一种横观各向同性岩体蠕变模型     

李列列  管俊峰  肖明砾  刘海朝  唐克东 《岩土力学》2020,41(9):2922-2930

层状岩体由于层理面或者结构面的存在，在力学上具有横观各向同性的特点，现有的各向同性蠕变模型难以全面反映横观各向同性岩体的蠕变力学特性。为构建能够反映横观各向同性岩体的三维蠕变模型，以能反映瞬时应变、减速蠕变和稳态蠕变特征的黏弹性Burgers模型为基础，基于常泊松比假定，在三维各向同性蠕变本构方程的基础上，按照算子替换的方法，将横观各向同性柔度矩阵代替各向同性柔度矩阵，并考虑了平行和垂直层理方向岩体蠕变力学行为的差异性，推导了横观各向同性岩体的三维蠕变本构方程。根据本构方程的特点，提出了根据平行和垂直方向岩体蠕变试验结果进行三维蠕变本构模型中蠕变参数的辨识方法。将提出的模型应用于三轴蠕变试验参数辨识，从而获得了一套完整的三维蠕变参数，并与试验结果进行对比分析，从而验证了所提模型与方法的合理性和有效性。进一步，指出了传统蠕变试验设计方案的局限性，给出了横观各向同性材料蠕变试验设计建议。研究成果为研究岩体三维蠕变机制提供了新思路，可对岩体蠕变试验设计提供相应的科研支撑。  相似文献   

水平分支注浆孔卡埋钻事故处理实践          下载免费PDF全文

石逊  刘江  李红梅  伍晓龙  王雷浩 《探矿工程》2020,47(9):33-38

近年来煤矿奥灰治水注浆定向钻进技术发展迅速，多分支超深水平注浆孔数量激增。在水平注浆孔施工过程中，普遍存在地层漏失量大，泥浆突然失返，小径钻孔裸孔段长，水平段孔眼轨迹复杂，控制难度大，靶点技术误差要求严，定向仪器、工具等价格昂贵，施工风险相对较高，极易发生埋钻卡钻事故。一旦发生卡钻事故，就会面临着处理周期长、处理难度大等问题，传统的卡埋钻处理方法在水平注浆孔中应用效果不明显。通过采用空压机输送压缩空气，破坏水平孔着床的沉砂结构，将着床的沉砂吹出孔外或吹入地层裂隙，成功地实现了解卡。总结了水平注浆孔施工中卡埋钻事故的预防措施。  相似文献   

An improved input energy spectrum verified by the shake table tests     

Ahmet Güllü  Ercan Yüksel  Cem Yalçın  A. Anıl Dindar  Hasan Özkaynak  Oral Büyüköztürk 《地震工程与结构动力学》2019,48(1):27-45

Input energy is the principal component of the energy balance equation. It is beneficial to determine, through its components, how the recoverable and irrecoverable energies are distributed within the structural elements. Several equations and attenuation relations to define mass-normalized input energy spectra exist in the literature. They are mainly proposed for elastic systems subjected to far-fault EQs. There is a lack of experimental verification of these proposed spectra. In this paper, experimental assessment was performed to the existing spectra, and further improvements were accomplished. For this purpose, steel cantilever columns were tested on the shake table for two specific historical EQs coincidently having similar spectral acceleration values. Based on the experimental results, a three-part mass-normalized relative input energy spectrum was formulated including soil type, EQ (corner period, intensity, duration, spectral acceleration, and velocity), and structural behavioral characteristics (period and structural damping). The proposed input energy spectrum was experimentally calibrated and numerically validated for various EQs featuring near- and far-field types. Analytical and experimental comparisons were made between the previously developed spectrum and the newly proposed one. The validation studies and the statistical evaluations exposed that the proposed spectrum yielded better agreement with the experimental and numerical results.  相似文献   

