晋西黄土洞穴成因研究

在野外调查、室内实验基础上,对晋西黄土洞穴的成因进行了分析,研究表明:晋西黄土洞穴的形成是多种内外因素综合作用的结果,主要因素包括黄土的土性、微观结构、节理裂隙、地层结构厚度、水文气候、地形地貌等,其中黄土土性和微观结构是黄土洞穴形成的内因,节理裂隙和地层分布状况为洞穴发育提供了空间和物质基础,水成为黄土洞穴形成的源动力,地形地貌则控制着黄土洞穴的分布。     

黄土洞穴对公路危害的地质模式及致灾机理

作为黄土地区一种重要的不良地质现象,黄土洞穴对各种工程都造成了不同程度的危害,其中以对公路的危害最为突出。黄土洞穴对公路路基、边坡、桥梁、隧道和排水设施都有不同程度的危害,而且这些危害在型式、主要危害的部位及危害的严重程度等方面都有一定规律。为了从根本上认识黄土洞穴对公路的危害的规律和机理,指导公路黄土洞穴稳定性评价和防治,本文在对陕西省和甘肃省公路黄土暗穴调查的基础上,根据黄土洞穴对公路工程不同部位的破坏特征总结出黄土洞穴对公路路基、边坡、桥梁、隧道和排水设施危害的地质模式和致灾机理。     

降雨冲刷对黄土公路边坡植物防护影响的试验研究

通过对裸露黄土公路边坡、厚层基材植草公路边坡、三维网植草公路边坡以及平台植树公路边坡的现场降雨冲刷试验,阐述了不同防护型式的公路黄土边坡在降雨条件下的坡面径流、含泥量以及坡面冲刷情况,得出了"降雨对边坡坡面的侵蚀过程,首先是从雨滴直接打击土体开始,进而引起溅蚀,分散土粒,紧接着发生超渗径流造成坡面冲刷。"以及"对坡面破坏最大的是坡顶上方来水"等重要结论。验证了坡面植物防护以及平台植树等防护方法可以有效降低降雨冲刷对坡面的侵蚀破坏,为黄土地区公路边坡植物防护的设计施工以提供了可靠的依据。     

大型天然黄土洞穴系统现场冲刷试验

摘  要：通过现场冲刷试验,结合勘探、调查及室内含泥率测定等手段对大型天然黄土洞穴系统的三维空间展布特征、水文特性及侵蚀特征进行了研究。结果表明：黄土洞穴系统侵蚀过程具有明显的期次性;洞穴过水流量过程曲线可分为增加阶段、相对稳定阶段和减小阶段三个特征流量段,其中在第一阶段普遍存在“滞流效应”,第二阶段具有小幅波动的特性,并发现洞穴内的总渗流损失量随设计注水流量的增大而有所增加;根据含泥率随时间变化曲线,分析了不同流量过程段含泥率的变化特点,通过不同工况的累积侵蚀量对比发现洞穴的侵蚀速率与流量显著正相关。从机理上对产生上述过程、现象及结果的原因进行了合理解释,为黄土潜蚀机理及潜蚀速率的研究提供了可靠的现场试验数据。     

黄土公路隧道病害治理实例研究

黄土物理力学性质相对较差,具有大孔隙、湿陷性强、强度低的特点,加之黄土区的地形地貌、地质条件比较复杂,导致黄土隧道修筑过程中病害较多。利用SIR2000型探地雷达、RSM-SY5非金属声波探测仪和BJSD-2型激光限界仪等多种方法对某黄土公路隧道病害进行了探测,探测表明隧道洞身出现环向和横向裂缝,衬砌厚度不足,局部地段存在集中涌水和渗漏水,根据探测结果对隧道病害成因进行了详细的分析。在此基础上结合黄土隧道的基本特征,有针对性地提出了锚喷加固、套衬加仰拱、套衬和下加固围岩3套病害治理方案。并利用数值模拟对隧道治理前后围岩稳定性和衬砌结构受力状态进行了分析,结果表明治理方案衬砌受力状态基本对称,结构的安全系数有较大的提高。     

