基于离散颗粒模型的岩体结构面动-静态刚度系数对比的数值模拟研究     

周剑  王彦兵  张路青  金永军  涂新斌 《工程地质学报》2021,29(1):25-33

岩体工程计算分析中结构面刚度系数是至关重要的力学参数,计算分析的精度和可靠程度与这个参数密不可分,结构面刚度系数取值仍然是一个难点。岩体中应力波传播至结构面处将会发生反射和透射现象,利用应力波透射系数可反演结构面动态刚度系数。本文从细观力学角度运用颗粒离散元方法,开发分段线性接触模型及应力波吸收边界模型,开展宏观岩体中应力波传播的模拟,结合准静态压缩试验模拟,研究了较为平直的岩体结构面分别在不同正应力条件下的动、静态刚度系数的变化特征。模拟结果表明:(1)利用C++语言开发的分段线性接触模型很好地实现了结构面非线性变形特征的模拟;(2)基于颗粒离散元方法能够准确地反映岩体中应力波传播规律,应力波通过不同刚度结构面的透射系数与理论解一致;(3)在离散颗粒模型中加入黏滞吸收边界条件很好地实现了在有限尺寸模型中远场应力波传播模拟;(4)在岩体模型中结构面接触部位运用分段线性接触模型,通过模拟应力波传播与单轴压缩试验分别获得了一致性较好的结构面动、静态刚度系数,结构面动/静态刚度系数之比值约为1.0。本文对岩体中结构面刚度的测试和取值具有重要的指导意义。  相似文献   

北山场址区不同尺度结构面导水特性研究     

邓龙传  李晓昭  吴云  王迎超  黄震  刘江峰 《工程地质学报》2021,29(1):77-85

针对断裂构造带中断裂核部和裂隙破碎带的内在结构高度非均一性和渗透特性的强烈变异性难以表征和确定的难题,通过显微观察、粒度特征、孔隙特征、原位钻孔压水试验和室内渗透试验,研究了北山断裂带不同构造单元渗透特性和内在结构特征的关系。研究结果表明:十月井断层核部发育有断层泥,并可见构造错动结构面,室内渗透试验表明断层泥渗透系数约在(2~5)×10-11m·s-1,未发现断层泥垂向和侧向的渗透特性各向异性;借助于三维精细探槽,对十月井断层破碎带和F₄断裂带的结构和地质成因进行了描述;钻孔压水试验获得十月井断层核部破裂带渗透系数范围为1.32×10-5 m·s-1到1.94×10-5 m·s-1区间内,芨芨槽F₄断层核部岩体渗透系数一般大于2.4×10-6 m·s-1;十月井断层破裂带样品室内渗透试验表明断裂损伤带的渗透系数大体处于10-9~10-6m·s-1之间,其P-Q曲线表现为典型的层流型、充填型、冲蚀性,样品渗透能力随其包含裂隙数量的增加而增大。  相似文献   

不同连通率下非贯通硬性结构面抗剪强度参数变化规律研究     

潘勇杰  周会信  吉锋  徐超凡  熊朝正 《地质灾害与环境保护》2021,32(1):86-90

岩质边坡边界多由结构面控制,天然结构面一般是非贯通的,研究非贯通结构面力学参数和取值具有重要意义。采用水泥砂浆制作非贯通结构面试样进行剪切试验,研究c、φ值与连通率k值的敏感性程度,建立c、φ值与k的相关性模型,通过试验数据对预测模型进行验证。结果表明:c值对k值的敏感性程度相对较高,c、φ值均与k值呈一种负相关的指数关系,该预测模型能较好描述抗剪强度参数与连通率之间的关系,模型吻合率达0.95。研究成果能更好地为岩土工程参数取值提供一定参考。  相似文献   