水平低周往复位移下单桩-土相互作用试验研究     

黄福云  陈汉伦  董锐  单玉麟 《岩土力学》2020,41(5):1625-1634

整体式桥台无伸缩缝桥梁（以下简称整体桥）桩基应设计为柔性桩，以保证较好的抗水平变形能力。但是，我国相关规范中判别柔性桩的算法主要应用于单向水平受荷桩，可否沿用至整体桥桩基还有待验证。为此，根据一种特殊设计的桩身变形测量方法，对3根埋深不同的混凝土模型桩进行了低周水平往复位移下的拟静力试验，研究单桩-土体系的抗震性能和相互作用机制。研究表明，水平往复位移下混凝土桩在埋深为3D～6D（D为桩径）范围内开裂；桩的埋深越大，桩身挠曲程度越大、变形特征点位置也越深、桩-土体系的抗弯刚度也越大、水平极限承载力也越高、抗震性能也越强。研究还表明，桩-土体系进入弹塑性阶段后，柔性桩的水平工作性状将逐渐向刚性桩退化。另外，在判别整体桥桩基的水平工作性状时，我国相关规范中的规定偏不安全。实际工程中，建议以Broms方法进行参考计算。  相似文献   

基于级配方程的粗粒料压实特性试验研究     

吴二鲁  朱俊高  郭万里  陆阳洋 《岩土力学》2020,41(1):214-220

级配显著影响着堆石料的压实特性，定量表述级配对堆石料压实特性的影响至关重要。基于连续级配土的级配方程，设计了16组不同级配的试验粗粒料，进行了表面振动压实试验和侧限压缩试验，定量研究了级配对粗粒料压实特性的影响。研究表明：由表面振动压实（动应力）试验和侧限压缩（静应力）试验得到的干密度与级配曲线面积之间均呈二次函数关系，且干密度中的最大值对应的级配曲线面积均在0.9附近；无论是表面振动压实试验还是侧限压缩试验，堆石料都存在干密度最优（最大）的级配。依据试验成果，给出了所试验堆石料的最优级配区间（级配上、下包络线）；同时，利用相似级配法论证了实际级配粗粒料的最优级配区间，并根据国内外多座土石坝粗粒料的设计级配验证了该最优级配区间的普遍适用性，为土石坝粗粒料的级配设计提供了理论依据。  相似文献   

一种优化的频率域三维声波有限差分模拟方法   总被引：1，自引：1，他引：0       下载免费PDF全文

范娜  成景旺  秦雷  赵连锋  谢小碧  姚振兴 《地球物理学报》2018,61(3):1095-1108

为提高频率域有限差分（FD，finite-difference）正演模拟技术的计算精度和效率，基于旋转坐标系统的优化差分格式被广泛应用，但是只应用于正方形网格的情况.基于平均导数法（ADM）的优化差分格式，应用于正方形和长方形网格模拟.这些频率域有限差分算子，各自具有不同的差分格式和对应的优化系数求解表达式.本文基于三维声波方程发展了一种新的优化方法，只要给定FD模板形式，可直接构造频散方程，求取FD模板上各节点的优化系数.此方法的优点在于频率域FD算子的优化系数对应各个节点，可扩展优化其他格式.运用此优化方法，计算得到了不同空间采样间距比情况下27点和7点格式的优化系数.数值实验表明，优化27点格式与ADM 27点格式具有相同的精度，优化7点格式比经典的7点格式具有更小的数值频散.  相似文献   

基于偏微分方程的模型光滑处理在偏移成像中的应用          下载免费PDF全文

韩复兴  孙建国  王坤 《地球物理学报》2018,61(11):4558-4567

本文针对射线类偏移成像当中的速度模型光滑处理问题，借鉴数字图像处理当中的偏微分方程法，基于能量泛函，应用变分方法导出基于速度模型的偏微分方程实现射线类偏移成像当中的速度模型的光滑处理.由于偏微分方程法具有线性叠加特性、模型解的唯一性和局部特征保持性，因此，应用该算法可以实现基于原始速度模型空间结构的模型光滑处理.通过在原始速度模型以及光滑处理后的速度模型上计算速度的空间分布以及地震波走时、射线路径可以得出，偏微分方程法对速度模型的光滑处理能够很好地保持原始模型的空间结构，偏移成像结果也证明了该方法的实用性.  相似文献   

