基于微观尺度的页岩损伤破裂数值试验     

崔恒涛  邬忠虎  娄义黎  左宇军  孙文吉斌  刘镐 《煤田地质与勘探》2020,48(5):137-143

为正确认识下寒武统页岩微观尺度破裂特征及声发射信号演化规律，基于数字图像处理技术对含石英充填的页岩进行非均匀性表征，采用岩石真实破裂分析系统RFPA2D-DIP建立数值模型，模拟页岩在不同围压作用下的破坏过程。试验结果表明:在微观尺度结构下，页岩破裂模式大致可归纳为3种形式，分别为倒V形（0、2 MPa）、V形（6 MPa）和倒Z形（10 MPa）。由于石英矿物颗粒分布不规律且具有非均匀性，导致应力分布对页岩微观结构产生显著差异。单轴时，累计声发射（简称AE）表现为“平缓-线性-平缓-稳定”模式；围压为2 MPa时，累计AE表现为“平缓-非线性-激增-平缓-稳定”模式；围压为6、10 MPa时，累计AE表现为“平缓-非线性-稳定”模式。页岩的破裂模式和微观结构破坏规律为页岩气的压裂开采提供重要的理论指导。   相似文献   

动态应力触发研究进展     

陈昊  冀战波  王琼  苏金波 《中国地震》2020,36(3):442-459

本文从库仑破裂应力与动态应力触发原理、观测事实与研究现状以及存在的问题与展望等3个方面介绍了动态应力触发的研究进展。其中,在主震对余震活动、强震对后续远场地震活动、不同破裂类型的地震之间及强震对火山(泥火山)的动态应力触发作用、一次大地震中子事件之间的动态应力触发关系以及动态应力触发的时间延迟等方面进行了详细讨论。分析认为,动态应力触发理论在解释震后余震分布、远程触发以及对火山触发性喷发等方面得到了较好的结果;动态应力触发可能会受断层破裂方式和方向的影响;大地震中子事件之间的动态应力触发关系对震源研究有重要意义;动态应力触发现象普遍存在时间延迟。  相似文献   

云南中甸-大具断裂上新发现的地震地表破裂带   总被引：1，自引：0，他引：1  

程理  苏刚  李光涛  尹功明  吴昊  余建强 《震灾防御技术》2019,14(4):797-809

中甸-大具断裂是川滇菱形块体的西南边界，总体走向310°—320°。近年来我们对该断裂进行了1:50000条带状地质填图，发现了断裂活动的地质地貌证据。其中，在丽江大具盆地内（金沙江右岸）沿断裂新发现一处典型地震地表破裂带，长约600m，宽120m左右，主要表现为地表挤压鼓包、挤压垄脊、张裂缝、挤压阶区等，呈NW走向，与中甸-大具断裂走向基本一致。野外工作中，我们详细记录和测量了地表破裂的破裂样式、破裂规模和相关定量数据，利用旋翼无人机测绘了地表破裂带的形态和展布，获得了高精度DEM，分析了地表破裂表现出的运动性质。在已有资料的基础上讨论了地表破裂的形成时代、归属、震级大小，简要分析了其发震断层。新地震地表破裂带的发现为进一步研究中甸-大具断裂活动特征、古地震及地震危险性提供了基础资料。  相似文献   

五圆柱体结构群绕流特性及互扰效应研究     

涂佳黄  张志豪  曹波  肖毅凡  梁经群 《海洋工程》2020,38(1):101-110

基于Fluent流体计算平台,运用大涡模拟方法对亚临界雷诺数Re=3900下“X”形排列五圆柱体结构群三维绕流特性进行研究,主要分析来流攻角α与间距比L/D两个关键参数对五圆柱体结构群的尾流区三维涡结构演化与流体力系数的影响,并揭示其内在流动互扰机理。研究表明:来流攻角和间距比的变化对五圆柱体结构群流动控制及互扰效应的影响显著。在小间距比工况下,观察到柱体群间隙区域内流体高速流动的现象,导致五圆柱体之间的互扰作用十分强烈。间隙流对中间圆柱体和下游圆柱体有较强的冲击作用,对其表面的流体力分布特性有显著的影响。另外,大间距比工况下,当α=0°与L/D≥5.0工况时,柱体群尾流效应强于其间隙流效应。当α=22.5°与L/D=7.0时,位于下游与中间处的圆柱体流体绕流特性存在较大差异。而当α=45°与L/D≥6.0时,位于上游与中间处的圆柱体尾流区均会产生正负交替的漩涡结构。  相似文献   

