工程岩体断裂构造发育程度的定量评价研究IAEG信息(会讯)

岩体断裂构造发育程度及其均匀性是影响岩体结构类型、岩体质量优劣及岩体稳定性分析以及工程岩体综合分区利用的重要因素, 因此岩体断裂构造发育程度的定量评价具有重要的工程意义。本文以三峡工程永久船闸边坡工程为例, 系统地讨论了工程岩体断裂构造发育程度的评价方法、定量评价指标的确定原则、断裂构造发育程度的分级标准等。研究表明, 根据岩体断裂构造发育特点, 综合运用多层次模糊综合评判法和人工神经网络技术是评价工程岩体断裂构造发育程度的有效方法。     

西安地区断裂构造活动性的地质力学模拟研究

在对地质原型研究的基础上，采用相似材料三维地质力学模拟方法，对西安地区的断裂构造活动性进行了两个方案的模拟试验。建立了断裂构造近期活动的动力学模型，并阐明了西安地裂缝的形成与断裂构造活动的关系。本文详细论述了这项研究的模型设计、模拟方法和技术以及全部研究成果。     

抽水作用下先期断裂对地裂缝的影响研究

过度抽取地下水和先期存在的断裂构造是西安市地裂缝地质灾害发生的主要原因。作者首先从理论上分析了抽水情况下地裂缝形成的张拉破裂机制、剪切破裂机制和张剪复合破裂机制,并从结构面控制理论分析了先期断裂在地裂缝形成中的控制作用; 然后依据比奥三维固结理论,采用FLAC软件建立了西安地裂缝的计算模型,比较了抽水作用时没有先期断裂和地层差异、有先期断裂而没有地层差异、有地层差异而无先期断裂等情况时的地面变形特征,得出抽水作用下,先期断裂对地裂缝的形成及发展具有诱导、隔离和放大的耦合作用,从而得出先期断裂不仅仅只是地裂缝形成的构造基础的结论。     

工程活动断裂鉴定的时限标准讨论

鉴定工程活动断裂时限标准的制订需考虑科学性与工程安全性原则。活动断裂时限的确定依赖于对构造活动阶段性与重复性的认识 ,通过对中国大陆晚第四纪以来构造变形与断裂活动性特点的综合分析研究 ,得出了晚更新世晚期 (约距今 3万年 ) ,中国大陆发生了一次广泛的构造变动 ,经历这次构造变动后 ,各地的构造变形特征进入了一个新的阶段 ,其总体活动性质与活动强度没有大的改变 ,这一结果是确定工程活动断裂时限的科学基础。从工程安全性考虑 ,在中国大陆将活动断裂的时限定为晚更新世以来活动过的断裂偏于保守 ;定义为全新世以来活动过的断裂又存在较大的风险。而将晚更新世晚期 (约距今 3万年 )作为鉴定活动断裂的时限从科学意义上有其合理性 ,并符合工程安全性需要。但对一些安全性要求极高的重大工程 ,相关活动断裂的鉴定时限以晚更新世 (约距今 12万年 )为宜     

共轭平移断层中各序次应力场和断裂等构造形迹相互关系的力学分析

从数学、力学的角度定量分析了各类构造结构面之间的空间组合规律, 并推导出相关的公式。本文首次提出了预测或预报对区域稳定性或岩体稳定性具有重大影响的断裂构造的产状要素和派生构造应力场的方位、大小的方法。     

45钢薄壁圆柱管的冲击膨胀断裂机理研究

采用改进型霍普金森压杆实验技术,对不同膨胀断裂状态的45号钢薄壁金属圆柱管进行了冻结回收,直接观测了薄壁金属圆柱管动态膨胀断裂过程中的裂纹萌生、扩展情况以及最终断裂模式等断裂演化特征。对冻结回收样品进行的金相显微分析完整观察到了裂纹萌生、扩展直至断裂的整个膨胀断裂过程,并得出以下结论:薄壁金属圆柱管在中应变率的膨胀断裂过程中,拉伸和剪切断裂机制起主导作用。裂纹萌生于外壁面,并由外向内扩展,断裂模式随加载应变率的提高逐渐由拉剪混合向纯剪切过渡。与爆轰加载的高应变率薄壁金属圆柱管断裂过程不同的是,随加载载荷的增加,薄壁金属圆柱管的断裂逐渐由拉伸断裂向剪切断裂过渡,而非绝热剪切断裂,这种差异的产生原因尚待研究。     