彬县水帘洞煤矿工业场地西侧黄土高边坡特征及成因分析

水帘洞煤矿工业场地西侧黄土高边坡为老滑坡的后壁,在边坡的脚下有老滑坡体残留物。地表水沿黄土垂直节理、裂隙下渗,逐渐在边坡的顶部形成落水洞;边坡还受黄土层理、倾角（5°～10°）和古土壤层位置的控制,地表水下渗至古土壤层,古土壤层是良好的隔水层,加上黄土层理倾向沟谷,在古土壤层面位置（半山腰）易形成与边坡顶部落水洞贯通的落水洞出口。受长期降水或短期强降水的影响,导致边坡失稳。     

裂缝性低渗透油藏流固耦合渗流分析

在低渗透油田的开发过程中，油藏流体渗流和储层岩土之间存在明显的耦合作用。本文首先研究给出了低渗裂缝性储层孔渗参数的等效方法，然后将渗流力学和岩土力学相结合，给出了低渗透裂缝性储层流固耦合渗流的数学模型，该模型不仅可以反映基质孔渗参数在开发中的变化，而且更能反映裂缝开度变化所引起的渗透率变化，而这对于低渗透裂缝性油田而言十分重要。最后对一实际井网进行了流固耦合油藏数值模拟，给出了开发过程中孔渗参数的变化及其耦合效应对油田开发的影响．     

实时ICCP算法重力匹配仿真

利用地球物理场进行辅助匹配导航是组合导航技术研究领域的新方向,该技术为水下潜器无源定位提供新的手段.迭代最近等值线算法作为重要的匹配导航算法之一,但存在实时性不强、搜索速度慢等缺点.考虑到以上两方面缺点,采用固定初始序列长度的方式对算法采样结构进行改善并推导出单点迭代公式,同时采用滑动窗搜索方式缩小搜索范围提高算法速度,最终实现实时ICCP算法设计.基于MATLAB平台下实现了实时ICCP算法重力匹配仿真系统,仿真系统采用0.4′×0.4′重力异常数据库.由仿真结果可以看出,该实时ICCP算法能够实现单点迭代,匹配结果能实时跟踪真实航迹且匹配精度能达到一个重力图网格.     

准饱和黄土中暗穴水动力扩展响应的研究

为分析强降水过程中暗穴扩展机理,在野外调查资料的基础上,建立了准饱和黄土暗穴的扩展计算模型,概化为弹性准饱和土层中无限长圆柱形孔洞表面受水压力的动力响应问题。通过引入势函数,得到了Lap lace变换域中的应力、位移及孔隙水压力的解析表达式,并利用数值逆变换方法求得时域解,分析了降雨历时及饱和度等因子对暗穴动力响应的影响。结果表明,水动力是引起黄土暗穴扩展的主要因素,水压力作用历时对位移及应力有较大的影响,同时饱和度的细微变化对径向位移有显著影响。     

考虑刀盘影响的饱和土盾构对地层干扰分析

为深入研究盾构施工过程中饱和土所受扰动问题，在已有研究的基础上，使用Biot固结方程变换求解得出的土体初始位移解和超孔隙水压力解，经坐标变换，推导了包括面板式刀盘与辐条式刀盘在内的，刀盘正面摩擦力和刀盘侧面摩擦力引起饱和土体竖向变形与孔隙水压力值解析式，对引起土体变形各因素进行模拟，并给出了盾构施工引起饱和土竖向总变形与总超静孔隙水压力的表达式。结合工程算例进行计算模拟，切口附加推力、盾壳摩擦力、土体损失的沉降曲线在垂直于盾构推进方向上对称分布，最大值集中在盾构轴线正上方。盾构刀盘正面与侧面摩擦力对地表盾构轴线两侧产生非对称变形，在盾构轴线正上方的地表处刀盘因素对地表变形基本无影响。两类刀盘对地表变形影响区别不大，辐条式刀盘在刀盘所处断面处引起隧道周围孔隙水压力的响应较为明显，沿盾构方向衰减也较快。     

