关于两类环境问题的研究─21世纪中国东部主要工程地质课题初析

本文认为环境岩土工程问题与污染和生态破坏环境问题是等价的。所以,存在着两类同样重要的环境问题。关于两类环境问题的类型划分和内容,文中做了系统介绍和讨论。并着重对我国东部3个有重要意义的主要环境岩土工程问题进行了分析。     

新世纪伊始中国工程地质回顾与展望

我国工程地质学经过 5 0年的工程实践和理论创新 ,已由条件工程地质学、问题工程地质学以及随着环境文明时代的到来向着环境和灾害工程地质学发展。近 10年来随着我国经济建设的快速发展 ,一批大型和特大型工程的兴建和城市化进程的加快 ,带来的地面变形、滑坡、环境恶化和全球悬河化等环境岩土工程问题 ,使工程地质地位和作用提高 ,学科在拓展。目前 ,我国已拥有一支能适应大规模经济建设需要并已走向世界的工程地质工作队伍 ,形成了具有我国自己特色的工程地质学科体系     

常用假设下黏弹组合模型两类表述参数间转换及适用性

黏弹性组合模型通常有两类表述，一类为基于拉压模量和拉压黏性系数的表述，另一类为基于剪切模量和剪切黏性系数的表述。对于广义Kelvin模型，这两类表述参数间的转换已经建立。但存在理论基础较薄弱、转换的适用范围和适用条件不够明确的问题。从线黏弹性理论出发，考虑岩土工程两种常用的三维假设（常泊松比假设和常体积模量假设），给出了这些假设下黏弹性组合模型蠕变柔量及其复柔量在两类表述之间的转换关系，然后将其应用于广义Kelvin 模型和Poynting-Thomson模型，分别推导出了两个模型在两类表述参数间的转换公式，明确了参数转换的适用范围和适用条件，以及应用于实际工程时须注意的问题。     

当前国际环境地质工程(环境岩土工程)研究的热点领域及其相关技术

当前环境地质工程(或称环境岩土工程)(EnvironmentalGeotechnology)国际学术讨论会的频繁召开, 反映了世界各国对解决环境问题的迫切愿望, 预示着一个世纪性的环境地质工程研究热潮已经到来。结合我国的国情分析这些会议所研讨的内容, 将有助于提高对当前环境地质工程热点研究领域的认识, 从而在解决国家所面临的环境问题及经济社会可持续发展中发挥应有的作用。本文是作者对当前国际环境地质工程(环境岩土工程)研究热点领域及其相关技术的集成。由于环境问题的广泛性, 对于国内的传统环境工程地质和地质灾害内容不加重复, 但它们同样重要。     

中国21世纪若干重大工程地质与环境问题

21世纪中国的大规模的国家建设不可避免地导致大量的工程地质与环境问题。 2 1世纪中国西部高山峡谷地区主要工程地质问题有: 构造活动带岩土体动力稳定性, 高地应力下岩体应变储能与岩体性质, 高陡边坡的变形及尺寸效应和动力稳定性, 深埋长大隧洞的地温与地压, 深埋隧洞岩体结构探测与施工地质超前预报, 大跨度复杂洞群变形与稳定性的群洞效应, 冻土的冻融变形、稳定性及其处理技术, 可溶岩岩溶规律与岩体利用问题, 河床深厚覆盖层的处理与利用等问题; 中国东部及沿海地区工程地质问题包括: 高速交通网建设中软土地基变形与稳定性及处理技术, 深井采矿中软岩巷道大变形与处理技术, 深厚松散堆积层上大型桥梁桥基变形与稳定性, 海底隧道围岩工程地质与水文地质问题, 城市多层地下空间开发中的工程地质问题等; 此外, 水土流失与北方大规模荒漠化问题, 黄河下游地上悬河与长江下游塌岸和堤防稳定性问题, 黄河断流引起的下游地区环境问题, 我国北方干旱地区水资源长期匮乏问题, 城市化中的环境破坏与污染控制等问题, 将是中国 2 1世纪突出的环境问题。中国工程地质工作者应当在结构土力学与岩体结构力学、工程地质学的基本理论与工程地质动力学、人 地相互作用机制与环境工程地质学、地质工程理论与方法。     

