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   

黄土洞室掘进深度与围岩位移变化规律研究     

时卫民  王鹏  赵尚毅 《岩土工程技术》2020,(2):70-75

应用PLAXIS 2D/3D有限元分析软件,对某黄土洞室进行了二维、三维分步掘进、三维一次掘进等工况的弹塑性有限元分析,研究分析了不同工况下洞室围岩位移的变化规律,并对掌子面的空间效应进行了分析。分析结果表明,二维与三维分步计算的最终位移基本一致,可以用二维的计算结果来估算洞室开挖的最终位移。三维分步掘进的分析表明,不同埋深的洞室其位移比的变化规律基本一致,当L/B<1时(L为掘进深度,B为洞室跨度),位移比呈线性增加;当L/B>1时,位移比呈非线性增加;当L/B>3时,其最大位移接近最终位移。掌子面的空间效应分析表明,在掌子面处的位移约为最终位移的1/3,距掌子面0.5倍跨度处的位移约为最终位移的2/3,距掌子面2.5倍跨度处的位移基本达到了最终位移。  相似文献   

南海边缘海多金属结核与大洋多金属结核对比     

殷征欣  王海峰  韩金生  吕修亚  沈泽中  陈静  贺惠忠  谢安远  关瑶  董超 《吉林大学学报(地球科学版)》2019,49(1):261-277

本文通过系统对比分析前人研究成果，研究了南海边缘海多金属结核的成矿特征，结果表明：南海边缘海结核的矿物组成与大洋结核相似，均主要由锰相矿物和铁相矿物组成，其中锰相矿物主要为水羟锰矿和钡镁锰矿，铁相矿物主要以无定型铁氧化/氢氧化物形式存在，另外南海边缘海结核中含有大量硅酸盐矿物，表明在南海结核成矿过程中受到大量的陆源碎屑矿物混杂；相对于大洋主要经济成矿区的多金属结核，南海边缘海多金属结核中主要的经济元素如Mn、Cu、Co、Ni和Zn质量分数较低，而亲陆源性元素如Fe、Ti、P、Nb、Pb、Rb、Sc、Ta、Sr、Th和REY（REE和Y）等质量分数较高；南海边缘海多金属结核的元素地球化学特征和REE配分模式显示其为水成成因，并呈现更低的Mn/Fe值；同时南海边缘海结核也具有较快的平均生长速率及较高的δCe正异常，表明其生长在更为氧化的海水环境。虽然较快的沉积物沉积速率和动荡的海水环境影响了南海边缘海结核的成矿，但大量陆源物质进入海洋也为南海边缘海结核提供了丰富的成矿物质来源，便于南海边缘海结核的快速生长成矿。南海边缘海结核富集有Fe、Ti、Pb、Rb、Th和REY等金属元素，同样可以作为极具潜力的海洋矿产资源。南海边缘海多金属结核具有其独特的地球化学特征，与大洋多金属结核存在着明显差异。  相似文献   

白云鄂博矿区土壤和植物中稀土元素的分布特征   总被引：2，自引：1，他引：1  

张立锋  刘杰民  张翼明 《岩矿测试》2019,38(5):556-564

白云鄂博矿区是稀土的主要产出地,在矿山开采和选炼等过程中,稀土元素通过迁移、富集等作用进入植物体,研究稀土元素的分布特征和迁移规律,可为白云鄂博矿体闭坑后的生物修复提供数据支持。本文设置了7个土壤采样点,采集铁花、沙蒿、沙打旺、沙朋、青蒿、小叶杨、猪毛菜七种植物,用电感耦合等离子体质谱法测定土壤和植物的根、茎、叶及整株的稀土含量,研究稀土元素在土壤和植物中的分布特征和迁移规律。统计分析结果表明:随着采样区与主矿区的距离增加,土壤样品中的稀土含量逐渐减少;在七种植物中,铁花的稀土含量最高,青蒿最低;对不同植物的整株稀土含量和各部位(根、茎、叶)稀土含量进行多元线性回归分析,叶(或花)的稀土含量在整珠植物中的占比最大。此外在不同季节,植物中的稀土含量基本保持不变,含量较高的稀土元素为Ce(0.0035%～0.020%)、La(0.0012%～0.011%)、Nd(0.0010%～0.0094%)和Pr(0.00036%～0.0046%),其中Ce最高。本研究提出:根据土壤样品中的稀土含量逐渐减少的特征,矿区周围土壤的稀土来源可能是矿石在采、选过程中的扩散造成的;根据植物富集稀土的能力,在矿山闭坑后,可种植富集稀土能力强的植物——铁花,进行矿山生物修复。  相似文献   