鲁南地区区域地壳稳定性评价与胶新铁路地质选线

以遥感图象解译和野外地质勘查结果为依据对活动断裂分布及其活动性进行了重新核对 ,结合地震、地球物理、地壳形变等资料进行构造稳定性分区。根据铁路工程地质选线的若干要求和铁路通过区的具体特点 ,选取地质、地震、活动断裂、地质灾害和场地岩土类型为主要评价因素 ,从构造稳定性、地面稳定性、岩土体稳定性三方面进行区域地壳稳定性的评价。最后根据上述评价结果进行综合工程地质选线.     

地质材料力学中的分形几何现象

地质材料力学行为复杂多变,它可能构造于一个分数维空间.本文主要探讨地质材料力学中的分形几何现象,构造了岩石破碎过程的分形图,讨论和分析了地质材料的应力应变关系、微观断裂、裂纹分叉及开采引起上覆岩层陷落中表现出的分形几何特征.     

近断层危害场三维断裂力学分析

根据淄博市及邻近地区中强以上地震的相关数据和相关的地质资料,在活断层探测和地震小区划研究和剖析典型地震活断层近断层危害性影响场的基础上,建立了淄博市重点活动断裂(张店-仁河断裂)地震危害性评价的地质-构造三维结构模型,对活断层近断层地震危害场进行了数值模拟,并对张店-仁河断裂近断层变形场、应力场和位移场的计算结果进行了分析.     

钢的力学性能参数对耐磨料磨损性能影响的研究

影响金属磨损的因素很多,其中金属材料的力学性能、成分和显微组织等是影响磨损的重要因素。文中列出了用一系列的热处理的中低碳锰钢进行的磨料磨损实验的结果,並讨论了不同磨损条件下钢的硬度、真实剪切断裂强度、屈服强度,抗拉强度、加工硬化指数和系数、断裂应变、形变功等对磨料磨损耐磨性的影响,同时还讨论了钢的显微组织和成分对磨料磨损耐磨性的影响。     

新疆喀什河吉林台水电站地区稳定性研究

新疆喀什河吉林台水电站地区是地壳现代构造运动仍十分活跃的地区，工程的安全有可能会受到断层新活动的威胁，必须提供有关区域稳定性资料作为建设的依据，本文应用显微构造分析，同位素法测年，石英形貌法研究综合确定可能威胁工程的断层最后一次较强烈活动的时间为中更新世晚期，其活动的下限时间是13-20万年，上限时间为9-15万年。结合模拟实验的结果指出，在继续遭受到区域构造应力的作用下，工程区会作整体的抬升，不会产生新的断裂系统和应力集中区，因此选取的工程场址是优良的。     

复合材料周期性线弹性微结构的拓扑优化设计

提出复合材料周期性线弹性微结构拓扑优化设计的模型，模型1设计具有极值弹性特性的复合材料，模型2设计工况最刚微结构单胞。通过该模型和均匀化技术可以获得优化的微结构单胞，进而改善或者得到最优宏观特性的复合材料。为了便于制造和应用，用胞体材料而不是多相材料来得到复合材料的极值弹性特性和最大刚度。优化结果表明，该模型与数值方法相结合可以有效地实现微结构的拓扑优化设计。     

变转速工况下高速列车轴承转子系统特性分析

高速列车的发展使得其关键零部件——轴承的安全问题日益突出. 现有的轴承模型均是建立在匀速工况下, 不能描述系统在变转速工况下运动状态. 为了解决这个问题, 建立了一个变转速工况下高速列车轴箱轴承转子系统动力学模型, 模型通过角度迭代计算得到了滚动体在不均匀时间内转过的总角度, 进而确定了滚动体在任意时刻的空间位置. 在匀速工况和变转速工况下, 对具有外圈故障的轴承模型进行了实验对比, 验证了模型的有效性. 利用轴心轨迹定性分析了外圈故障、内圈故障和滚动体故障对系统稳定性的影响, 并通过实验验证了分析结果的可靠性. 利用二维不变矩作为特征指标定量分析了三类故障对系统稳定性的影响. 分析结果表明: 当轴承角加速度较小时, 外圈故障对系统稳定性影响最大; 当轴承角加速度较大时, 滚动体故障对系统稳定性影响最大, 但是影响程度随着故障尺寸的变大而逐渐减小. 同样地, 利用二维不变矩作为特征指标进行了系统的稳定性临界状态分析, 确定了在不同转速工况下和不同故障类型下临界状态对应的最大故障尺寸. 研究结果表明: 随着轴承内圈转速的上升, 不同故障类型对应的最大尺寸都会减小, 其中滚动体故障尺寸大都是最小的, 说明滚动体故障对系统稳定性影响最大.      