关于环境岩土工程

回顾了环境岩土工程的发展历史 ,讨论了其定义、与传统岩土工程的区别以及研究内涵 ,介绍了国际上的发展现状和活动 ,指出了我国在这一领域中的差距 ,最后列出了环境岩土工程的一些重要课题。     

论城市环境岩土工程研究

城市环境岩士工程问题是当前岩土工程和工程地质界研究的热点。本文认为,大城市不稳定性、环境水利与环境污染是其三个主要问题,并做了分析论证。根据系统科学思维原则,文中对人们感兴趣的研究方法论问题,提出了五点基本认识。     

济南市岩土地基工程地质环境质量分级与评价优势指标

随着城市化进程加快,济南市在城市建设中面临日益严重的环境工程地质问题。为了更好地服务于城市建设,做好岩土地基的工程地质环境质量评价与分区有重要实际意义。本文分析了济南市区的工程地质环境条件,研究了济南市区岩土地基工程地质环境质量评价模型与优势指标,并采用BP神经网络模型对济南市区的岩土地基工程地质环境质量进行评价与分级。     

城市地下工程中的环境岩土工程问题

近年来, 随着城市人口的急剧增长, 交通与住房拥挤状况日趋突出, 在我国一些大中城市中, 道路交通隧道、地铁工程、地下商城等地下工程建设项目在逐年增多。由于城市工程环境特殊性和地下工程的特点, 在其施工过程中经常出现基坑失稳 (明挖 )、地面沉降、岩溶塌陷、洞室失稳、巷道突水等多种环境岩土工程问题, 不仅严重影响地下工程建设和周围建筑物环境安全, 而且给国家造成重大经济损失。这一问题已引起岩土工程领域很许多专家的关注, 并成为该领域的研究热点。本文结合南京市区地下工程建设的实际情况, 探讨城市地下工程环境岩土工程问题的特点和形成机理, 并提出解决地下工程环境岩土工程问题的方法和建议。     

福州轨道交通建设中的岩土工程问题

由于福州盆地工程地质条件的复杂性以及隧道工程的特殊性,在福州轨道交通建设过程中将遇到大量环境岩土工程问题。主要的环境岩土工程问题有:(1)隧道掘进范围内的承压含水层。承压含水层富水性、透水性强,由于开挖深度大,必须考虑下部承压水的影响,避免产生基坑突涌问题。砂砾卵石层直接覆盖于基岩裂隙热水上,受热水构造带高温热水的直接补给以及热传导,地下轨道交通建设对地热场是否存在影响以及地热对轨道交通的影响需要深入研究。(2)软土的大变形与低强度。导致地基失稳与土体结构强度破坏。(3)深大基坑开挖施工引发的可能灾变。基坑开挖易产生滑塌、流泥、突水(涌)、地表沉陷等问题,必须采取有效的支护措施,避免基坑失稳而影响工程安全及周边环境。对这些环境岩土工程问题,应加强勘察新技术的应用,查明建设场地岩土工程地质条件; 采用人工地层冻结法、桩基托换技术进行施工; 开发和利用适合本地区岩土条件的新技术、新工艺,如新型桩、新的止水、降水措施等基坑支护新技术,以及采用信息化施工新技术。     

粘聚裂纹扩展的强化有限元h型网格自适应模拟

非连续变形分析和非规则节点处理是基于单元细划的粘聚裂纹扩展网格自适应模拟的关键。首先,利用强化有限单元法中数学单元和物理单元分离的特点,通过引入过渡单元,将适用于非连续变形描述的数学模式覆盖法和方便处理非规则节点的物理模式重构法结合,提出了强化有限单元法的统一关联法则,并导出了相应的单元列式。其次,基于数学裂纹尖端影响域和裂尖单元尺寸,提出了基于强化有限单元法的粘聚裂纹扩展过程模拟的h型网格自适应策略。最后,通过两个算例验证了本文方法的合理性和有效性。     