东北三省城市土地利用效益评价及耦合协调关系研究   总被引：3，自引：1，他引：2  

田俊峰  王彬燕  王士君 《地理科学》2019,39(2):305-315

在阐述城市土地利用效益系统耦合协调性内涵及其交互作用机理的基础上,构建综合评价指标体系,运用均方差决策法、耦合协调度模型,对东北三省2003~2015年城市土地利用综合效益及其主成分间耦合协调关系进行测度,并分析其时空演化过程。研究认为：① 城市土地利用综合效益表现出随时间“先升后降”的特征,区内三省间差异明显,中心和门户城市长期处于较高水平。② 城市土地利用经济效益亦存在“先升后降”的时序变化特征,空间上表现为“南高北低”,低值区范围缩减明显;社会效益差异不显著,在南北方向上表现出“凸”字型分布特征;区域生态环境效益整体较高,高值区由集中趋向分散。③ 城市土地利用经济、社会、生态环境效益间耦合协调关系在各时间节点均表现为失调,且以中度失调为主,但中心城市和门户城市的三效益耦合协调关系相对较好,向协调方向发展,哈长与辽中南城市群地区协调性优于其他区域,吉林省与辽宁省东部的部分城市协调关系趋向恶化。④ 城市土地利用效益间关系失调主要受复合因素的作用,经济效益滞后是制约土地利用效益耦合协调关系提升的主因,生态环境效益滞后不是限制土地利用效益耦合协调性提升的主要因素。  相似文献   

全二维气相色谱-电子捕获检测器测定复杂基质土壤中24种有机氯和拟除虫菊酯类农药     

时磊  孙艳艳  沈小明  吕爱娟  蔡小虎  刘娇  沈加林 《岩矿测试》2020,39(6):856-865

目前针对环境样品中有机氯和拟除虫菊酯类农药的检测方法主要有气相色谱法和气相色谱-质谱法（GC-MS），由于气相色谱法采用电子捕获检测器从而具有较高的灵敏度，在污染物的环境行为研究中得到广泛应用，GC-MS法的定性效果好，但检测灵敏度相对偏低。本文研究了2018年土壤详查江苏地区样品中有机氯农药和拟除虫菊酯的残留状况，结果显示，即使经过多次净化仍有20%的样品存在假阳性或基质干扰现象。为了提高定性准确度，同时保证检测灵敏度，实验建立了复杂基质土壤中20种有机氯农药和4种拟除虫菊酯的全二维气相色谱-电子捕获检测器检测方法，最终选择中等极性的TG-35MS为第一色谱柱，非极性的（DB-1）为第二色谱柱，将鲜样与无水硫酸钠混合均匀后，以正己烷-丙酮（1：1，V/V）为提取剂进行索氏提取，采用全二维气相色谱-电子捕获检测器进行检测，外标法定量。各物质的质量浓度均在1.0~500μg/L内与其峰面积呈线性关系，相关系数均大于0.995，检出限为0.02~0.17μg/kg。用标准加入法进行回收实验，测得回收率为80.7%~103.5%，测定值的相对标准偏差（n=6）为1.84%~10.12%。本方法将高灵敏度检测器与全二维色谱相结合，在保证检测灵敏度的同时增加了峰容量，有效去除了基质干扰。相比2018年土壤详查参考方法HJ 835—2017的检出限0.02~0.09mg/kg（全扫模式），本方法检出限显著降低，且操作简单，可为复杂基质样品中的痕量超痕量检测提供参考。  相似文献   

