A novel coupled FDM-DEM modelling method for flexible membrane boundary in laboratory tests     

Hua-Xiang Zhu  Zhen-Yu Yin  Qiang Zhang 《国际地质力学数值与分析法杂志》2020,44(3):389-404

Difficulties are involved in discrete element method (DEM) modelling of the flexible boundary, that is, the membranes covering the soil sample, which can be commonly found in contemporary laboratory soil tests. In this paper, a novel method is proposed wherein the finite difference method (FDM) and DEM are coupled to simulate the rubber membrane and soil body, respectively. Numerical plane strain and triaxial tests, served by the flexible membrane, are implemented and analysed later. The effect of the membrane modulus on the measurement accuracy is considered, with analytical formulae derived to judge the significance of this effect. Based on an analysis of stress-strain responses and the grain rotation field, the mechanical performances produced by the flexible and rigid lateral boundaries are compared for the plane strain test. The results show that (1) the effect of the membrane on the test result becomes more significant at larger strain level because the membrane applies additional lateral confining pressure to the soil body; (2) the tested models reproduce typical stress and volumetric paths for specimens with shear bands; (3) for the plane strain test, the rigid lateral boundary derives a much higher peak strength and larger bulk dilatation, but a similar residual strength, compared with the flexible boundary. The latter produces a more uniform (or ‘diffuse') rotation field and more mobilised local kinematics than does the former. All simulations show that the proposed FDM-DEM coupling method is able to simulate laboratory tests with a flexible boundary membrane.  相似文献   

PS测井在机场隧道地基勘查中的应用          下载免费PDF全文

范伟顺 《山东国土资源》2018,34(1)

PS测井技术是地震勘探方法之一,也是一种简便、快速、准确的原位测试技术。该文介绍了单孔法PS测井的原理及其在铁路工程勘察中的应用,主要包括根据等效剪切波,进行建筑抗震场地类别划分,铁路工程抗震场地类别划分。根据岩土动力学参数,达到评价岩体质量和划分围岩类别目的,利用剪切波速法估算岩土的承载力基本值。通过青岛机场隧道场地的工程实例说明了PS测井技术在岩土工程勘察设计中的应用情况及应用效果。  相似文献   

风和径流量对长江口缺氧影响的数值模拟   总被引：1，自引：1，他引：0  

郑静静  刘桂梅  高姗  李云  李志杰 《海洋学报》2018,40(9):1-17

受自然和人类活动的影响，海洋缺氧现象日益严重，威胁着海洋生态环境，海洋缺氧问题已经引起了人们的广泛关注。本文应用区域海洋模式并耦合生态模式，对东海的生态系统进行了数值模拟和分析研究。与观测数据比较显示，该模型能较好地模拟长江口外生态变量的分布趋势。另外本文通过设置不同敏感性实验，探讨风和径流量对长江口底层缺氧现象的影响，结果分析表明，风和径流量对长江口外缺氧区的形成有显著的影响。径流量变化虽然对长江口外缺氧区的季节变化影响并不显著，但是对缺氧区域面积却存在显著的影响。径流量增加，水体层化增强，表层叶绿素浓度增加，最终导致缺氧区域范围扩展；径流量减小，水体层化减弱，表层叶绿素浓度减小，缺氧区域范围缩小。风向和风速的改变不仅影响长江口外缺氧区的季节变化，还影响缺氧区域面积。  相似文献   

鄂尔多斯地块周缘垂直形变场负位错反演与应变积累研究     

张希  刘立炜  郝明  白卓立 《大地测量与地球动力学》2019,39(6):551-556

利用鄂尔多斯地块及其周缘1970～2014年的垂直形变速率场资料，借助负位错反演研究该区域长期应变积累。结果表明，地块东北缘山西断陷带中北段年均能量积累增量、剪应力强度都较高，西南缘六盘山断裂与渭河断裂西段次之；山西断陷带中南段至晋陕交界处年均剪应力强度较高且显示一定程度的能量积累；西秦岭构造区尤其西秦岭北缘断裂西段、晋冀蒙交界区也反映一定程度的能量积累特性。  相似文献   

