Three-dimensional finite element simulation of fracture propagation in rock specimens with pre-existing fissure(s) under compression and their strength analysis     

Ramin Pakzad  Shanyong Wang  Scott W. Sloan 《国际地质力学数值与分析法杂志》2020,44(10):1472-1494

A FORTRAN program, consistent with the commercially available finite element (FE) code ABAQUS, is developed based on a three-dimensional (3D) linear elastic brittle damage constitutive model with two damage criteria. To consider the heterogeneity of rock, the developed FORTRAN program is used to set the stiffness and strength properties of each element of the FE model following a Weibull distribution function. The reliability of the program is assessed against available experimental results for granite cylindrical specimens with a throughgoing, flat and inclined fissure. The calibration procedure of the material parameters is explained in detail, and it is shown that the compressive to tensile strength ratio can have a substantial influence on the failure response of the specimens. Numerical simulations are conducted for models with different levels of heterogeneity. The results show a smaller load bearing capacity for models with less homogeneity, representing gradual coalescence of fully damaged elements forming throughout the models during loading. The maximum load bearing capacity is studied for various combinations of inclination angles of two centrally aligned, throughgoing and flat fissures of equal length embedded in cylindrical models under uniaxial and multiaxial loading conditions. The key role of the compressive to tensile strength ratio is highlighted by repeating certain simulations with a lower compressive to tensile strength ratio. It is proven that the peak loads of the rock models with sufficiently small compressive to tensile strength ratios containing two throughgoing fissures of equal length are similar, provided that the minimum inclination angles of the models are the same. The results are presented and discussed with respect to the existing experimental findings in the literature, suggesting that the numerical model applied in this study can provide useful insight into the failure behaviour of rock-like materials.  相似文献   

中国人海经济系统环境适应性演化及预警     

李博  史钊源  田闯  苏飞  彭飞 《地理科学》2019,39(4):533-540

基于敏感性-稳定性-响应3维要素构建指标体系,运用熵值法和ARIMA-BP组合预测模型研究中国人海经济系统环境适应性的演化及预警。结果表明：① 2001~2016年中国人海经济系统环境适应性呈稳定上升态势,总体集中于中警状态,期间经历了“人海环境系统比较优势阶段→耦合协调阶段→人海经济系统比较优势阶段”的双螺旋适应过程,预计2017~2020年再次进入相互契合的轻警状态;② 16 a间中国人海经济系统环境适应性波动存在上升期短-衰退期长现象,预计未来4 a人海经济系统环境适应性在经济下行和生态约束背景下的速率不容乐观;③ 权衡人海经济系统和人海环境系统的关系,追求总体效益最大化,延长适应性周期波动中扩张期活动,差别化和灵活性的适应行为是未来主要排警对策。  相似文献   

中国与“一带一路”沿线国家贸易及其影响因素     

许阳贵  刘云刚 《热带地理》2019,39(6):855-868

利用拓展贸易引力模型,借助Eviews等工具分析了影响中国与“一带一路”沿线国家贸易规模的因素,以及中国对外直接投资的滞后性对双边贸易的影响。结果表明：1）中国与“一带一路”沿线国家贸易规模受到经济发展水平、市场规模、政治制度、贸易畅通性、便利性、中国对外直接投资、民间文化交流紧密度的影响;2）中国对外直接投资对于带动中国与“一带一路”沿线国家间的贸易规模具有正向作用,但其效应具有一定滞后性;3）中国对外直接投资对于带动中国与不同“一带一路”沿线国家贸易规模的引力大小不同,可分为投资带动力巨大型、投资带动型、投资一般型、投资带动力不足型4种类型,中国与东南亚、西亚和撒哈拉以南的非洲国家贸易规模受中国对外直接投资带动作用较强。  相似文献   

不等式约束Partial EIV模型的WHP拟牛顿修正解法及其精度评定的SUT法     

王乐洋  邹传义  吴璐璐 《大地测量与地球动力学》2019,39(6):648-653

提出一种确定不等式约束Partial EIV模型解及精度评定的新方法，在总体最小二乘准则下，将附有不等式约束的Partial EIV模型转换为标准最优化问题。采取WHP拟牛顿修正的SQP方法求解，并利用SUT法对参数估值进行精度评定，可以减小迭代次数、提高收敛速度，且精度评定方法简单有效。  相似文献   

