Law of nonlinear flow in saturated clays and radial consolidation

It was derived that micro-scale amount level of average pore radius of clay changed from 0.01 to 0.1 micron by an equivalent concept of flow in porous media.There is good agreement between the derived results and test ones.Results of experiments show that flow in micro-scale pore of saturated clays follows law of nonlinear flow.Theoretical analyses demonstrate that an interaction of solid-liquid interfaces varies inversely with permeability or porous radius.The interaction is an important reason why nonlinear flow in saturated clays occurs.An exact mathematical model was presented for nonlinear flow in micro-scaie pore of saturated clays.Dimension and physical meanings of parameters of it are definite.A new law of nonlinear flow in saturated clays was established.It can describe characteristics of flow curve of the whole process of the nonlinear flow from low hydraulic gradient to high one.Darcy law is a special case of the new law.A math- ematical model was presented for consolidation of nonlinear flow in radius direction in saturated clays with constant rate based on the new law of nonlinear flow.Equations of average mass conservation and moving boundary,and formula of excess pore pressure distribution and average degree of consolidation for nonlinear flow in saturated clay were derived by using an idea of viscous boundary layer,a method of steady state in stead of transient state and a method of integral of an equation.Laws of excess pore pressure distribution and changes of average degree of consolidation with time were obtained.Re- suits show that velocity of moving boundary decreases because of the nonlinear flow in saturated clay.The results can provide geology engineering and geotechnical engineering of saturated clay with new scientific bases.Calculations of average degree of consolidation of the Darcy flow are a special case of that of the nonlinear flow.     

不同温度热处理后砂岩三点弯曲的断裂特性

通过三点弯曲试验研究了不同温度影响下小尺度砂岩试件的断裂特性,证实温度的影响是明显的.125℃是个临界温度点,此时不仅砂岩的平均断裂韧性达到最大值,而且这时砂岩的裂纹扩展模式也发生了根本性的变化,即低温(低于125℃)热处理后砂岩的断裂以沿颗粒断裂机制为主;而高温(大于125℃)热处理后的砂岩的断裂以破断颗粒和沿颗粒的混合断裂机制为主.在100℃-150℃的温度范围内,砂岩的力学特性变得不稳定,这可能是由于粘土物质内部部分吸附水及层间水的蒸发使得粘土物质孔隙结构发生了变化及力学行为变得不稳定所造成的.从125℃到600℃,砂岩的断裂韧性整体有下降趋势,有约50%的降幅,这不仅与温度影响了粘土物质与矿物的胶结情况有关,也与高温处理后砂岩表面出现的热开裂有关,还与因矿物颗粒及粘土物质的热学性质差异导致冷却后存在的残余应力相关.     

岩石节理粗糙系数(JRC)的分形估计

根据传统的Koch曲线,我们建立了节理剖面的理论分形模型来模拟节理剖面的粗糙性。由这个模型,节理的分形维数D可以直接由两个统计参数L*和h*(这里L*和h*分别为节理粗糙度的平均基长和平均高度)来估计,即 D=log4/log[2(1+costg~(-1)(2h*/L*))]。 这个分形维数很强地相关于岩石节理粗糙系数(JRC)值: JRC=85.2671(D-1)~(0.5679)。 这样本文所提出的分形分析为岩石力学中JRC值的定量估计提供了一个新的方法。     

岩石类材料裂纹分叉非规则性几何的分形效应

本文考察了岩石裂纹(从晶粒尺寸的微裂纹到几千米的断层构造)的分叉在几何上存在的非规则性,在文献[10,11]的基础上,应用分形(fractal)几何建立了裂纹分叉的分形模型,分析了裂纹分叉的分形效应,从几何的角度研究了裂纹分叉使断裂韧性提高的物理力学现象,导出了一个比smith公式更合理的断裂韧性计算式。     

岩土介质的分形孔隙和分形粒子

岩土介质是晶粒状材料,存在大量的孔隙。这些孔隙的存在严重地影响岩土介质的力学、物理和化学性能。大量的研究表明,岩土介质的孔隙几何从原子尺度到晶粒尺寸范围内均表现出分形特征。目前分形几何已被广泛应用来研究岩土的孔隙率,输运特性和渗透性等等。本文从5个方面来讨论岩土介质的分形孔隙和分形粒子:①分形几何简介;②孔隙介质的分形模型;③岩土介质的分形孔隙特性和它们的分形量测方法;④岩土的分形粒子;⑤水土保持估计中的分形毛细管模型。      

非线性大变形问题的边界元分析法

本文采用有限变形理论的拖带坐标描述法导出了瞬时位形上的速率形式非线性影响函数(近似速率型基本解),从而导出以瞬时位形为基准的非线性大变形的边界积分方程.由编制的NBEM计算程序的算例表明本文建立的非线性边界元方法是可行的.     

分形插值曲面理论及其应用*

本文叙述了分形曲面的生成原理,给出了分形插值曲面的计算公式,证明了分形插值曲面迭代函数系唯一性定理,导出了分形插值曲面的维数定理,并应用实际数据进行了分形插值曲面的实例研究。     

高密度钢纤维混凝土疲劳裂纹扩展的分形描述

在对局部高密度钢纤维混凝土疲劳裂纹扩展规律的研究中发现,裂纹并非是由一条主裂纹循序渐进地发展,而是随着循环次数的增加,呈多条短裂纹陆续出现,弥散式发展的趋势;纤维掺量越大,临近破坏前试表面裂纹越密集、弯曲、本阐述了用分形语言描述表面裂纹演化的必要性并且探讨了描述方法,借助分形语言对试验结果分析后发现,纤维混凝土裂纹失稳扩展前的临界分维值Dc随着纤维掺量的增加而增加。     

再论有限变形梯度的“和分解”

本文就文献[1]提出对有限变形梯度“和分解”的疑问进行讨论。     

裂纹表面承受均布载荷时的应力强度因子及裂纹张开位移的边界配位法

本文针对裂纹表面承受载荷时的应力条件，提出了新的应力函数，对于各种裂纹模型、各种边界条件、各种边界形状、裂纹表面自由或承受均布载荷等均适用。并利用边界配位法，计算了裂纹表面承受均布载荷时的方型板内中心裂纹的应力强度因子（ＳＩＦ）及裂纹的张开位移（ＣＯＤ）。