多层砂土地基扩底桩单桩抗压模型试验及颗粒流模拟研究     

李飞  杨俊杰  宋琦  孙涛 《中国海洋大学学报(自然科学版)》2020,(2):116-125

利用室内半模试验和颗粒流数值模拟,揭示多层砂土地基扩底桩单桩抗压承载特性及变形特征。结果表明,通过对比分析极限承载力与H_h/D(持力层厚度与扩大头直径之比)的关系可以看出,单桩的抗压极限承载力随H_h/D逐渐增加,当H_h/D超过2.0时,极限承载力基本不再增加,此时的单桩抗压极限承载力稳定在300.01~303.25 N,是H_h/D=0.5时极限承载力(183.83 N)的1.65倍。扩大头下部土体发生局部压缩-剪切破坏,破坏面从扩大头底面边缘向斜下方扩展,在水平方向影响范围达到最大后逐渐向桩内侧收缩;荷载作用越大,地基破坏区域越大,相应的极限抗压承载力也越大;持力层厚度增加,扩大头分担的荷载比例增大,分担的荷载达到稳定需要的桩顶位移也越大,H_h=0.5 D试验扩大头分担的荷载比例稳定时为60%,对应的桩顶位移约为29 mm;桩顶位移达到33 mm后,H_h=1.0~3.0 D试验稳定在63%~65%之间;通过细观颗粒流理论对砂土移动特性的研究发现,持力层厚度从0.5 D增大至2.0 D,破坏面的起始扩展角度从31°增大至42°。数值模拟研究结果与模型试验数据吻合效果良好,证明该方法分析多层砂土地基扩底桩单桩抗压荷载传递机理是可行的。  相似文献   

波浪作用下沉积物中氮、磷释放速率的试验研究     

张严严  房文艳  许国辉  任宇鹏  许兴北 《中国海洋大学学报(自然科学版)》2020,50(4):102-110

湖泊或海湾中的沉积物吸附氮(N)、磷(P)等元素所形成的沉积层成为水体富营养化的內源。在波浪作用下,尤其是强浪作用下,沉积物中的N、P会通过内源释放作用大量进入水体中。本文在自制的U型水槽中开展实验,采用不同水头差来模拟波浪的循环荷载作用,研究了沉积层中的N、P在静置固结状态(Ⅰ)、加波未液化状态(Ⅱ)、加波液化状态(Ⅲ)下的释放规律,并给出该试验条件下的沉积物释放速率的拟合方程。试验结果表明:沉积物中总氮(TN)和溶解性总氮(TDN)的释放速率会随着水动力作用的增强而增加;总磷(TP)、溶解性总磷(TDP)和活性磷酸盐(SRP)的释放速率也随着水动力作用增强而增加,但水体中悬浮物(SS)含量过高会限制其释放速率。  相似文献   

厦门大德记沙滩小型底栖动物的时空分布及影响因素     

慕芳红  张婷  李佳  华尔 《中国海洋大学学报(自然科学版)》2020,50(9)

于2010年4月至2011年1月对福建厦门大德记海滨浴场沙滩进行了季节性的调查采样,对小型底栖动物及其所处的沉积环境进行了研究,探讨了小型底栖动物的丰度、生物量和群落的时空变化及其与环境的关系。共鉴定出16个小型底栖动物类群,桡足类是最优势的类群,其次是线虫和缓步类,三者共占小型底栖动物总丰度的88.1%。小型底栖动物的年平均丰度和生物量分别为(660.2±424.000) ind/cm~2和(1 908.2±1 343.8)μg·dwt·10 cm~(-2)。大德记沙滩沉积环境的空间分布相对均匀但季节变化分明。小型底栖动物的丰度和生物量呈现显著的季节变化,夏季显著高于其他季节,但在潮区间和断面间差异不显著。间隙水温度、盐度、溶氧、叶绿素ɑ质量比和脱镁叶绿酸质量比等理化环境因子的季节波动是导致小型底栖动物丰度季节变化的主要因素。小型底栖动物的类群组成在季节、潮区和断面间差异均显著。间隙水温度、沉积物中值粒径和分选系数三个环境因子的组合能最好的解释该沙滩小型底栖动物的群落结构。研究结果可为亚热带沙滩小型底栖动物的深入研究提供基础数据,也可为全球气候变化背景下沙滩的保护、开发和利用提供科学依据。  相似文献   

海气动量通量研究综述   总被引：1，自引：0，他引：1  

冯兴如  李水清  尹宝树 《海洋科学》2018,42(10):103-109

海气界面动量通量也称为风应力,是海流和表面海浪的主要驱动力,是海洋从大气获得动量的重要途径。因此,合理可靠的海洋表面风应力的参数化对于海洋、大气和波浪以及气候模式的准确预报都具有非常重要的科学意义和实用价值。对风应力拖曳系数的参数化是风应力参数化的主要内容。近来的观测发现,风应力拖曳系数随着风速的增加出现了先增后减的趋势,同时还与海面的波浪状态以及海流有关。基于观测或理论分析,目前已经得到了一系列的风应力拖曳系数计算方法或公式,有的考虑了海浪的作用,有的没有,但这些方案大都是适合中低风速,在高风速下的适用性还有待检验。本文回顾了目前在海气动量通量观测和参数化方面的研究进展,并建议应增加高风速下风速、海流以及海浪等的同步观测,以进一步完善风应力参数化方案。  相似文献   