孔隙性砂岩中单条变形带与簇状变形带的特征与区别——以远安地堑上白垩统红花套组中变形带为例     

渠芳  连承波  柴震瀚  任冠雄 《地质论评》2021,67(4):67050011-67050011

孔隙性砂岩中的变形带研究近年来取得长足进展,但有关单条变形带与簇状变形带如何区分和界定仍是一个较模糊的问题。本文以远安地堑上白垩统红花套组高孔砂岩中发育的剪切增强压实带和压实剪切带为例,对单条及簇状变形带的特征和区别做出系统分析。研究表明,虽然单条变形带的长度、宽度、错断位移、凸起高度等均明显小于簇状变形带,但是不同运动学成因的变形带宏观特征、微观结构不同,因此不能单纯以规模大小区分二者,需要结合带密度将簇状变形带与变形带列、网格构造等相区分,还需要结合其微观结构特征进行准确鉴定。单条及簇状剪切增强压实带特征类似,均不具核心碎裂带,颗粒主要为中等破碎,多表现为多个不连续分布的碎裂核。簇状剪切增强压实带内部的非均质性更强。单条压实剪切带具有核心碎裂带,依剪切力大小不同,其核心碎裂带内颗粒粉碎程度及边缘过渡带宽度不同,常伴随微小剪切缝痕迹。簇状压实剪切带在镜下可清晰识别出不同的核心碎裂带、带间区域及微小剪切缝,可见S—C组构和断续分布的滑动面。单条及簇状变形带的发育会不同程度地改变储层的物性并可能会对油气运移和开采产生影响。  相似文献   

210Po法在粤北青障山地区花岗岩型铀矿找矿中的应用研究     

姜涛  李伟林 《铀矿地质》2021,(1):120-130

为扩大粤北花岗岩型铀矿找矿成果,以青嶂山矿集区1:5万210Po测量数据为依据,研究了210Po法在粤北花岗岩型铀矿找矿中的异常特征及应用效果。结合研究区地质特征,应用趋势面分析等数理统计方法对数据进行处理,结果表明:趋势面分析消除了不同铀含量的地质背景对提取210Po异常的影响;210Po法与地面伽马能谱、氡气测量、 AMT组合应用对寻找花岗岩区深部隐伏矿体具有良好的效果,多种测量方法均出现峰值的部位,为含矿构造带或铀矿体产出部位;经钻探工程验证,在210Po法及相关方法异常区揭露到铀矿工业矿段,210Po法在粤北花岗岩型铀矿勘查中具有较大的指导意义。  相似文献   

北京市房山区霞云岭"7·20"坡面泥石流特点及形成因素浅析     

王海芝  胡福根  于淼  任凯珍 《城市地质》2021,16(4):399-403

坡面泥石流是北京市泥石流灾害的主要类型,据不完全统计,2004—2020年,共发生坡面泥石流11起,占已发生泥石流灾害总数的31.43％,严重影响人民的生命财产安全.房山区霞云岭乡是坡面泥石流集中发生的区域,发生坡面泥石流7起,占北京市已发生的坡面泥石流的63.64％.以"7·20"典型坡面泥石流为例,初步分析了坡面泥石流的特点及激发雨量.分析认为北京市坡面泥石流发生在坡面陡长且松散堆积物厚度较大的坡体,具有规模小、暴发快、破坏力强、群发性高、隐蔽性高等特点.坡面泥石流均由暴雨激发,激发雨量为大暴雨或以上级别.  相似文献   

WRF中土壤图及参数表的更新对华北夏季预报的影响研究   总被引：2，自引：0，他引：2       下载免费PDF全文

卢冰  王薇  杨扬  仲跻芹  陈敏 《气象学报》2019,77(6):1028-1040

土壤质地及其物理性质的参数化对陆面过程模拟具有明显的影响。研究了土壤质地和土壤水文参数表的更新对WRF（Weather Research and Forecasting）模拟性能的影响。使用北京师范大学土壤属性数据集和修正后的土壤水文参数表替换WRF默认数据,对2017年6—8月华北地区开展数值模拟试验和评估验证。结果表明,模拟结果对土壤类型数据集和水文参数表的更新较为敏感,对地面要素预报有正效果。WRF默认土壤数据集中,中国东部以粘壤土为主,而在北京师范大学土壤数据集里则以壤土为主;修正后的土壤水文参数在Noah陆面过程中增强了裸土潜热蒸发能力。数值模拟试验表明,土壤输入数据和土壤水文参数的更新能够增强陆面向大气的潜热同时减弱感热输送,致使大气底层温度降低而湿度增大。利用华北区域748个地面气象观测站的2 m温度和2 m湿度对2017年夏季的模拟结果进行验证,结果显示更新试验对地面要素的预报偏差有较好的修正作用,能够将2 m温、湿度的预报技巧分别提高3.4%和2.9%。   相似文献   

