泥质砂岩在循环荷载作用下能量响应规律的试验研究     

杜瑞锋  裴向军  张晓超  贾俊  陈俊宇 《工程地质学报》2019,27(3):505-515

目前应用能量原理研究岩体结构的破坏、变形及稳定性是岩石力学领域研究的重点。为了研究泥质砂岩在循环荷载作用下3类能量——单位体积能、单位体积弹性能和单位体积耗散能的响应规律,开展了考虑动应力频率、围压和动应力幅值影响的循环加卸载试验。试验结果表明,3类能量在同一频率、不同围压下具有相同的能量响应规律。随着频率的增加,单位体积能、单位体积弹性能和单位体积耗散能随循环次数的响应规律呈现出有规律的波动性;累计单位体积能和单位体积弹性能随循环次数近似线性发展,而累计耗散能呈现出更强的非线性特点。采用了能量速率指标来衡量3类能量的变化程度,频率越高,3类能量的变化速率越大。在能量速率-时间曲线中存在明显的突变点,初步分析为岩样内部或表面裂缝发展的阈值点。通过对影响耗散能的因素分析可知,耗散能与围压、动应力频率和动应力幅值之间均为正增长趋势。结合相关文献的分析结果,综合分析了从循环开始到岩石最终破坏之间全部周期内的3类能量的响应规律,阐明了岩样在循环荷载作用下的能量响应规律,有助于深化对泥质砂岩能量响应规律、损伤及破坏的认识,为应用能量原理分析岩体工程的稳定性提供试验依据和应用指导。  相似文献   

高应力条件下的岩芯电磁性能变化     

黄启文  李阿伟 《地质力学学报》2019,25(4):453-458

根据标准晶格模型理论,在高应力作用下,岩石的Si-O键最外层电子将被挤入晶格间隙里,松散外逸的电子云在电场中将产生直流电流（DC）,进而吸收电磁波,转换成交流电流（AC）。直流电流来源于量子力学穿隧效应电子和断键电子。穿隧效应电子的形成过程和原理:氧原子的最外电子被束缚在浅位能井（shallow potential well）（0.38 V）,当高应力作用时,电子吸收部分能量,增加其动能,虽然这种轻微的动能增加不足以使电子克服并跳出它的位能井（potential well）,但它足以增加穿过井壁（well wall）进入晶格空隙间的概率,这个概率乘以可用氧原子的数目即为由于隧穿效应形成电子云的电子数量,其量级通常为微微库伦（picocoulombs）到纳米库伦（nanocoulombs）。断键电子的形成过程和原理:从微裂纹开始断裂键释放电子,并且裂纹成核点极可能开始是平行排列的,每当Si-O键断裂时,就会产生一个+Si悬键,伴随着一个自由电子附着在-O原子上,这个电子将从原子跃迁到原子,这种电子电流与裂纹的表面积和电池电极的收集效率成正比。断键形成的电子云比穿隧效应多很多。两种电子均被试验所证实。在高应力条件下岩石破裂之前,由电子穿隧效应,DC缓慢增加,随着岩石破裂的发生而导致断键电子增多,DC急剧增加;AC的电压振幅（V）随电流（I）增大而减小,当电流减小到正常时,在岩石破裂后电压振幅回归正常;遵守能量守恒原理,吸收的电磁波能量（E）与交流电流功率（V×I）相等,即E=V×I。研究结果表明电磁波监测可用于探测地壳高应力变化和岩石破裂特征,当应力达到岩体断裂的临界强度时,其应变晶体结构开始释放越来越多的外逸电子,最终岩体晶体结构断裂产生一个地震或滑动事件。岩石破裂的电磁性能变化研究可用于研发电磁波地学监测仪器,电磁波监测可以作为地应力监测的一种补充和对比分析方法,两种方法相结合比地应力监测一种方法更可靠。此外,在高应力条件下岩石还有其它现象:应变蠕变辐射、光发射、声发射、静电等,这些现象的观测也是预测地质事件需要考虑的条件。   相似文献   

