An alternative Boussinesq equation considering the effect of hysteresis on coastal groundwater waves          下载免费PDF全文

Jun Kong  Zhaoyang Luo  Chengji Shen  Guofen Hua  Hongjun Zhao 《水文研究》2016,30(15):2657-2670

This paper presents an alternative Boussinesq equation considering hysteresis effect via a third‐order derivative term. By introducing an improved moisture–pressure retention function, this equation describes, with reasonable precision, groundwater propagation in coastal aquifers subject to Dirichlet boundary condition of different oscillation frequencies. Test results confirmed that it is necessary to consider horizontal and vertical flows in unsaturated zone, because of their variable influences on hysteresis. Hysteresis in unsaturated zone can affect the water table wave number of groundwater wave motion, such as wave damping rate and phase lag. Oscillations with different periods exert different hysteresis effect on wave propagation. Truncation/shrinkage of unsaturated zones also affects the strength of hysteresis. These impacts can be reflected in the alternative Boussinesq equation by adjusting the parameter representing the variation rate of moisture associated with pressure change, as opposed to traditional computationally expensive hysteresis algorithms. The present Boussinesq equation is simple to use and can provide feasible basis for future coupling of groundwater and surface water models. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

A new numerical approach to the hyperstatic reaction method for segmental tunnel linings     

Ngoc Anh Do  Daniel Dias  Pierpaolo Oreste  Irini Djeran‐Maigre 《国际地质力学数值与分析法杂志》2014,38(15):1617-1632

This paper proposes a numerical approach to the hyperstatic reaction method (HRM) for the analysis of segmental tunnel linings. The influence of segmental joints has been considered directly using a fixity ratio that is determined on the basis of the rotational stiffness. The parameters necessary for the calculation are presented. A specific implementation has been developed using a FEM framework. This code is able to consider the three‐dimensional (3D) effect of segment joints in successive rings on the tunnel lining behaviour. The present HRM allows one to take an arbitrary distribution of segment joints along the tunnel boundary into consideration. In addition, the rotational stiffness of segment joints has been simulated using nonlinear behaviour, as it is closer to the true behaviour of a joint than linear or bilinear behaviour. The numerical results of three hypotheses on ring interaction, which allow the 3D effect of a segmental tunnel lining to be taken into account, have been compared with data obtained from the shield‐driven tunnel of the Bologna–Florence high‐speed railway line project. The numerical results presented in the paper show that the proposed HRM can be used to effectively estimate the behaviour of a segmental tunnel lining. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

Modelling the internal stress field in argillaceous rocks under humidification/desiccation     

L.L. Wang  A. Pouya  M. Bornert  B. Halphen 《国际地质力学数值与分析法杂志》2014,38(16):1664-1682

This paper deals with analytical and numerical modelling of the internal stress generated in argillaceous rocks during humidification/desiccation processes, which is an essential issue for damage study. This local stress field arises from two mechanisms: (i) complex interactions between free swelling/shrinking clay matrix and non‐strained inclusions of carbonate and quartz and (ii) a self‐restraint effect induced by the moisture gradient during the transient moisture exchange process. The inclusion–matrix interaction is investigated in different cases. Firstly, the analytical solution of the stress around a cylindrical inclusion embedded in an infinite swelling matrix is derived: The inclusion would suffer tension (compression) under humidification (desiccation), and the resulting cracking patterns are discussed. Then, the problem of two inclusions with different distances in an infinite swelling matrix is considered, and it is shown that the local stress around an inclusion will be perturbed and amplified by neighbouring inclusions. Finally, an inclusion outcropping at the free surface of a swelling matrix is modelled as to investigate the effect of free surface: The inclusion–matrix interface undergoes shear stresses of which the maximum is found at the free surface. In addition to the inclusion–matrix interaction, the self‐restraint effect is investigated: The induced stress is maximal at the beginning of humidification/desiccation processes and vanishes gradually with time. The quantity of the self‐restraint stress is strongly controlled by the hydric loading rate. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

温泉钙华沉积的影响因素   总被引：2，自引：2，他引：0  

刘海生  周训  张彧齐  海阔  余鸣潇  谭梦如  尚子琦 《中国岩溶》2020,39(1):11-16

钙华是在泉水、河水、湖水、洞穴周围沉积的非海相碳酸钙沉积物。钙华是陆地水循环过程中物质迁移的一种表现形式,研究钙华的形成有助于了解局部水文循环中的物质迁移规律并间接了解古气候与古水文地质条件。部分温泉的泉口附近沉积有形态多样的钙华。本文综述温泉钙华的形成过程、钙华沉积的主要影响因素和它们之间的相互影响关系。水化学条件是钙华沉积的物质基础和必要条件,水动力条件是钙华沉积的充分条件,生物效应对钙华沉积起到加强的作用,沉积环境通过影响水化学条件或水动力条件间接控制钙华的沉积。  相似文献   