2017年九寨沟M_S7.0地震对周围地区的静态应力影响          下载免费PDF全文

靳志同  万永革  刘兆才  黄骥超  李瑶  杨帆 《地球物理学报》2019,62(4):1282-1299

基于九寨沟M_S7.0地震的破裂模型及均匀弹性半空间模型，本文计算了该地震在周围主要活动断层上产生的库仑应力变化、在周围地区产生的应力场和位移场和同震库仑应力变化对余震的触发.结果表明：（1）九寨沟地震造成虎牙断裂中段库仑破裂应力有较大增加，已经超过0.01 MPa的阈值，虎牙断裂北段、塔藏断裂中段和岷江断裂北段北部的库仑破裂应力有较大降低，因此尤其要注意虎牙断裂中段的危险性.（2）水平面应力场在该地震震中东西两侧增加（拉张），张应力起主要作用.在震中南北两侧降低（压缩），压应力起主要作用.从水平主压和主张应力方向来看，均呈现出条形磁铁的磁场形态.从剖面上的应力场来看，在上盘的面膨胀区域内，大部分点的主张应力方向与地表是垂直的，在其他区域内，主张应力和主压应力均以震中为中心，向外呈辐射状.（3）从地表水平位移场来看，震中东西两侧物质朝震中位置汇聚，南北两侧物质向外流出，在震中处的最大水平位移量达43 mm.从地表垂直位移场来看，震中南北两侧出现明显的隆升，隆升最大值达56.8 mm.震中东西两侧出现明显的沉降，沉降最大值达74.5 mm.从剖面的位移场来看，九寨沟地震为左旋走滑地震，且有一定的正断成分.由分析可以推测该断层破裂在大致22~26 km的深度上就截止了.并推测下盘物质运动的动力来自震源北东东方向（四川块体）深度在6~30 km的下盘下层物质，上盘物质运动的动力来自震源北西西方向（巴颜喀拉块体）深度在0~6 km的上盘上层物质.（4）通过计算不同深度上主震对余震的触发作用可知，主震后的最大余震受到了主震的触发作用，多数其他余震也受到主震的触发作用.主震的发生促使了库仑应力增加地区余震的发生，抑制了一部分库仑应力减少地区余震的发生.  相似文献   

多维地震下考虑不同破坏准则的输电塔-线体系倒塌分析          下载免费PDF全文

袁光英  潘海洋  马瑞升  田利 《世界地震工程》2019,35(1):184-192

研究了基于不同失效准则多维地震激励下输电塔-线体系的倒塌。根据实际工程，运用ABAQUS有限元分析软件，考虑材料非线性和几何非线性，建立了包含两基输电塔与3跨输电线的大跨越输电塔-线体系三维有限元模型。提出了2种不同的杆件失效准则，采用用户材料子程序，基于动力显式分析方法，研究了大跨越输电塔-线体系在3条典型天然地震波作用下考虑不同失效准则的倒塌机理，并对输电塔的杆件失效、节间位移角以及相对薄弱位置进行了分析。分析结果可以为大跨越输电塔-线体系的抗震设计提供参考。  相似文献   

应变率效应对600 MPa级高强钢筋混凝土框架结构抗震性能影响研究          下载免费PDF全文

孙传智  李爱群  缪长青  乔燕  左工 《世界地震工程》2019,35(2):165-170

为了更真实地进行钢筋混凝土结构抗震性能评估，应该考虑材料的应变率效应影响。600 MPa级高强钢筋作为新一代建筑钢材，尚无考虑应变率效应影响的600 MPa级高强钢筋混凝土框架结构抗震性能研究。首先进行了不同应变率下600 MPa级高强钢筋拉伸力学性能试验，利用试验数据拟合得到600 MPa级高强钢筋在不同应变率下的强度提高系数表达式，并利用OpenSees软件进行了配置600 MPa级高强钢筋混凝土框架结构抗震性能模拟分析，研究了应变率效应对框架结构抗震性能的影响。研究结果表明:随着应变率的增大，钢筋的屈服强度和极限强度均得到提高，屈服强度最大提高11.5%，极限强度最大提高8.9%；随着所考虑的材料应变率增加，配置600 MPa级高强钢筋框架结构最大顶点位移总体上呈减小趋势，地震波强度越强，应变率效应影响越大，而层间位移角减小幅值相差不大。研究成果可作为600MPa级高强钢筋混凝土框架结构抗震评估的依据。  相似文献   

隐伏正断层错动致地表破裂变形特征的研究     

齐剑峰  郝文拯  王晓明  张江伟 《震灾防御技术》2019,14(3):628-639

通过建立三维计算模型，对隐伏正断层在均匀错动、倾斜错动和翘倾错动方式下地表土体的应力路径、破裂和变形特征进行了研究。根据地表破裂临界值，分析了工程建设“避让带”的宽度和起始位置的变化特征。根据行业规范，提出工程建设“关注带”的确定方法，分析了“关注带”的宽度和起始位置的变化特征，得到以下主要结论:①在断层错动过程中，位于两侧的地表土体应力路径变化明显不同，下盘一侧和上盘一侧分别以三轴拉伸和三轴压缩为主；②地表强变形带与地表破裂带的分布并不一致，需要综合考虑等效塑性应变和总位移比2个指标来评价同震地表错动对建筑物的影响；③当隐伏断层错动的垂直位移达到3m时，工程建设“避让带”的宽度在10—90m范围内变化，受上覆土体厚度和断层倾角的影响最大，而工程建设“关注带”的宽度在150—400m范围内变化，受上覆土体的性质影响最大。  相似文献   