GPS时间序列及其对昆仑山口西 8.1级地震的响应   总被引：9，自引：1，他引：8       下载免费PDF全文

敬少群  吴云  乔学军  周硕愚  施顺英 《地震学报》2005,27(4):394-401

采用GIPSY软件解算的站点坐标时间序列,对我国25个GPS基准站的观测数据进行了分析. 结果表明, 该时间序列存在明显的趋势变化,经向坐标与纬向坐标的趋势变化反映了各站点在全球板块中的运动; 垂直方向的趋势变化揭示的可能是大尺度的构造信息, 也可能是站点周围局部运动的反映. 分析还表明,该时间序列存在明显的近乎1年的年变周期,但具体原因还有待于进一步研究. 最后, 就该时间序列对昆仑山口西8.1级地震的响应进行了分析. 结果表明:GPS时间序列对该地震的孕育过程反映明显,并根据时间进程及异常特点将昆仑山口西8.1级地震的孕育过程分为3个阶段: 块体受力状态的变化、应力积累和能量的快速积累与缓慢释放. 在8.1级地震孕育的初始阶段和临震、同震及震后恢复阶段, 垂直方向的异常占据主导地位,初始阶段垂直方向的异常运动导致断层间闭锁; 而在地震孕育的中期,各块体间水平方向的差异运动则占主导地位,它是引起能量在断层闭锁段积累的重要原因.    相似文献   

应用EOS/MODIS卫星资料反演与估算西北雨养农业区地表能量和蒸散量   总被引：2，自引：0，他引：2       下载免费PDF全文

张杰  杨兴国  李耀辉  杨启国 《地球物理学报》2005,48(6):1261-1269

应用定西地区的陆面过程野外观测资料和四次EOS_MODIS卫星资料,对典型的西北半干旱雨养农业区的基本地表特征参数进行反演,在此基础上对各能量通量和蒸散量进行估算,进而分别分析其季节和空间变化.结果表明：应用卫星数据估算的各参量的相对误差基本都在20%以内,其空间和时间变化基本反映了当地的实际情况;区域各通量和日蒸散量分布极不均匀,表现为四季相差比较大的单峰型变化特征,冬季最小、其次是秋季、夏春两季最大;与面积较大的中、低植被覆盖度区域相比,小范围的高植被覆盖度区域的地表净辐射、潜热和日蒸散量相对较高,土壤热通量和显热通量相对较低,并且都在春、夏季节表现得更加显著.低、中植被覆盖度区的各能量通量的季节变化不显著的特征反映了半干旱西北雨养农业区土壤的干土层相对比较厚的特征.  相似文献   

在EBEX-2000实验资料中湍流耗散率、长度尺度和结构参数特征   总被引：1，自引：1，他引：0  

刘树华  刘和平  李洁  梁福明  王建华  Johnny C. L. CHAN  Andrew Y. S. CHENG  胡非  刘辉志 《大气科学》2005,29(3):475-481

采用2000年8月在美国加州棉花地两个高度上应用超声三分量仪、快速响应温度和湿度仪进行的EBEX-2000 (International Energy Balance Experiment, 2000, 简称EBEX-2000) 风速三分量、温度和湿度湍流实验观测数据, 计算分析了在不同稳定度下的湍流能量和热量耗散率和湍流结构参数特征.并与Kansas和长白山原始森林湍流实验得到的结果进行了比较, 得到了一些湍流特征量在不同下垫面情况下的一些有意义的特征.  相似文献   

基于双能量X射线透射技术的物质分类识别方法研究   总被引：1，自引：0，他引：1  

孙丽娜  原培新 《CT理论与应用研究》2005,14(2):22-27

X射线装置已被证实具有揭示物质的分子或原子特性的能力,这种特性对于探测违禁品是相当重要的.尽管X射线探测方法作为一种自动探测违禁品的有效手段已经开始商业化,然而大多数技术都还不是很成熟.研究了一种基于X射线透射技术的物质分类识别的更有效方法,物质按有效原子序数分成有机物、无机物和混合物,实验证明此方法是很有效的.  相似文献   