由非季风区向季风区过渡过程中大气边界层结构的变化分析   总被引：2，自引：0，他引：2  

乔梁  张强  岳平  金红梅 《大气科学》2019,43(2):251-265

利用中国西北中部具有代表性的非季风区、夏季风影响过渡区和季风区的7个高空站的2013年夏季晴天07时、13时、19时（北京时）的大气边界层资料,通过分析大气边界层位温、比湿、风速的垂直结构,发现大气边界层结构及厚度在不同区域的分布特征:稳定边界层厚度、残余层顶高度和对流边界层厚度从非季风区、夏季风影响过渡区至季风区出现阶梯性大幅降低,从非季风区至夏季风影响过渡区,以及从夏季风影响过渡区至季风区,对流边界层厚度降幅依次为25.6%和81.8%,稳定边界层厚度降幅依次为58.3%和41.8%;在稳定边界层条件下,可观察到低空急流的存在,非季风区低空急流出现高度明显高于夏季风影响过渡区和季风区,且非季风区的低空急流风速也明显大于夏季风影响过渡区和季风区。通过分析与大气边界层发展最为密切的陆面热力因素在不同气候区的分布,净辐射值、日地-气温差最大值以及感热通量值在非季风区大于夏季风影响过渡区和季风区,从陆面热力过程为非季风区大气边界层厚度大于夏季风影响过渡区和季风区提供了理论依据。  相似文献   

高低频系统相互作用对Rossby波破碎过程的影响     

张潮  谭言科  李崇银  平已川 《大气科学》2019,43(2):221-232

利用美国国家环境预报中心和能源部（NCEP/DOE）的逐日再分析资料（NCEP-DOE AMIP-Ⅱ）,对2010年12月20日发生在北太平洋一次典型的反气旋式波破碎（AWB）事件进行研究,分析了波破碎过程中等熵位涡场的演变特征,揭示了波破碎过程中高频扰动以及低频信号的逐日演变特征,并对2010年冬季350 K等熵面上逐日高频位涡（PV）扰动和低频变化做经验正交函数（EOF）分析,得到了其主要模态,并从等熵位涡方程出发研究了波破碎过程中位涡高、低频变化的原因。研究表明,波破碎过程中高频低PV空气从北太平洋西部日本附近沿东北方向向对流层上层侵入,而来自阿拉斯加湾附近的高频高PV空气向对流层下层侵入。高频位涡场EOF分解得到的前两个模态共同描述了北太平洋中纬度地区自西向东移动的天气尺度波列;低频位涡场EOF分解的第一模态在北太平洋呈弧形波列结构。天气尺度波在传播过程中受到低频场的平流作用逐渐偏离其传播主要模态的位置,并发生破碎,同时高频流场对高频位涡的平流可以产生低频变化,使得低频变化的空间形态向其冬季主要模态转变。  相似文献   

夏季亚洲高空急流纬向非对称变异与北大西洋海温和欧亚陆面热力异常的可能联系     

梅一清  陈海山  刘鹏  李笛 《大气科学》2019,43(2):401-416

基于1979~2015年ERA-Interim再分析资料,分析了夏季亚洲高空急流纬向非对称变异特征及其可能的外强迫因子。研究发现夏季亚洲200 hPa纬向风异常EOF第二模态（方差贡献为16.4%）主要表现出了急流纬向非对称的空间异常形态,反映了西亚和东亚区域急流南北偏移的反位相变化。通过进一步的诊断分析,我们发现急流纬向非对称变异与北大西洋海表温度（简称海温）和欧亚陆面热力异常可能存在一定的联系。北大西洋三极型海温异常会激发出向下游传播的异常波列,夏季该波列在欧亚大陆上空的异常环流中心与急流纬向非对称相关的异常环流中心对应一致,其中东欧平原的异常反气旋和巴尔喀什湖附近的异常气旋对西亚急流变化存在影响,东亚地区急流的变化与贝加尔湖北部异常气旋和贝加尔湖南部的异常反气旋有关。对比欧亚土壤湿度关键区内垂直环流,陆面热力异常可能会改变局地环流进而影响急流变异,且这种影响存在区域差异。  相似文献