基态位涡径向分布对浅水涡旋系统动力稳定性的影响分析          下载免费PDF全文

刘爽  钟玮  刘宇迪 《地球物理学报》2018,61(6):2207-2219

本文基于正压浅水模型，分析基态位涡（Potential Vorticity：PV）结构对热带气旋（Tropical Cyclone：TC）类涡旋系统稳定性及其波动特征的影响.通过引入基态PV结构参数：宽度δ（眼墙内外边界涡度发生陡变的半径长度之比）和中空度γ（眼心相对涡度与内核区域平均相对涡度之比），设计具有相同基流最大切向风速和最大风速半径的170组不同基态PV环结构的敏感性试验，并讨论了不同基态PV结构下涡旋系统最不稳定波数（the most unstable wavenumber：MUWN）和系统最不稳定模态（the most unstable mode of System：MUMS）的特征频率及其不稳定增长率的大小.结果指出：当PV环较宽，系统表现为低波数最不稳定，相应的MUMS为低频波且增长率小；当PV环较窄，系统表现为高波数不稳定，且PV环越实最不稳定波数越高；当PV环窄且空时，MUMS均为中高频波动，且不稳定增长率随PV环的宽度变窄和中空度变空而明显增大.分析典型PV结构下系统演变特征可知，当PV环较宽，MUMS表现为具有平衡约束的低频波动的线性不稳定特征；当PV环趋向窄且空时，MUMS的平衡性约束趋向弱化，同时不稳定增长表现为明显的指数型增长.进一步讨论系统内部非对称结构的形成和传播机制发现，对于弱不稳定的PV环来说，低波数波最不稳定的特征波动具有典型涡旋Rossby波特征；而对于强不稳定的PV环来说，高波数不稳定的特征波动混合波性质明显.  相似文献   

Time–space fractional governing equations of transient groundwater flow in confined aquifers: Numerical investigation          下载免费PDF全文

Tongbi Tu  Ali Ercan  M. Levent Kavvas 《水文研究》2018,32(10):1406-1419

In order to model non‐Fickian transport behaviour in groundwater aquifers, various forms of the time–space fractional advection–dispersion equation have been developed and used by several researchers in the last decade. The solute transport in groundwater aquifers in fractional time–space takes place by means of an underlying groundwater flow field. However, the governing equations for such groundwater flow in fractional time–space are yet to be developed in a comprehensive framework. In this study, a finite difference numerical scheme based on Caputo fractional derivative is proposed to investigate the properties of a newly developed time–space fractional governing equations of transient groundwater flow in confined aquifers in terms of the time–space fractional mass conservation equation and the time–space fractional water flux equation. Here, we apply these time–space fractional governing equations numerically to transient groundwater flow in a confined aquifer for different boundary conditions to explore their behaviour in modelling groundwater flow in fractional time–space. The numerical results demonstrate that the proposed time–space fractional governing equation for groundwater flow in confined aquifers may provide a new perspective on modelling groundwater flow and on interpreting the dynamics of groundwater level fluctuations. Additionally, the numerical results may imply that the newly derived fractional groundwater governing equation may help explain the observed heavy‐tailed solute transport behaviour in groundwater flow by incorporating nonlocal or long‐range dependence of the underlying groundwater flow field.  相似文献   

基于UDF的水平轴潮流能水轮机被动旋转水动力性能研究   总被引：1，自引：1，他引：0  

陈文鹏  刘胤超  陈立卫 《海洋工程》2018,36(2):119-126

针对水平轴潮流能水轮机被动旋转问题,基于Fluent 17.0,运用UDF(User Defined Function)控制滑移网格对网格进行动态调整,仿真研究水轮机在不同安放角下被动旋转的水动力特性。通过仿真分析,结果表明:潮流能水轮机随着叶片安放角度的增加,尖速比、输出功率、捕能系数都是先增大后减小,叶片安放角为6°时,叶轮前后速度差最大,对潮流能利用充分,且各项性能均达到最佳;通过分析叶片受力,叶尖叶素在安放角为2°时阻力最大,3°时升力最大,升阻比在6°时最大,此时叶尖叶素升阻比C_L/C_D=6.27、攻角α=3.06°。由仿真结果可知水平轴潮流能叶轮的自启动过程由5个阶段组成,即加速度增大的加速运动段—加速度减小的加速运动段—加速度反向增大的减速运动段—加速度反向减小的减速运动段—稳定运行段,这对潮流能水轮机的设计具有重要的指导意义。  相似文献