基于黏聚力裂缝模型的反倾层状岩质边坡倾倒破坏模拟     

马文著  徐衍  李晓雷  陈敏 《水文地质工程地质》2020,47(5):150-160

反倾层状岩质边坡的倾倒破坏是一种常见的地质灾害。为探究开挖条件下反倾层状岩质边坡的倾倒破坏机制以及层间剪切强度、岩层厚度因素对破坏特征的影响，利用ABAQUS有限元软件，建立黏聚力裂缝模型（Cohesive Crack Model，CCM），基于连续-离散方法，经参数标定和对比，建立反倾层状岩质边坡CCM，采用开挖并增重的方式诱发边坡倾倒破坏。数值模拟结果与古水水电站坝前倾倒变形体离心模型试验结果基本一致，验证了CCM的正确性。进一步，基于以上参数及模型，研究了反倾层状岩质边坡的破坏演化过程和应力分布特征，并探讨层间剪切强度对边坡倾倒破坏特征的影响。结果表明:坡体前缘首先发生局部折断，后缘出现明显拉裂缝，反倾岩层由下往上依次折断直至倾倒体中部（一级破裂面）。随后，坡体前缘的表层岩层被挤出，形成二级破裂面，最后一级破裂面扩展至坡体后缘，形成连通宏观的破裂面。最后，二级破裂面扩展至坡体中部，边坡完全倾倒破坏；破裂面基本沿层间法向应力峰值位置连线发育；层间剪切强度对边坡倾倒破坏特征具有显著的影响，随着层间剪切强度的增大，岩层初始折断位置逐渐降低，垮塌范围逐渐减小，破裂面倾角增大；坡体层厚越大，一级破裂面分布越深，垮塌区范围越大，坡体滑动的整体性越强。研究成果可为反倾层状岩质边坡倾倒破坏的分析和监测提供有效计算方法及依据，为此类滑坡灾害的防治提供一定参考。  相似文献   

基于新型高频声学多普勒流速剖面仪的河口近底部边界层观测初探     

兰庭飞  吴昊  唐杰平  李占海  汪亚平 《海洋通报》2019,38(6):640-649

河口物质输运、能量交换与底边界层内的水动力过程密切相关,底边界层参数(如切应力、拖曳系数)的确定至关重要。挪威Nortek公司生产的新型声学多普勒流速剖面仪AD2CP相比传统ADCP具有高频、低噪的优点,可用于高频(16Hz)流速剖面观测,而被广泛应用于底边界层观测的ADV只能测量单点高频流速。本文采用AD2CP在长江口南槽最大浑浊带区域进行座底式观测,并与同步近底部三脚架上ADV的观测结果进行对比。结果表明,使用AD2CP测得的近底部平均流速与ADV的测量结果吻合良好;使用惯性耗散法计算了底切应力,基于ADV的单点高频流速数据计算结果为2.16×10~(-2)～5.69×10~(-1)N/m~2,基于AD2CP的结果为2.09×10~(-2)～4.26×10~(-1)N/m~2,二者范围大致相当。在此基础上,基于AD2CP数据计算出摩阻流速为4.55×10~(-3)～2.06×10~(-2)m/s、底拖曳系数范围为1.84×10~(-4)～2.49×10~(-3),与ADV的计算结果基本一致。此外,由于AD2CP可以获得高频的流速剖面数据,优于单点ADV,具备观测近底部边界层参数和边界层内湍流剖面的潜力。  相似文献   

考虑洞室岩体应力型破坏特征的局部地应力反演方法及应用     

裴书锋  赵金帅  于怀昌  刘国锋  夏跃林  张頔  徐进鹏 《岩土力学》2020,41(12):4093-4104

介绍了一种考虑地下洞室片帮、钻孔剥落等岩体应力型破坏特征为信息源，通过数值模拟智能反演方法预测高应力大型地下洞室群围岩局部应力场的新思路。该方法将地下洞室群片帮、钻孔剥落等应力型破坏的位置、深度或者宽度进行定量描述，以弹性模型计算获得的常偏应力大于岩体启裂强度的范围来表示应力型破坏范围，通过分析实测地应力数据约束部分地应力数量，然后采用智能数值反演方法得到其他的地应力分量。采用该方法预测了白鹤滩水电站右岸地下厂房0+76断面附近围岩地应力场，反演获得最大主应力在34 MPa左右。通过其他部位岩体破裂的数值模拟和观测结果对比，验证了地应力场预测的合理性。  相似文献   