富磷矿三阶段动态成矿模式:黔中开阳式高品位磷矿成矿机制   总被引：1，自引：0，他引：1       下载免费PDF全文

张亚冠  杜远生  陈国勇  刘建中  陈庆刚  赵征  王泽鹏  邓超 《古地理学报》2019,21(2):351-368

震旦系陡山沱组沉积期形成的黔中开阳、瓮安富磷矿沉积区,矿石产量大、品位高,是国内外重要的磷矿资源产区。黔中磷矿主要分布于黔中古陆周缘的滨浅海环境中,矿石类型以碎屑状磷块岩为主,间夹原生泥晶磷块岩、生物结构磷块岩和次生土状结构磷块岩。开阳式高品位磷块岩的动态沉积成矿过程通常为“三阶段成矿”: 第一阶段为初始成磷作用阶段,在新元古代大规模成磷背景下,上升洋流携带深部富磷海水进入滨浅海地区,并通过生物化学作用使磷质聚集并形成原生磷块岩沉积;第二阶段为簸选成矿作用阶段,高能波浪、风暴水流对原生磷块岩持续的破碎、磨蚀、搬运和再沉积过程中,簸选去除了原生沉积物中的陆源细碎屑、砂泥质成分,保留并聚集磷质碎屑颗粒,形成品位较高的碎屑状矿石;第三阶段为淋滤作用阶段,海平面升降变化使之前形成矿石受暴露事件影响,遭受强烈的风化淋滤作用,碎屑状磷矿石内的碳酸盐岩胶结物和白云石条带被淋滤运移,导致矿层发育大量溶蚀孔洞,甚至形成土状磷块岩,矿石品位再次得到大幅度提升。三阶段成矿作用随古地理条件和海平面变化在沉积成岩过程中多期次、动态进行,最终形成工业价值极高的磷矿石。  相似文献   

Undrained lower bound solutions for end bearing capacity of shallow circular piles in non-homogeneous and anisotropic clays     

Boonchai Ukritchon  Suraparb Keawsawasvong 《国际地质力学数值与分析法杂志》2020,44(5):596-632

The undrained bearing capacity of shallow circular piles in non-homogeneous and anisotropic clay is investigated by the lower bound (LB) finite element limit analysis (FELA) under two-dimensional (2D) axisymmetric condition using second-order cone programming, and the new solution of the problem is presented. Modified from the isotropic von Mises yield criterion, a cross-anisotropic undrained strength criterion of clays under the axisymmetric state of stress requiring three input shear strengths in triaxial compression, direct simple shear, and triaxial extension is employed in the 2D axisymmetric LB FELA. Parametric studies on the effects of pile embedment ratio, dimensionless strength gradient, anisotropic strength ratio, and pile roughness are investigated extensively, while the predicted failure mechanisms associated with these parameters are discussed and compared. Numerical results of undrained end bearing capacity of shallow circular piles are summarized in the form of design tables that are useful for design practice and represent a new contribution to the field of pile capacity considering the combined effects of undrained strength non-homogeneity and anisotropy.  相似文献   

Fully coupled hydraulic fracture simulation using the improved element partition method     

Shujun Peng  Zhennan Zhang  Jianye Mou  Bing Zhao  Zhiyuan Liu  Jiading Wang 《国际地质力学数值与分析法杂志》2019,43(1):441-460

The improved element partition method (IEPM) is a newly developed fracture simulation approach. IEPM allows a fracture to run across an element without introducing extra degrees of freedom. It can also simulate any number of fractures in a prescribed mesh without remeshing. In this study, the IEPM is extended to hydraulic fracture simulation. First, the seepage and volumetric storage matrix of a cracked element are derived using virtual nodes (the intersection points of a crack with element edges). Subsequently, the fully coupled hydromechanical equation is derived for this cracked element. To eliminate the extra degrees of freedom (virtual nodal quantities), the water pressure and displacement of the virtual nodes are associated with their adjacent nodes through least squares interpolation. Finally, the fully coupled equation in terms of nodal quantities is obtained. The verification cases validate the method. By using this method, the field-scale hydraulic fracturing process is well simulated. The proposed approach is simple and efficient for field-scale hydraulic fracture simulation.  相似文献   

Robust numerical implementation of a 3D rate-dependent model for reservoir geomechanical simulations     

Giovanni Isotton  Pietro Teatini  Massimiliano Ferronato  Carlo Janna  Nicolò Spiezia  Stefano Mantica  Giorgio Volonte 《国际地质力学数值与分析法杂志》2019,43(18):2752-2771

A 3D elasto-plastic rate-dependent model for rock mechanics is formulated and implemented into a Finite Element (FE) numerical code. The model is based on the approach proposed by Vermeer and Neher (A soft soil model that accounts for creep. In: Proceedings of the International Symposium “Beyond 2000 in Computational Geotechnics,” pages 249-261, 1999). An original strain-driven algorithm with an Inexact Newton iterative scheme is used to compute the state variables for a given strain increment.The model is validated against laboratory measurements, checked on a simplified test case, and used to simulate land subsidence due to groundwater and hydrocarbon production. The numerical results prove computationally effective and robust, thus allowing for the use of the model on real complex geological settings.  相似文献