九甸峡工程区断层测年结果研究与讨论

断层的年代测定是研究断层活动性的重要内容之一。然而, 一个工程同一条断层会出现不同的测年结果, 从而引起争议和难予决断。近年来我们通过几个大型工程区域稳定性研究, 对此获得了一些认识。本文以洮河九甸峡地区几条主干断层为研究对象, 采用同位素年龄测定与野外地质调查和显微构造分析相结合的方法, 对断层测年问题作一分析和讨论, 也许对岩土工程断层活动性研究有一定参考价值。     

复合材料扭转轴截面微结构拓扑优化设计

提出复合材料扭转轴截面微结构拓扑优化设计新模型，模型的优化目标是获得具有最大宏观剪切特性加权和的单胞形式．通过模型和均匀化方法及优化技术可以获得优化的微结构单胞，进而改善或者得到最优宏观弹性特性的复合材料．为了便于制造和应用，胞体材料用来获得复合材料的极值剪切模量．最后的优化结果表明，该模型连同数值处理技巧可以非常有效地实现微结构的拓扑优化设计．     

A LOWER BOUND LIMIT ANALYSIS OF DUCTILE COMPOSITE MATERIALS

The plastic load-bearing capacity of ductile composites such as metal matrix composites is studied with an insight into the microstructures. The macroscopic strength of a composite is obtained by combining the homogenization theory with static limit analysis, where the temperature parameter method is used to construct the self-equilibrium stress field. An interface failure model is proposed to account for the effects of the interface on the failure of composites. The static limit analysis with the finite-element method is then formulated as a constrained nonlinear programming problem, which is solved by the Sequential Quadratic Programming （SQP） method. Finally, the macroscopic transverse strength of perforated materials, the macroscopic transverse and off-axis strength of fiber-reinforced composites are obtained through numerical calculation. The computational results are in good agreement with the experimental data.     

供油量对点接触表面微织构润滑性能的影响

采用球盘接触模型,以入口油层厚度为输入变量,基于统一Reynolds方程法建立润滑分析模型,研究了供油量对点接触表面微织构润滑性能的影响.数值计算结果显示:供油量显著影响接触区油膜厚度;微织构能改善摩擦副的润滑摩擦性能;严重乏油时接触区内微坑会产生气穴现象;瞬态下,微织构在乏油时较充分供油时改善润滑的效果明显.     

Optimal Microstructures Drag Reducing Mechanism of Riblets

We consider an optimal shape design problem of periodically distributed three-dimensional microstructures on surfaces of swimming bodies in order to reduce their drag. Our model is restricted to the flow in the viscous sublayer of the boundary layer of a turbulent flow. The costs for the optimization problem are very high because the three-dimensional flow equations have to be solved several times. We avoid this problem by approximations: the microscopic optimization problem is reduced applying homogenization. Considering a special geometry (riblets) the resulting so-called macroscopic optimization problem can be additionally reduced to a two-dimensional problem. We analyze the drag reducing mechanism of riblets which are believed to be optimal structures. Therefore we perform direct simulations on the total rough channel for different shapes of microstructures: riblets and fully three-dimensional structures.     

构造活动地区工程构造稳定性研究

在０．６１×１０￣５Ｒｅ６．０１×１０￣５，０．９３Ｈ／Ｄ２．５０（Ｈ为波高，Ｄ为圆柱直径）的范围内实验研究了弹性圆柱在浪流联合作用下的流体载荷。通过测量柱表面压力，得到了脉动升力和阻力系数，并给出了Ｍｏｒｉｓｏｎ公式中的Ｃ＿Ｄ，Ｃ＿Ｍ值随Ｋｃ数的变化关系，实验结果表明：在浪流联合作用下的圆柱体，其流体载荷与雷诺数的变化密切相关，并且圆柱的振动对流体载荷也有影响。