GBW10010a大米标准物质复(研)制及数据特征     

杨榕  顾铁新  潘含江  刘妹  周国华 《岩矿测试》2020,39(6):866-877

随着我国对生态文明建设的重视，自然资源综合调查势在必行，对生物标准物质亦提出了新的需求。当前相关调研工作已经大面积开展，自然资源综合调查、农产品与食品安全评价都需要对生物样品元素组成进行准确测试，需要以生物标准物质作为生物成分测试量值比对和溯源的基础，因此对生物基体标准物质的需求量大幅增加。大米作为主要粮食之一，其食品安全日益受到重视，对大米中的化学成分进行准确的分析测试具有重要的现实意义，因而对大米标准物质的需求量尤为突出，但目前大米成分分析标准物质已供不应求。本文严格按照《标准物质定值的通用原则及统计学原理》（JJF 1343—2012）和《地质分析标准物质的研制》（JJF 1646—2017）等相关规范要求，开展了GBW10010a大米成分分析标准物质的复（研）制工作，包括样品采集、加工制备、均匀性检验、稳定性检验、多家实验室协作定值测试及不确定度评定等关键环节。结果表明：本次复（研）制的大米标准物质定值成分多样、量值准确可靠，符合国家一级标准物质的要求。GBW10010a共定值54项主微量元素，包括Ag、Al、As、B、Ba、Be、Bi、Ca、Cd、Ce、Co、Cr、Cs、Cu、Dy、Er、Eu、Fe、Gd、Ge、Hg、Ho、K、La、Li、Ho、Mg、Mn、Mo、N、Na、Nb、Nd、Ni、P、Pb、Pr、Rb、S、Sb、Sc、Se、Si、Sm、Sr、Tb、Th、Tl、Tm、U、V、Y、Yb、Zn，其中的39项元素给出了标准值及不确定度，包括Ag、Al、As、B、Ba、Ca、Cd、Ce、Co、Cs、Cu、Dy、Er、Fe、Hg、K、Li、Mg、Mn、Mo、N、Na、Nd、Ni、P、Pb、Pr、Rb、S、Sb、Se、Si、Sm、Sr、Tb、Tl、Y、Yb、Zn；15项元素提供参考值，包括Be、Bi、Cr、Eu、Gd、Ge、Ho、Ho、La、Nb、Sc、Th、Tm、U、V。与原有GBW10010大米标准物质相比较，GBW10010a中As、Cd、Co、Cr、Cu、Hg、Mn、Mo、Ni、Zn等重金属元素含量显著下降，其中Cd、Cu、Zn降幅较大，分别下降约39%、43%、38.7%，一定程度上反映了农田生态环境的改善。本批标准物质定值元素总数量增加了6项，新增定值元素Ag、Nb（Nb给出参考值），并且各项元素不确定度范围整体上有所缩小，如Al、Cd、Cu、Fe、K、Mg、Mo、Na、P、Pb、Se、Zn等对生物易有影响的重要元素，表明了地质分析测试方法技术的进步及定值水平的提高。本批标准物质定值元素涵盖了具有生物效应的大部分主微量元素，适用于农业生态环境地球化学调查与评价、生物样品测试、农产品质量与食品安全评价样品测试时的分析仪器校正、分析方法评价和分析质量监控等多个领域。  相似文献   

Redox evolution of western Tianshan subduction zone and its effect on deep carbon cycle     

《地学前缘(英文版)》2020,11(3):915-924

Knowing the phase relations of carbon-bearing phases at high-pressure(HP) and high-temperature(HT) condition is essential for understanding the deep carbon cycle in the subduction zones.In particular,the phase relation of carbon-bearing phases is also strongly influenced by redox condition of subduction zones,which is poorly explored.Here we summarized the phase relations of carbon-bearing phases(calcite,aragonite,dolomite,magnesite,graphite,hydrocarbon) in HP metamorphic rocks(marble,metapelite,eclogite) from the Western Tianshan subduction zone and high-pressure experiments.During prograde progress of subduction,carbonates in altered oceanic crust change from Ca-carbonate(calcite) to Ca,Mg-carbonate(dolomite),then finally to Mgcarbonate(magnesite) via Mg-Ca cation exchange reaction between silicate and carbonate,while calcite in sedimentary calcareous ooze on oceanic crust directly transfers to high-pressure aragonite in marble or amorphous CaCO3 in subduction zones.Redox evolution also plays a significant effect on the carbon speciation in the Western Tianshan subduction zone.The prograde oxygen fugacity of the Western Tianshan subduction zone was constrained by mineral assemblage of garnet-omphacite from FMQ-1.9 to FMQ-2.5 at its metamorphic peak(maximum P-T) conditions.In comparison with redox conditions of other subduction zones,Western Tianshan has the lowest oxygen fugacity.Graphite and light hydrocarbon inclusions were ubiqutously identified in Western Tianshan HP metamorphic rocks and speculated to be formed from reduction of Fe-carbonate at low redox condition,which is also confirmed by high-pressure experimental simulation.Based on petrological observation and high-pressure simulation,a polarized redox model of reducing slab but oxidizing mantle wedge in subduction zone is proposed,and its effect on deep carbon cycle in subduction zones is further discussed.  相似文献   