利用InSAR和GPS数据分析台湾西南两次Mw＞6地震的触发关系及应力影响     

王乐洋  高华  冯光财 《测绘学报》2019,48(10):1244-1253

利用InSAR和GPS进行地震研究具有很大的优势，InSAR能够在较大范围内快速地获得连续的同震形变观测，而GPS测量精度高，可迅速获得稳定的测量结果。随着SAR卫星的增多、重返周期的缩短，利用InSAR和GPS联合进行地震触发关系及应力影响研究也变得更为有力。2010年3月4日和2016年2月6日台湾西南部接连发生两次M_w 6.0以上地震，分别被称为甲仙地震和美浓地震。本文利用GPS和InSAR同震形变场联合反演了甲仙地震的滑动分布模型；结合之前的研究成果，基于静态库伦应力改变对甲仙地震与美浓地震的关系进行了分析；还为台湾西南部7个主要断层构建了断层格网并获取了它们的应力改变模型。结果表明，甲仙地震的发震断层表现为逆冲倾滑兼一定走滑分量的断层。甲仙地震的主要滑动区域处于12~16 km深度之间；最大滑动量为0.61 m位于约14 km深处。本文线性反演得到的甲仙地震地震矩为2.27×10¹⁸ Nm，相当于M_w 6.20。甲仙地震后美浓地震的发震断层上应力增值达4.0 MPa，应力增加的面积约占推断断层总面积的74%，表明甲仙地震对美浓地震的发生具有十分明显地加速作用。甲仙和美浓地震共同作用下，西侧的左镇断层和新化断层产生了较明显地应力积累。根据应力改变结果，本文认为甲仙地震和美浓地震后，台湾西南部的左镇断层和新化断层都具有较高的危险性，值得持续关注和进一步研究。  相似文献   

稻壳灰加筋土力学性能研究     

李丽华  余肖婷  肖衡林  马强  刘一鸣  杨星 《岩土力学》2020,41(7):2168-2178

稻壳灰与土体混合应用，一方面废弃资源再利用，环保，又可增强土体强度。通过三轴试验，研究不同比例稻壳灰混合黏土及其加筋土应力?应变性能、强度特性以及不同应变水平下模量、偏应力及加筋强度比等土体变化特征。试验结果表明，随稻壳灰比例增加，混合土最大干密度显著减小，最优含水率显著增加。添加不同比例稻壳灰对加筋土抗剪强度有较大影响，10%～15%稻壳灰比例下，加筋稻壳灰混合土初始切线模量和应力峰值达到最大，抗剪强度较优。与土工织物加筋稻壳灰混合土相比，土工格栅加筋稻壳灰混合土偏应力及抗剪强度更大，土工格栅层数对土体抗剪强度增大效果更明显，对应的应力?应变曲线拐点也更突出。试样弹性模量与稻壳灰比例及筋材种类、层数有关，加入稻壳灰后，土体弹性模量增长显著，土工格栅加筋稻壳灰混合土较优比例下可增加1.5倍多，稻壳灰及筋材均能有效提高土体强度。随加筋层数增加，稻壳灰混合土加筋强度比明显增大，与围压关系较小。  相似文献   

郯庐断裂带肥东北部文集地区构造岩类型与构造变形分析     

袁芳  宋传中  LIN ShouF  石永红  李加好  李振伟  王微  王阳阳 《岩石学报》2020,36(2):601-620

位于郯庐断裂带中南部的肥东地区是郯庐断裂带内韧性剪切带出露的主体区域之一。本文从肥东北部文集地区的构造岩组成及其变形入手,通过详细的野外观测、室内显微构造变形分析来确定该地区构造变形的几何学形态及其涡度、有限应变、分维度、差异应力、应变速率等参数。研究区主要出露角闪岩相肥东变质杂岩,构造岩以糜棱岩和糜棱岩化片麻岩为主,岩石变形强烈。根据极摩尔圆法得到的运动学涡度值为0.729~0.870,指示区域内的韧性剪切活动以简单剪切为主。几何学形态上,肥东北部文集地区构造整体呈一背形展出,其枢纽走向NE-SW,轴面倾向SE,物质及变形强度等方面均表现出一定的规律和对称性。研究区内动态重结晶石英颗粒边界具有统计学上的自相似性,其分维值D在1.143~1.208之间,且自背形核部向两翼,颗粒粒径增大,分维值减小。差异应力Δσ介于17.86~55.18MPa之间,应变速率ε值在1.960×10^-13~7.330×10^-12s^-1之间,且背形核部差异应力和应变速率较两翼大,呈近似对称性分布。通过对比以上构造参数可以发现,区内差异应力和应变速率表现出一定的正相关性,自核部向两翼二者均呈减小趋势;动态重结晶石英颗粒则与应变速率呈负相关性,即核部颗粒细小、两翼增大。本文从几何学、运动学以及显微构造变形分析等方面对该区构造变形展开精细化研究,借此来分析肥东北部地区郯庐断裂带的构造形态和运动学特征,这对进一步认识郯庐断裂带的演化过程及构造模型的建立有着重要的意义。  相似文献