矿山地质环境评价中最佳评价尺度确定方法的研究及应用     

陈钰嘉  田淑芳 《现代地质》2020,34(3):626-634

矿山地质环境的评价对于矿产资源的开发利用、矿山环境的恢复治理有重要意义,在评价工作中最佳评价尺度的确定有助于提高评价结果的精确性和统一性。本次研究从矿山地质环境的评价内容出发,提出一种最佳评价尺度的确定方法。在不同尺度下,将评价区域按照边界划分成网格评价单元,通过定量化评价指标的尺度效应表现(异质性、一致性、信息量、破碎度),求出其随尺度变化的拟合函数,进而建立最佳评价尺度函数,并求出其评价适宜区间和最佳评价尺度。将该方法应用到福建省龙岩市新罗区、三明市大田县矿山地质环境评价中,得到新罗区和大田县的最佳评价尺度适宜区间分别为[997.8 m,1 194 m]、[955.5 m,1 297.8 m],最佳评价尺度分别为1 049.6 m、1 182.1 m。在该评价尺度区间内,所得到的评价结果基本一致,并且在最佳评价尺度下评价结果的效果更好,从而证明了该方法的可行性。研究表明,最佳评价尺度函数受到研究区范围、评价内容分布情况、自然地理情况等因素的综合影响。该研究成果可以为矿山地质环境评价工作中评价尺度的确定提供理论依据。  相似文献   

橡胶砂弹性动力学参数的弯曲-伸缩元试验研究     

姚玉文  刘方成  补国斌  景立平 《岩土力学》2020,41(7):2369-2379

橡胶砂作为一种廉价环保的土工材料，应用前景十分广阔，关于其力学特性的研究具有重要意义。采用弯曲–伸缩元法对橡胶砂进行了剪切波和压缩波联合测试，分别采用离散频率扫描法和初达波法确定了剪切波和压缩波的传播时间，进而得到其弹性动力学参数：初始剪切模量、侧限模量和泊松比，分析了橡胶含量和围压对橡胶砂弹性动力学参数的影响。结果表明：在同样围压下，随着橡胶含量的增加，橡胶砂初始剪切模量和侧限模量逐渐减小，初始泊松比逐渐增大；在同样橡胶含量下，随着围压的增大，橡胶砂初始剪切模量和侧限模量逐渐增大，初始泊松比逐渐减小。最后，在此基础上进行了两种因素耦合效应的分析以及相关力学机制的探讨。  相似文献   

不同航磁数据处理方法的地质应用效果分析:以云南宣威—贵州赫章地区为例          下载免费PDF全文

田达志  杨柳  田华  李超 《地质找矿论丛》2020,35(1):115-122

目前,利用航磁数据圈定磁性地质体边界的方法主要有航磁ΔT化极法、航磁ΔT化极垂向一阶导数法、总梯度模法和斜导数法等4种。云南宣威-贵州赫章地区火山岩分布面积广泛,下二叠统峨眉山玄武岩具有强磁性,而其他地层岩石磁性很低;为了圈定研究区内磁性地质体的目的,利用该区1∶5万航磁测量数据,阐述了ΔT化极法、化极垂向一阶导数法、斜导数法和总梯度模法等4种数据处理方法的地质应用效果,认为应根据有效磁化方向与地磁场方向是否一致来选用不同的航磁数据处理方法,以达到有效圈定地质的目的。  相似文献   