基于SODA资料的南海表层风能输入的空间分布与长期趋势研究     

杨倩  崔超然  张宇  刘志宇  管玉平  黄瑞新 《热带海洋学报》2018,37(6):41-48

海面风不仅是驱动上层海洋运动的主要动力, 其能量也是维持海洋表层流动的主要机械能来源。为了分析南海表层流风能输入的变化, 用SODA(Simple Ocean Data Assimilation)(1901—2010)资料估算了风向南海表层流(表层地转流+表层非地转流)的能量输入。结果表明, 风向南海表层流、表层地转流和表层非地转流输入的能量总体均呈减少趋势, 110年间分别减小了约56%、65%和49%。导致风能输入减小的最主要因素是风应力的减弱(减小了35%)。由于南海受季风系统的控制, 风向表层流及其各成分输入的能量呈现出显著的季节性变化。冬季风能输入最强, 高值区位于南海西部及北部区域, 呈一个显著的“回力镖”状结构。这些结果对深入认识南海环流具有理论意义。  相似文献   

大别山及其周边现今垂直形变研究     

宋尚武  王庆良  郝明  周琳  刘立炜  胡亚轩 《大地测量与地球动力学》2018,38(1):32-35

基于1980年、2005年和2015年3期区域精密水准网观测资料，利用线性动态平差模型计算获取大别山地区水准网长期垂直运动速度场图像。研究发现，淮河平原地表下沉较为严重，大别山呈现弱隆升趋势运动，长江谷地边缘地区较大别山区呈现明显的隆升运动。跨郯庐断裂带水准剖面结果显示，垂直运动与地形呈负相关和弱相关。  相似文献   

基于“DEM-NDVI-土地覆盖分类”的天山博格达自然遗产地山地垂直带提取与变化分析     

冀欣阳  骆磊  王心源  李丽  万红 《地球信息科学学报》2018,20(9):1350-1360

本文基于Landsat影像数据获取天山博格达自然遗产地土地覆盖分类,结合归一化植被指数（NDVI）和数字高程模型（DEM）构建“DEM-NDVI-土地覆盖分类”散点图分析研究区植被受海拔和坡向的水热空间变化影响的分布特征,通过概率统计分析提取博格达遗产地山地垂直带,并结合研究区的气温、降水数据和NDVI变化特征分析垂直带变化的原因。研究结果表明：① 本文利用“DEM-NDVI-土地覆盖分类”散点图,揭示了研究区1989年和2016年的NDVI值和分类类别随着海拔上升的变化特征,其中NDVI值随着海拔上升呈现“倒U形”变化,而不同分类类别在一定的海拔区间内呈现出聚集效应,且不同分类类别有明显的高程界限。② 1989年和2016年博格达遗产地山地垂直带分带上限分别为：1278 m和1185 m（温带荒漠草原带）、1784 m和1759 m（山地草原带）、2706 m和2730 m（山地针叶林带）、3272 m和3293 m（高山草甸带）、3636 m和3690 m（高山垫状植被带）。③ 博格达遗产地1989年和2016年山地垂直带受区域气温升高和降雨增加的影响有较为明显的改变,其中温带荒漠草原带最为敏感,其上限变化最大,向下收缩93 m;山地针叶林带的分布范围则向两侧扩张49 m;山地草甸带带宽基本保持不变,但整体上移了约20 m;冰雪带则受到全球气候变暖的影响向上退缩54 m。  相似文献   