高寒草地春季积雪融水和雨水混合补给径流模拟   总被引：1，自引：0，他引：1  

王建  丁永建  刘时银 《干旱区地理》2005,28(4):460-464

介绍SCS降雨径流方程的基本原理,基于该方程的使用范围存在一定的局限性,在原方程框架的基础上,对集水区的补给水量计算和土壤持水量估算进行修正,以适应高寒地区积雪融水和雨水混合补给以及有冻土层存在的径流模拟。利用修正的径流方程对新疆托木尔峰地区阿托依纳克草场集水区的日径流量进行模拟计算,结果通过Nash and Sutcliffe目标函数的检验,流域日径流量模拟取得较好的结果,CR=97．68％。表明利用积雪的能量平衡和修正的SCS径流方程来模拟高寒草地积雪融水和雨水混合补给径流是可以实现的。  相似文献   

化能自养型微生物利用太阳能途径的实验研究   总被引：2，自引：0，他引：2  

王鑫  李艳  鲁安怀  颜云花  曾翠平  丁竑瑞  王长秋 《岩石矿物学杂志》2009,28(6):527-534

针对自然界中天然半导体矿物和化能自养微生物之间的能量交换途径进行了详细的实验研究.半导体光电化学实验结果显示,天然半导体矿物在光照情况下产生的光生电子可将Fe3+还原为Fe2+,其中金红石光催化还原Fe3+的效率为12.5%,闪锌矿为7.86%,该过程通过天然半导体矿物的日光催化作用实现了太阳光能→电能→化学能的转化;控制电势的微生物电化学反应实验结果显示,化能自养型微生物A.f.菌的细胞增加量与外界电子传入而生成的Fe2+的量呈线性关系,且有外来电子传入实验组的A.f.生长量是无电子传入组的441%,该过程通过菌的生长代谢作用实现了化学能→生物质能的转化.进一步的光电化学和微生物电化学耦合实验结果证明,在太阳光和天然半导体矿物共同作用下,A.f.菌的对数生长期由无光时的36 h延长到72 h,同时细菌的生长在该能量转化过程中得到了明显促进.在天然闪锌矿催化条件下,有光条件的A.f.菌数量增加到无光条件的1.90倍;而在金红石催化条件下,有光条件的A.f.菌数量增加到无光条件的1.69倍.实验结果说明,在以天然半导体矿物为媒介的情况下,化能自养微生物可间接利用太阳能来获得自身的生长繁殖所需的能量,这一过程也实现了太阳光能→电能→化学能→生物质能的能量转化途径.  相似文献   

卫星遥感确定沙特阿拉伯吉达地区非均匀地表区域地表参数和能量通量     

马耀明  马伟强胡晓 田辉李茂善  王介民文军 高峰 《干旱气象》2004,22(4):10-16

对临海沙漠地区非均匀地表区域地表能量通量和蒸发(蒸散)的研究,是一个十分重要但又是一个难点问题。本文提出了1个基于卫星遥感和地面观测的参数化方案,并把其应用于沙特阿拉伯吉达地区,利用1个景的陆地资源卫星Landsat-7E^TM^ 资料进行了分析研究,得到了一些有关临海沙漠地区非均匀地表区域地表特征参数、植被参数和地表能量通量的新概念。最后讨论了所提出的参数化方案的适用范围和需改进之处。  相似文献   

敦煌干旱区一次降水过程陆面特征模拟   总被引：2，自引：0，他引：2  

王胜张强  卫国安 《干旱气象》2004,22(4):46-50

利用“我国西北干旱区陆—气相互作用观测试验”在敦煌双墩子戈壁站取得的观测资料及最近的一些研究成果,对陆面模式进行了改进,然后对一次典型较大降水过程的陆面特征及近地层的风、温、湿进行了模拟,结果表明：改进的模式能对降水条件下的干旱区陆面特征进行较好的模拟。其中对辐射、地表温度的模拟相当好,能量的模拟总体结果令人满意;另外由于本模式专门考虑了近地层的影响,所以对近地层的风速、温度和湿度的模拟结果相当好。  相似文献