热扩散驱动的元素分异和同位素分馏:一种不容忽视的硅酸盐成分分异机制     

常翱飞  丁兴 《岩石学报》2020,36(1):99-112

热扩散在地质过程中是否发挥重要作用一直存有争议。本文回顾了热扩散的研究历史和现状,重点总结了热扩散驱动的元素和同位素行为规律,并探讨了温度、硅酸盐组分、压力和氧逸度等因素对热扩散行为的影响。已有的研究表明,稳定热梯度下的硅酸盐热扩散效应类似于结晶分异或AFC过程,可以造成轻、重同位素分别在高温端和低温端富集,而主、微量元素的扩散方向则取决于两端化学势的高低和熔体中的电价平衡。从基性岩浆到酸性岩浆,熔体聚合度增大,黏度增加,热扩散速率明显降低,成网元素的热扩散效应减弱,变网元素则反之;水、氟、氯和硫化氢等挥发组分能增加熔体的非桥氧比例,降低熔体聚合度,因而能显著增强硅酸盐熔体中元素和同位素的热扩散效应。在此基础上,本文提出了当前硅酸盐体系热扩散研究中存在的五个亟需解决的问题,即:1)对不同硅酸盐体系的热扩散规律的研究还不够全面;2)对微量元素的热扩散行为认识不足;3)硅酸盐体系热扩散作用的影响因素及尺度还不够明确;4)热扩散作用的地质与地球化学关键识别标志有待确立;5)硅酸盐体系热扩散作用的理论模型有待建立。尽管硅酸盐体系热扩散的研究还存在诸多不足,但越来越多的证据表明,热扩散是地质过程中不容忽视的一种成分分异机制。这种机制会造成岩浆房或岩浆通道中的元素分异和同位素分馏,可能对于一些成分分异的岩石和矿床的形成具有重要的意义。  相似文献   

长江河口潮波传播机制及阈值效应分析   总被引：1，自引：0，他引：1  

张先毅  黄竞争  杨昊  欧素英  刘锋  蔡华阳  杨清书 《海洋与湖沼》2019,50(4):788-798

河口潮波传播过程受沿程地形(如河宽辐聚、水深变化)及上游径流等诸多因素影响,时空变化复杂。径潮动力非线性相互作用研究有利于揭示河口潮波传播的动力学机制,对河口区水资源高效开发利用具有重要指导意义。本文基于2007—2009年长江河口沿程天生港、江阴、镇江、南京、马鞍山、芜湖的逐日高、低潮位数据及大通站日均流量数据,统计分析不同河段潮波衰减率与余水位坡度随流量的变化特征,结果表明潮波衰减率绝对值与余水位坡度随流量增大并不是单调递增,而是存在一个阈值流量和区域,对应潮波衰减效应的极大值。为揭示这一阈值现象,采用一维水动力解析模型对研究河段的潮波传播过程进行模拟。结果表明,潮波传播的阈值现象主要是由于洪季上游回水作用随流量加强,余水位及水深增大,导致河口辐聚程度减小,而余水位坡度为适应河口形状变化亦有所减小,从而形成相对应的阈值流量和区域。  相似文献   

福州市地表温度热点及时空变化分析     

陈冰倩  张友水  程璟媛  赵雪 《地球信息科学学报》2019,21(5):710-719

中国作为世界第一大发展中国家,近年来城镇化发展迅速,大量自然地表转化为人工地表,从而引起了一系列环境问题,其中以城市热岛问题最为显著。因此如何缓解因城市化进程的加快引起的城市热岛效应已成为热门研究方向。为精确分析城市空间格局对热集聚的影响,本研究利用2000年5月4日的Landsat ETM+和2016年7月27日获取的Landsat OLI两期遥感影像,获取福州市的土地覆盖信息并进行精度验证。在地表温度（Land Surface Temperature, LST）反演基础上通过热点分析（Getis-Ord Gi*）,并结合不透水面（Impervious Surface Area, ISA）信息来研究城市化进程中福州市16 年来 LST的变化特性,空间集聚特性及其产生的尺度效应。热点分析结果显示：① 通过分析福州市内各地和热点中心的距离与LST的关系可较好地反映空间热聚集。2000 年在距热点中心0.97、1.03、0.95 km范围内热聚集明显;2016 年则增长到分别在距热点中心半径1.89、2.01、2.10、2.05、2.13 km范围内热集聚显著且热点区数量也从3 个增加至5 个。热集聚区（热点区和较热区）总面积在此期间从15.7%增至47.3%;② 由于热点图中的热点区和冷点区的形成不单取决于LST的高低,因此热点分析与空间自相关分析方法相比,能更直观地分析土地覆盖变化对LST的影响,了解城市内部热强度变化的细节。本研究采用的热点分析方法可用于城市环境保护与规划,将来还可作为城市土地规划与热环境影响的分析依据。同时可利用热点分析图模拟城市微气候,估算城市绿地降温程度等。此外,未来还可基于此进一步探讨更多时相以及不同城市的对比分析,特别是对不同城市类型如带状城市,多中心城市及中心城市等的研究。  相似文献