Transient bifurcation condition of partially saturated porous media at finite strain   总被引：1，自引：0，他引：1       下载免费PDF全文

Xiaoyu Song 《国际地质力学数值与分析法杂志》2017,41(1):135-156

Bifurcation of unsaturated soils into a localized shear band is a ubiquitous failure mode of partially saturated soils. The density and degree of saturation have major impacts on the inception of localized deformations in unsaturated soils. Unsaturated fluid flow may dramatically change the density and degree of fluid saturation of unsaturated soils. Therefore, the unsaturated fluid flow is a potential trigger for shear banding in such materials. In this paper, we derive a simplified bifurcation condition of localized deformation in unsaturated soils under the local transient condition at finite strain. This transient bifurcation condition is implemented into a nonlinear finite element code to study the inception of localized deformation in unsaturated soil specimens. Numerical simulations are conducted to study the impact of soil fabrics of density, a ‘bonding’ variable, and intrinsic permeability on the inception of localized failures via the transient bifurcation criterion. Mesh sensitivity analysis is performed to demonstrate the viscosity effect of unsaturated fluid flow on the localized deformation. Numerical simulations demonstrate that the transient bifurcation condition can detect the localized deformation triggered by the internal unsaturated fluid flow process in unsaturated soils. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

贵州寒武系和石炭系页岩气开采对环境影响分析——以牛蹄塘组和打屋坝组为例     

杨瑞东  张云鹤  高军波  魏怀瑞  苏慧敏 《地质论评》2017,63(4):1001-1011

贵州页岩气地质资源量巨大,达到1.048×10~(13)m~3。其中寒武系牛蹄塘组与石炭系打屋坝组是重要储集层位。本文在研究牛蹄塘组页岩与打屋坝组页岩的地层结构、岩性和地球化学特征,以及储层特征的基础上,分析水力压裂方法对地下水含水层的破坏作用,建立了页岩气压裂开采导致地下水含水层、隔水层被破坏引起地下水污染模式,预测了压裂液返排地面可能造成地表环境污染的风险。同时,采取牛蹄塘组和打屋坝组页岩进行浸泡试验,试验结果表明,页岩在浸泡过程中,元素的浓度随着时间、温度的变化而变化,并呈现出一定的规律性,特别是As、Cd、Pb、Se、Co、Ba等元素呈显著浸出,据此分析了水力压裂法在开采页岩气的过程中可能会产生的环境污染问题。  相似文献   

突发水污染事故中污染物输移主导水动力识别——以深圳湾为例          下载免费PDF全文

陶亚  雷坤  夏建新 《水科学进展》2017,28(6):888-897

河口地区感潮河段水动力过程复杂,为在突发水污染事故中合理制定精细化应急方案,基于环境流体水动力模型（EFDC）从水动力学角度对不同水文条件下深圳河口水域突发水污染事故的影响范围、时间及程度进行了数值模拟分析,提出了一种判断河口海湾地区主导水动力因素的分析方法。采用基于傅里叶变换的频谱分析法对事故中污染物输移扩散的主要影响因子进行了准确识别,并采用单因变量多因素方差分析法进行了印证。结果表明,潮流是感潮河段水动力过程的主要驱动因素,但在突发水污染事故中,深圳河各断面特征污染物浓度变化与陆地径流关系密切,径流是感潮河段内突发事故中特征污染物输移的主导动力因素。  相似文献   

含泥质低孔渗各向异性黏弹性介质中的波频散和衰减研究   总被引：8，自引：5，他引：3       下载免费PDF全文

聂建新  杨顶辉  巴晶 《地球物理学报》2010,53(2):385-392

本文定义了各向异性黏弹性参数修正因子,并将其引入到黏弹性模型中以体现泥质含量对黏弹性机制的影响,同时将波传播过程中孔隙介质骨架黏弹性力学机制与两种孔隙流体流动力学机制（Biot流动和喷射流动机制）有机地统一起来处理,从而给出了描述含泥质低孔渗孔隙各向异性介质中波传播规律的黏弹性Biot/squirt (BISQ)模型.数值计算结果表明,入射波的方位角、各向异性渗透率以及泥质含量等对含流体复杂孔隙介质中波频散和衰减的影响具有显著的方位各向异性特征,在低频范围内（地震波勘探频率）黏弹性力学机制对波传播能量的衰减起主导作用.  相似文献   

饱和多孔介质三维时域黏弹性人工边界与动力反应分析的显式有限元法   总被引：2，自引：1，他引：1       下载免费PDF全文

李伟华  刘清华  赵成刚 《地球物理学报》2010,53(10):2460-2469

本文基于Biot的饱和多孔介质本构方程,考察具有辐射阻尼的外行球面波,推导了饱和多孔介质三维黏弹性人工边界的法向和切向边界方程;在已有的饱和多孔介质二维显式有限元数值计算方法基础上,提出该理论的三维方法,并开发了实现该三维方法的有限元程序.算例表明饱和多孔介质三维时域黏弹性人工边界与动力反应分析的显式有限元法具有较好的精度和稳定性.  相似文献   