晋西北地区表层土壤粒度与地球化学元素组成   总被引：1，自引：1，他引：0  

李继彦  周玲  刘益  张倩  蔡莹莹  张宝贵 《中国沙漠》2019,39(5):155-162

对晋西北地区表层土壤的物质组成进行研究，可以明确其物质来源、沉积环境及化学风化特征。选择区内表层土壤（深度0、10、20 cm）及其附近的河流沉积物，进行粒度和化学元素组成测试。结果表明：（1）晋西北地区表层土壤粒度组成以黏土和粉沙为主，且有自地表向下粗颗粒组分含量增加的趋势。（2）常量化学元素组成以SiO₂、Al₂O₃、CaO、Fe₂O₃为主，其余元素含量均较低。化学元素组成模式表明研究区内表层土壤物质与黄土高原腹地黄土有相同的物质源区，黄河河流沉积物对其贡献不大。（3）晋西北表层土壤的CIA值为52.70~57.89，平均54.06，说明它们的化学风化程度较低，处于早期的脱Na、Ca阶段。这是由于研究区地理位置比洛川更靠北，气温和降水量均低于洛川，降水量与兰州相差不大，但是年平均气温和年温差比兰州低。该研究明确了晋西北地区表层土壤的物质组成特征，为区域潜在沙漠化危害防治提供了数据支撑。  相似文献   

湿地水文过程与植被响应研究进展与案例分析     

徐力刚  赖锡军  万荣荣  王晓龙  李相虎 《地理科学进展》2019,38(8):1171-1181

生态水文学是20世纪90年代兴起的一门研究生态过程和生态格局水文机制的新学科。湖泊湿地作为中国5大类天然湿地类型之一,湖泊湿地生态水文学的研究业已成为生态水文学的研究的一个重要对象和分支,其核心在于研究湖泊湿地生态系统中多时空尺度的水文与生物格局、过程的耦合特征及其相互作用。论文首先概述了湖泊湿地生态水文学的研究进展,包括其基本理论,内涵、外延及其主要研究内容;凝练了湖泊湿地生态水文学研究的方法体系、思路及框架;针对目前湖泊湿地生态水文学研究中存在的问题及薄弱环节,提出了湖泊湿地生态水文学未来研究的发展趋势和亟需加强研究的重点方向。在此基础上,以长江中游的典型通江湖泊湿地——鄱阳湖湿地为例,通过开展的湖泊湿地生态水文过程与模拟研究的典型案例,阐述了鄱阳湖湖泊湿地生态水文过程的变化及其植被响应研究的最新进展和研究成果。论文对于构建涵盖湖泊湿地水资源、湖泊湿地生态景观格局与流域管理、湖泊湿地生物多样性保育以及湿地资源可持续利用与生态管理等方向在内的战略研究体系,完善湿地生态水文研究与流域生态与管理的技术支撑体系具有重要的指导意义和实践价值。  相似文献   

微量元素分析在判别沉积环境中的应用——以柴达木盆地西部锶矿区富锶地层为例          下载免费PDF全文

年秀清  韩凤清  韩继龙  毛庆飞  马喆 《盐湖研究》2019,27(1):66-72

沉积岩中的微量元素对沉积环境水介质的变化较为敏感,是研究沉积物沉积时古气候、古环境的有效手段。选取了对沉积环境介质较为敏感的锶(Sr)、钡(Ba)、铜(Cu)、铀(U)、钒(V)、镍(Ni)、钍(Th)等元素作为判别指标,对柴达木盆地西部上新统油砂山组、狮子沟组和更新统七个泉组三套富锶岩层的古气候和古沉积环境特征进行了研究。结果表明,柴达木盆地西部从油砂山组到七个泉组沉积时总体上为干旱的气候环境;湖盆水体的盐度较高,表现为咸水环境,且从油砂山组到七个泉组随着地层变新,盐度有逐渐增大的趋势;油砂山组、狮子沟组和七个泉组沉积时湖盆水体均表现为中等分层、湖水循环较为顺畅的氧化环境。  相似文献   

裂缝、裂隙介质衰减频散研究          下载免费PDF全文

张繁昌  路亚威  桑凯恒  黄建平 《地球物理学报》2019,62(8):3164-3174

为研究裂缝、裂隙介质中波致流引起的衰减,将裂缝看作背景孔隙岩石中非常薄且孔隙度非常高的层状介质,并等价成White周期层状模型.分别考虑不同类型的裂隙和孔隙之间的挤喷流影响,结合改进的Biot方程,推导得到裂缝裂隙介质的刚度与频率的关系.当缝隙中饱含流体时,介质的衰减和速度频散受裂缝、孔隙之间和裂隙、孔隙之间流体流动的显著影响.在低频极限下,裂缝裂隙介质的性质由各向异性Gassmann理论和挤喷流模型获得;而在非常高的频率时,由于缝隙中的压力来不及达到平衡,波致流的影响可忽略.分析表明,裂隙密度主要影响波的衰减,而裂隙纵横比主要控制优势衰减频率和速度显著变化的频率范围;由于不同裂隙的衰减机制不同,衰减和速度频散大小有所差异,但基本趋势相同.  相似文献