源评价.通过分析声波时差法的方法原理及其适用条件, 认为此方法适用于恢复准噶尔盆地断拗转换期剥蚀地层的厚度.实际计算结果表明: 断拗转换期上、中二叠统之间为主不整合, 剥蚀厚度大; 三叠系与二叠系之间形成次级不整合, 盆地剥蚀厚度相对较大, 区域位于西部盆缘地带, 自北西向南东剥蚀量逐步降低, 至盆地中心剥蚀量最低.各构造单元中, 凸起相比于凹陷所遭受的剥蚀程度较大, 反映古地貌呈现盆地西北缘高、腹部低的地形特征, 同时反映准噶尔盆地断拗转换期二叠纪晚期至三叠纪早期改造具西强东弱、边缘强内部弱的特点.     

平推式滑坡运动距离计算模型

平推式滑坡是四川盆地红层地区和三峡库区普遍存在的一类十分特殊的滑坡。多发育于近水平砂、泥岩互层的斜坡中,岩层倾角一般仅3°～5°,最陡者也不超过10°。基于平推式滑坡的地质力学模型及运动过程分析,利用能量守恒的原理推导了平推式滑坡运动距离的理论计算公式。进行了3组物理模型模拟试验,第Ⅰ组试验模拟滑坡后部裂缝在不同宽度及水头高度作用下滑坡体的运动距离,对推导的理论公式进行校验。通过对比分析认为,平推式滑坡前缘剪出口地下水排泄状态呈少量点状排泄时,滑坡基底扬压力分布形态整体上与矩形更加接近。为了进一步校验理论公式,进行了第Ⅱ组、第Ⅲ组试验,每组分别固定初始水头高度和初始裂缝宽度,模型设置了前缘整体渗水和完全堵塞两种情况。物理模拟试验验证了理论公式的可靠性和适用性。将理论公式应用于狮子山滑坡运动距离的计算,应用结果表明计算公式适用性良好。研究成果对平推式滑坡防治具有一定的指导意义。     

强风化软硬互层岩质高边坡监测与数值模拟

强风化软硬互层岩质高边坡属岩质边坡特殊情况,其结构面组成及性质复杂,与支护结构相互作用的复杂程度较高,相互影响较大,顺倾结构面临空等情况下破坏可能性很大。以兰永一级公路某深挖路堑边坡的治理工程为依托,对边坡支护过程中及支护结束后的锚杆应力、锚索内力、坡体位移进行了原位监测,并利用岩土分析软件PLAXIS,采用节理岩模块对该边坡工程进行了数值模拟分析。监测及模拟结果表明：该边坡由节理裂隙与岩层面形成折线形潜在滑面,且具有相同滑动可能性的潜在滑面不止一个;支护结构穿透组成滑面折线的任何折线段部分均对结构面稳定有显著影响,但支护结构穿透泥岩面对结构面的影响较穿透节理裂隙更大;支护锚索预应力变化具有一定规律,预应力变化过程对坡体位移及支护结构内力具有一定影响;坡体的主动变形对支护结构内力的影响较坡体被动变形大,结构面产生滑动趋势对坡面位移影响的敏感程度较支护结构内力影响的敏感程度低。该边坡支护稳定,支护设计合理,可为同类边坡支护设计提供相应建议。     

用化石天长计算地球年龄的方法及意义——如何理解地球年龄

天长（一天时长）是地球自转速度的直接反映。古生代-中生代化石记录的天长数据表明,古生代-中生代期间的天长随时间呈线性增加。根据角动量守恒定律,这意味着同时段地球自转速度呈线性衰减。如果把这个趋势应用于地球历史的全过程,计算结果为4.519～4.495 Ga,与目前公认的地球绝对年龄4.54 Ga一致。这意味着,从这个时间点起,地球有一种自转速度衰减的总趋势。地球自转速度衰减年龄等值于地球年龄说明：1）所测量的陨石样本生成的时间（表征地球年龄）与地球受月球吸引形成自转减速的时间几乎相同。这意味着地-月体系形成之前的地球比该陨石表征的地球年龄更为古老。2）地球、月球、自转速度衰减时长,三者的年龄呈现等值状态,因而此结果与月球起源于大碰撞的假说可以匹配。     

黑河流域上游融雪径流时间变化特征及成因分析

以黑河流域上游莺落峡水文站和札马什克水文站1959-2008年及祁连水文站1967-2008年的天然径流序列为基础数据, 通过计算水文站的流量质心时间来表示融雪径流时间, 研究了黑河流域上游融雪径流时间变化的特征. 结果表明: 莺落峡站和札马什克站自20世纪70年代起, 融雪径流时间表现为提前的趋势, 祁连站自20世纪80年代起融雪径流时间提前.野牛沟站和祁连站10月至次年4月降水量增加或4-7月气温升高, 会使得莺落峡站融雪径流时间提前, 札马什克站融雪径流时间的提前与野牛沟站10月至次年4月降水量的增加具有较高的相关性, 祁连站融雪径流的提前与祁连气象站4-7月气温升高的相关性较强.通过分析莺落峡站融雪径流时间与年径流及各季节径流的相关性, 可知如果融雪径流时间提前, 莺落峡站观测到的年径流量和夏秋季的径流量均会减少, 而同时冬春季的径流量会增加, 这对合理安排流域水资源配置和管理具有重要的指导意义.