应变局部化分析中两类不同材料模型的讨论

特定情况下单相固体材料率相关模型与多孔介质中的渗流作用均对问题的动力应变局部化分析产生内尺度律效应，对两类问题基本解之间的关系进行讨论，给出了两类不同材料模型解之间的若干联系．     

电流变液在两平行电极板间流动行为的实验研究

通过实验的方法研究了电流变液流经两间距为１．１ｍｍ的平行电极板的流动行为，实验所观测到的由于电流变液在电场作用下非均匀固化所引起的固相颗粒淤积与饱和过程、河道分岔和失稳等现象，对现有的有关电流变阀均匀流动模型提出了质疑，这为进一步深入理解电流变液的力学行为，建立新的理论模型提供了实验依据     

On the efficiency of energy harvesting using vortex-induced vibrations of cables

Many technologies based on fluid–structure interaction mechanisms are being developed to harvest energy from geophysical flows. The velocity of such flows is low, and so is their energy density. Large systems are therefore required to extract a significant amount of energy. The question of the efficiency of energy harvesting using vortex-induced vibrations (VIV) of cables is addressed in this paper, through two reference configurations: (i) a long tensioned cable with periodically-distributed harvesters and (ii) a hanging cable with a single harvester at its upper extremity. After validation against either direct numerical simulations or experiments, an appropriate reduced-order wake-oscillator model is used to perform parametric studies of the impact of the harvesting parameters on the efficiency. For both configurations, an optimal set of parameters is identified and it is shown that the maximum efficiency is close to the value reached with an elastically-mounted rigid cylinder. The variability of the efficiency is studied in light of the fundamental properties of each configuration, i.e. body flexibility and gravity-induced spatial variation of the tension. In the periodically-distributed harvester configuration, it is found that the standing-wave nature of the vibration and structural mode selection plays a central role in energy extraction. In contrast, the efficiency of the hanging cable is essentially driven by the occurrence of traveling wave vibrations.     

关于复阻尼理论的两个基本问题

本文讨论有关复阻尼理论的两个重要的基本问题:复阻尼的实质问题和复阻尼结构动力响应的时域解法问题.为探究这两个问题,先建立了频率相关粘性阻尼理论,然后再给出复阻尼振子强迫振动响应的正确和适用的解答.     

气液两相涡街稳定性的研究

通过气液两相涡街试验研究和理论分析，首次得出了当有稳定的气液两相涡街发生时，气液两相涡街结构参数的取值及变化规律     

双频内共振系统的Normal Form及其简化

讨论双频内共振系统的 Normal Form及其降维问题.利用发展的 Normal Form直接方法,导出了任意双频内共振系统 Normal Form的一般形式.指出 Poincare共振项分为内共振项和非内共振性两类,并定义了内共振项的阶.提出了一种普遍适用的降维变换,并证明了该变换可将任意双频内共振系统的 Normal Form方程降到3维.应用举例表明,该变换不仅适用于半单问题,也适于非半单问题（即强:1:1内共振系统）.     

TRANSIENT RESPONSE OF COPLANAR INTERFACIAL CRACKS BETWEEN TWO DISSIMILAR PIEZOELECTRIC STRIPS UNDER ANTI-PLANE MECHANICAL AND IN-PLANE ELECTRICAL IMPACTS

The dynamic response of multiple coplanar interface cracks between two dissimilar piezoelectric strips subjected to mechanical and electrical impacts is investigated. Solutions to two kinds of electric boundary conditions on crack surfaces, i.e. electric impermeable and electric permeable, are obtained. Laplace and Fourier transforms and dislocation density functions are employed to reduce the mixed boundary value problem to Cauchy singular integral equations,which can be solved numerically. The effects of electrical load, geometry criterion of piezoelectric strips, relative location of cracks and material properties on the dynamic energy release rate are examined.