组合宽角低空航测相机关键技术研究     

《北京测绘》2019,(12)

近年来,摄影测量技术发展迅猛,特别是低空航空摄影平台的出现,很好地弥补了传统卫星遥感、常规航空摄影测量在时效性、灵活性方面的不足。借助低空摄影的光学优势能够获取传统航空摄影和卫星遥感无法比拟的高分辨率影像,可以实现航空摄影测量大比例尺成图的目标。符合低空航空摄影的成像系统,发展较为滞后。现有很多低空航摄影测量平台普遍搭载单个普通数码相机进行航空摄影,存在航空摄影数据采集效率低、有效数据量小、数据处理难度高以及成图精度不高等问题;再有,传统的航空摄影测量相机及国内外成熟的组合宽幅航空相机系统又缺乏进行低空航空摄影测量应用的客观基础。研究适合于低空航空摄影的成像系统对于低空航测应用发展非常关键,是解决低空航测现存问题的一个有效途径。低空航测成像系统目前最主要的问题是数据的获取效率和精度,根本原因在于相机像幅以及视场角大小的问题。解决这一问题的根本途径是研究适合于低空航空摄影的宽幅面、宽视场角相机系统。对于数字相机而言,像幅受材料以及制造工艺限制,视场角受光学镜头的光学性能限制,很难有所突破。但是数字相机影像的可拼接性提供了另外一种可能途径,即多传感器组合成像,利用多个小像幅相机构造拼接成一个近似单中心投影的宽幅面航空相机,从而提高影像像幅和视场角,达到宽幅面大视场成像的目的。本文主要研究工作如下:(1)研究了低空航空摄影的光学理论基础。系统分析了低空航空摄影光学条件,结合光度学理论详细论述了低空航空摄影光度学优势,以及单镜头成像系统低空宽视场成像的劣势,阐述了利用组合成像技术来实现低空宽角成像的必要性和可行性。系统总结了当前摄影成像相机系统的发展现状,归纳了现有组合成像系统的特点和优势,分析了利用组合成像技术来提高影像像幅和视场角数学原理。在对比分析现有组合相机几何构造、成像单元数量、拼接模型的基础上,确定了利用五个数码相机采用组合成像技术来构造组合宽角低空航测相机的研究目标。(2)研究了基于地面三维检校场的低空组合宽角相机的静态误差高精度检校方法。理论推导了低空组合宽角相机的几何成像数学模型,定义了相机之间以及虚拟影像空间坐标系统,建立了各个独立光学结构(子相机)之间,及其与虚拟影像之间的严格几何数学模型。理论分析了组合宽角相机几何成像数学模型误差,将其归纳为地面静态误差和飞行动态误差两个部分。并研究了利用地面三维检校场来实现其静态误差的几何标定。静态误差几何标定主要包括单相机几何畸变误差的高精度标定和组合相机联合空间关系标定两个内容,详细论述了其算法原理和实现过程,最后通过实验结果分析了其精度和可靠性。(3)研究了基于影像全部像元参加的低空组合宽角相机飞行动态误差自检校模型求解与全局优化方法。自检校的目的是对相机飞行过程中由于系统和环境变化等因素导致的动态误差进行补偿。首先,理论推导了本文采用的自检校联合平差数学模型,该模型顾及了飞行过程中可能导致的相机系统间的空间位置和姿态的微小变化,将这种微小变化的检测转换为重叠区影像的视差值。其次,论述了利用重叠区匹配同名点求解自检校模型参数的基本原理和方法,并结合本文组合宽角相机特点,设计了一种影像快速匹配策略,进而实现自检校模型求解;在此基础上,通过对影像匹配性能的分析,以及基于特征点匹配来求解自检校联合平差模型存在的局部最优问题,提出了一种影像重叠区全部像元参加的几何匹配方法来实现对自检校模型求解的全局优化算法,对算法思想和原理以及求解过程进行了详细论述。最后通过对比实验分析了自检校模型求解的精度,验证了算法的有效性。(4)研究了宽角相机与稳定平台的集成。分析了稳定成像对于低空航空摄影成像质量和数据处理精度的影响,指出稳定成像对于组合宽角低空航测相机的重要意义。首先,理论分析了低空飞行平台的不稳定对于低空航空影像光学和几何性能的影响,以及飞行平台不稳定导致的影像质量下降、数据处理难度增大、处理精度降低等问题;其次,介绍了一种适用于无人飞艇等飞行器的三轴稳定平台结构及其控制原理,并通过对比试验来分析稳定成像对于低空航测精度的影响,指出了低空稳定成像对于低空组合宽角相机系统数据获取和处理的重要意义。(5)通过具体的航空摄影工程实例阐述了利用低空组合宽角相机进行航空摄影作业的数据处理实际流程,并分析了不同类型地形数据自检校拼接的精度分布,展示了其相关数据产品成果情况,结合影像空三处理结果分析了其精度。实验结果反映了组合宽角低空航测相机的作业能力。  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