乌兰布和沙漠典型植物群落土壤风蚀可蚀性研究   总被引：1，自引：0，他引：1       下载免费PDF全文

王佳庭  于明含  杨海龙  吴其淦  刘泰含 《干旱区地理》2020,43(6):1543-1550

为探明植被恢复对乌兰布和沙漠土壤风蚀可蚀性的影响，以乌兰布和沙漠内不同沙地固 定阶段的 8 种典型植物群落及群落内表土作为研究对象，对土壤物理因子（可蚀性颗粒含量、土壤 含水量、有机质含量）、土壤结皮因子、植被因子 3 类土壤风蚀可蚀性因子指标进行监测，分析土壤 风蚀可蚀性因子在不同植物群落类型间、沙地固定阶段间的差异。结果表明：（1）在乌兰布和沙漠 典型植物群落中，沙蓬、沙生针茅、盐爪爪等草本植物群落的土壤风蚀可蚀性最强，白刺、梭梭、沙 冬青等灌木植物群落土壤风蚀可蚀性弱于草本植物群落，说明灌木林能显著降低土壤风蚀作用。 （2）随着沙地的不断固定，土壤结构不断发育，土壤可蚀性不断降低，土壤风蚀可蚀性强弱表现为 固定沙地<半固定沙地<流动沙地。（3）土壤可蚀性颗粒含量、土壤有机质含量、土壤含水量、土壤结 皮、植被因子与植被类型及沙地固定阶段具有显著相关关系。因此，在沙区生态建设工程中，为了 减少土壤风蚀量，不仅要考虑物种的选择，还要促进人工生态系统的演替和恢复，从而有效降低土 壤风蚀可蚀性。研究结果可为乌兰布和沙区植被生态系统服务功能的科学评价、防沙治沙工程的 建设与管理提供一定参考。  相似文献   

Geostatistical features of streambed vertical hydraulic conductivities in Frenchman Creek Watershed in Western Nebraska     

Olufemi P. Abimbola  Aaron R. Mittelstet  Troy E. Gilmore 《水文研究》2020,34(16):3481-3491

This study evaluated the spatial variability of streambed vertical hydraulic conductivity (K_v) in different stream morphologies in the Frenchman Creek Watershed, Western Nebraska, using different variogram models. Streambed K_v values were determined in situ using permeameter tests at 10 sites in Frenchman, Stinking Water and Spring Creeks during the dry season at baseflow conditions. Measurements were taken both in straight and meandering stream channels during a 5 day period at similar flow conditions. Each test site comprised of at least three transects and each transect comprised of at least three K_v measurements. Linear, Gaussian, exponential and spherical variogram models were used with Kriging gridding method for the 10 sites. As a goodness-of-fit statistic for the variogram models, cross-validation results showed differences in the median absolute deviation and the standard deviation of the cross-validation residuals. Results show that using the geometric means of the 10 sites for gridding performs better than using either all the K_v values from the 93 permeameter tests or 10 K_v values from the middle transects and centre permeameters. Incorporating both the spatial variability and the uncertainty involved in the measurement at a reach segment can yield more accurate grid results that can be useful in calibrating K_v at watershed or sub-watershed scales in distributed hydrological models.  相似文献   

滨海城市竖向避难场所选址可靠性评价与若干问题探讨     

张威涛  任利剑  运迎霞 《地理科学》2020,40(11):1899-1908

关注滨海城市竖向避难场所的选址可靠性问题，首先深化确立“竖向避难场所”概念；然后构建竖向避难场所选址可靠性评价模型，综合自然地理要素和建成环境要素，从与灾害直接作用相关的选址暴露性、与应急交通相关的选址敏感性、与应急服务相关的选址适应性3个维度展开，搭建3级评价指标体系；再以天津滨海新区为例、聚焦滨海城市潮洪灾害和人口安全矛盾的集核——临港城区展开实证研究，借助ArcGIS分类与可视化发现：高低可靠性选址之间具有明显的空间分异，可以分解为灾害暴露性的“近岸高?远岸低”分异、交通敏感性的“外围高?中心低”分异、服务适应性的“中心与沿河高?外围低”兼“近港高?远港低”分异。同时发现：商业设施用地选址价值较高，在高可靠性选址中占比第一；中小学和社会福利设施用地选址价值最高，在高可靠性选址中占比第二；文化科研和娱乐康体设施用地在高可靠性选址中占比最小。针对临港城区实证研究结果，提出滨海城市竖向避难场所选址及可靠性提升对策。  相似文献