黄土湿陷性的微结构不平衡吸力成因论

分析了黄土粒间吸力的基本特性及其湿陷的微观过程,探讨了黄土在应力状态作用下由于浸水增湿而产生的微结构单元体滑移动力和阻力随饱和度、上覆土压力的变化规律,提出了微结构与广义吸力综合效应的湿陷性控制机理---微结构不平衡吸力成因论及其定量模型,从理论上分析了湿陷性与增湿水量、压力及深度的关系,揭示了土湿陷效应的内在规律。文中认为,湿陷过程就是水的楔入导致小孔隙广义吸力的逐渐丧失和大孔隙湿吸力的逐渐增大引起的微结构重建动力与重建阻力间的动态对抗过程。最后,讨论了湿陷的基本条件及影响因素。     

陕西泾阳南塬黄土滑坡灾害与引水灌溉的关系

陕西泾阳南塬塬边黄土滑坡频繁发生，造成的经济损失和人员伤亡极为惨重。本文讨论了区内黄土滑坡灾害形成的地貌地形及地质环境特征，着重分析了人类不合理的引用地表水灌溉，改变了地下水文条件，从而降低了土体的抗剪强度，导致黄土滑坡形成的过程和机制。通过研究认为，合理进行灌溉，控制地下水位是改善塬边地质环境和防治滑坡灾害的关键措施。     

Internal gravity waves in critical generation modes and in the vicinity of trajectories of motion of perturbation sources

The field of internal gravity waves in a layer of an arbitrary stratified fluid is studied for critical generation modes and in the vicinity of trajectories of motion of the perturbation sources. The exact solutions describing the structure of a separate mode of the wave field in the vicinity of the perturbation source in the critical generation modes are investigated, and expressions for the total field representing the sum of all wave modes are obtained. In the vicinity of the trajectories of the perturbation sources, asymptotic representations of the eigenfunctions and eigenvalues of the basic vertical spectral problem of internal waves are constructed in the approximation of large wave numbers and asymptotic expressions for a separate mode of the wave field are obtained that describe the spatial structure and features of the fields of internal gravity waves. __________ Translated from Prikladnaya Mekhanika i Tekhnicheskaya Fizika, Vol. 49, No. 5, pp. 70–79, September–October, 2008.     

Gravity-Capillary Waves in Layered Fluid

In this work, we analyze the stability of a gravity wave generated on the separation surface of two immiscible liquids inside a moving container and perturbed by a capillary wave. Such a phenomenon is experimentally observed when the amplitude and the frequency of the motion imposed to the container attain certain values. The evolution of the system is described by the variational principle. We assume that the motion of the system is decomposed into two modes: the gravity mode and the capillary mode. With suitable scaling assumptions, it is possible to show that the evolution of the gravity mode is determined by the forcing motion, while the capillary mode is excited by the nonlinear interactions between the capillary and gravity modes. Finally, an analytic dispersion relation is obtained for the pulsation of the capillary mode. This relation is a function of several quantities, all depending on the capillary wave number and the characteristics of the exciting motion.     

Flexural gravity wave motion over poroelastic bed

Using Biot’s consolidation theory, effect of poroelastic bed on flexural gravity wave motion is analyzed in both the cases of single-layer and two-layer fluids. The model for the flexural gravity waves is developed using linear water wave theory and small amplitude structural response in finite water depth. The effects of permeability and shear modulus of poroelastic bed and time period on flexural gravity wave motion are studied by analyzing the dispersion relation, phase speed, plate deflection, interface elevation and pressure distribution along water depth. Various results for surface gravity waves are analyzed as special cases. The study reveals that bed permeability retards the hydrodynamic pressure distribution along the water depth significantly compared to shear modulus whilst, floating plate deflection decreases significantly with change in shear modulus compared to permeability of the poroelastic bed. The present study can be generalized to analyze various wave–structure interaction problems over poroelastic bed.     