含气介质临界点、流体和骨架弹性参数的数值计算方法   总被引：2，自引：1，他引：1       下载免费PDF全文

牛滨华  孙春岩  闫国英  杨维  刘畅 《地球物理学报》2010,53(6):1495-1501

目前临界孔隙度及孔隙介质的研究主要为测试分析的实验方法,如何运用数值计算方法求取孔隙流体介质临界点和组分弹性参数一直是备受关注的课题.本文提出了求取孔隙介质临界点、孔隙内流体和骨架弹性参数的数值计算公式及方法,并结合含气样品测试数据实现了这种数值计算.文章首先给出了3个包含孔隙度的线性方程,通过有机组合每个线性方程中的两个系数得到求取有关弹性参数的数值计算公式.然后,详细阐述了计算的方法和步骤以及需要注意的问题,把室内含气砂岩样品实测的综合介质密度、纵波速度和横波速度作为数值计算的输入数据,求得了临界点和流体及骨架等相关弹性参数的具体数值.通过比较分析本文数学方法求得的计算数据与实验方法测得的实测数据,表明了该数值计算公式的正确性和数值实现方法的有效性.  相似文献   

HELCOM Baltic Sea Action Plan - A regional programme of measures for the marine environment based on the Ecosystem Approach   总被引：1，自引：0，他引：1  

Hermanni Backer  Juha-Markku Leppänen  Kaj Forsius  Jukka Mehtonen  Minna Pyhälä  Hanna Paulomäki  Tarja Haaranen 《Marine pollution bulletin》2010,60(5):642-649

The Helsinki Commission (HELCOM) Baltic Sea Action Plan, adopted by the coastal countries of the Baltic Sea and the European Community in November 2007, is a regional intergovernmental programme of measures for the protection and management of the marine environment explicitly based on the Ecosystem Approach. The Action Plan is structured around a set of Ecological Objectives used to define indicators and targets, including effect-based nutrient input ceilings, and to monitor implementation. The Action Plan strongly links Baltic marine environmental concerns to important socio-economic fields such as agriculture and fisheries and promotes cross-sectoral tools including marine spatial planning. Due to complementarities with the European Union (EU) Marine Strategy Framework Directive, the Action Plan is in essence a pilot for this process without neglecting the important role of the Russian Federation - the only Baltic coastal country not a member of the EU.  相似文献   

表面活性剂强化空气扰动修复氯苯污染含水层     

秦传玉  赵勇胜  郑苇 《地球科学》2011,36(4):761-764

通过一维砂柱实验研究了阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)对空气扰动技术(air sparging,AS)修复氯苯污染地下水的强化效果.结果表明,SDBS的加入降低了地下水的表面张力,减小了水气两相毛细压力,从而提高了地下水中的空气饱和度.当曝气量为100 mL/min,地下水的表面张力由72.2 mN/m降至49.5 mN/m时,地下水中空气饱和度由13.2%提高至50.1%,而后随着表面张力的进一步降低,空气饱和度不再提高,反而有小幅下降.通过污染物的去除实验发现,SDBS的加入大大提高了氯苯的去除率,且去除率的变化与空气饱和度的变化趋势基本相符.因此,表面活性剂的加入可以作为空气扰动技术一种十分有效的强化手段.   相似文献   

武汉天兴洲近代沉积物的磁性特征及其环境意义     

李永涛  顾延生  曲赞 《地球科学》2011,36(4):779-788

利用多磁性参数(包括质量磁化率、频率磁化率、饱和等温剩磁、退磁系数以及热磁曲线)及磁组构分析,以长江中游武汉天兴洲近代河流沉积物为研究对象, 探讨了近100年以来沉积物磁性参数变化特征及其对长江中上游水文变化及气候环境的指示.结果表明,上部组合带(0.60~1.50 m)和下部组合带(2.40~3.30 m)沉积物的磁性载体以亚铁磁性矿物磁铁矿为主,同时存在少量较稳定的不完整反铁磁性物质,中部(1.50~2.40 m)亚铁磁性矿物相对较少,且剖面上部沉积物的超顺磁(SP)颗粒对沉积物χ贡献较大.整个沉积剖面自下而上磁性矿物含量呈“C”字型变化,反映了“软”-“硬”-“软”的磁性特性.沉积物磁组构组合带研究显示,历史时期沉积环境水动力强度、颗粒排列有序化程度以及长江流速发生了明显的变化,沉积环境水动力强度经历了“不稳定”－“稳定”－“不稳定”的变化过程,反映了长江古水文状况的变化.近代沉积物磁性特征变化格局与1900年以来以来长江中上游“暖湿”-“温凉”-“暖湿”气候环境变化和“强降水”-“弱降水”-“强降水”以及长江汉口站流量变化过程相吻合.这一研究成果为深刻认识历史时期长江流域气候环境变迁其及对长江古水文和沉积环境的影响提供了重要的参考资料.   相似文献   

陕西榆林风沙滩区全新世气候和环境变迁     

陈淑娥  樊双虎  刘秀花  董汉文  陆璐  王莉丽 《地球科学与环境学报》2010,32(1):81-88

榆林长城沿线处于环境变化敏感带,其风沙滩区沉积剖面的磁化率和粒度分析结果显示,该区全新世早期11 500~10 000 a BP随着全球气候的逐渐转暖,磁化率、黏粒和粉沙含量逐渐增高;全新世中期的10 000~4 500 a BP气候相对比较湿润,植被覆盖度增大,风沙活动减弱,地表沉积物当中粉沙和黏土成分含量显著增大,风化成壤作用增强,地表发育沙质弱古土壤;全新世中期后段的4 500~3 000 a BP期间,气候以比较温和湿润为主,但在4 200~4 000 a BP出现一个气候干旱事件,风沙活动强烈;近3 000 a以来,气候显著干旱化,波动频繁,地表风沙沉积物显著变粗,表现出有5次沙漠扩张。该区生态环境演化、人文历史变迁基本上是自然因素与人为活动综合作用的结果,以自然演化为主,近代人为因素对环境变化起着加强和放大作用。  相似文献