黄土斜坡最危险滑裂面的遗传算法确定及稳定性分析

黄土滑坡尤其是地震作用下的黄土滑坡历来是我国西部广大地区一种突出而严重的地质灾害。本文研究了一种采用遗传算法基本思想和原理确定黄土斜坡“最危险滑裂面”、并以此为基础进行稳定性分析的新方法。实例的验证表明,与传统方法相比,该方法更准确、更高效,具有较好的实用性。     

黄土路堑边坡变形破坏机理的三轴试验研究

通过原状黄土的减压三轴压缩试验,研究了黄土边坡不同深度不同含水量土体的应力-应变关系,并与原状黄土的常规三轴试验结果进行了比较,发现减压三轴试验能合理地模拟和解释开挖卸荷作用下黄土边坡土体的变形与破坏过程。试验结果表明:坡脚开挖卸荷时,黄土边坡中浅层非饱和黄土易出现应变软化或塑性流动,强度较低,易产生较大变形,而深层饱和黄土仅在高围压下发生应变硬化,强度增加,在中低围压时均发生应变软化现象。分析认为黄土边坡特殊的工程地质条件,使得黄土边坡的特定部位在开挖卸荷作用下常形成了不利于土体稳定的含水量和围压组合,导致坡体特定部位的土体变形破坏,进而诱发边坡的变形破坏;开挖卸荷作用下黄土边坡变形破坏的力学机制应为蠕滑-压致拉裂或"牵引式滑坡"。     

枚举模糊随机主要失效模式的准则法

基于模糊不确定性向随机不确定性的等价转换和有限元分析计算，建立了以失效模式相对重要度为依据的广义主要失效模式枚举的工程准则法．该方法可以综合考虑材料参数、结构几何以及外载荷等基本变量的随机和模糊两种不确定性因素对失效模式相对重要度的影响，通过合理选择门槛值，可以在保证计算精度的基础上尽可能的减小计算工作量．以平尾转轴的模糊随机可靠性分析为算例，给出了门槛值的经验值，并说明了所建工程准则法的合理性．     

非线性有限元分析的非协调模式及存在的问题

利用非协调模式提高非线性有限元分析广泛采用的低阶单元的精度和性能,是国际计算力学界研究的热点和难点.阐述了国际上在非线性有限元分析中已广泛采用的增广假设应变法方法(the enhanced assumed strain, EAS)的基本原理,详细讨论了非协调模式用于非线性有限元分析保证收敛、稳定的条件及增广假设应变场插值函数的构造方法.介绍了国内学者关于几何非线性非协调模式的研究方法和研究成果: (1)从Hellinger-Reissner广义变分原理出发,提出了几何非线性非协调模式的收敛条件,并采用非线性计算的若干简化措施建立几何非线性非协调元的简化模型;(2)一类放松单元间协调要求的非线性广义变分原理,对几何非线性问题可以选择事先无协调约束的非协调函数建立非协调元,收敛性可以保证,并根据此非线性广义变分原理可建立C$^1$或C$^0$类几何非线性广义杂交元,C$^1$或C$^0$类精化杂交元和精化直接刚度法.指出了EAS方法用于非线性有限元分析存在的问题,即本构关系和求解方法的限制,并对非协调元应用于非线性有限元分析提出了展望.      

初应力对压电层状结构声表面波传播性能的影响

研究了压电层状结构中初应力对广义Ｒａｙｌｅｉｇｈ波传播相速度和机电耦合性能的影响,通过求解含初应力的运动微分方程,对自由界面电学开路和短路两种情况得到了相应的相速度方程。给出了具体的数值算例,所得结果对于提高和改善声表面波器件性能有参考意义。