岩体水力学基础（三）：岩体渗流场与应力场耦合的集中参数模型及连续介…

本文在分析了岩体系统的结构性和水力学特征后，提出了岩体渗流场与应力场耦合数学模型的机理分析，混合分析及系统辨识建模方法，运用系统辨识方法建立了岩体渗流场与应力场耦合集中参数模型，并应用于解决实际问题，运用机理分析和混合分析方法建立了岩体渗流场与应力场双场耦合及与温度场三场耦合的连续介质分布参数模型。     

岩体渗流场与应力场耦合的集中参数型数学模型研究

本文在分析岩体的地质特征、参流特征的基础上,提出了岩体渗流场与应力场耦合的集中参数型数学模型,给出了耦合集中参数型数学模型辨识的递推公式,讨论了该模型的应用前景。     

复杂岩体多场广义耦合分析导论

本书以岩体多场广义耦合理论与应用为主题,重点阐述岩体多场耦合机理和耦合模型,提出了考虑结构面峰后力学特性的界面层模型、考虑结构面渗流与变形耦合的广义立方定理,探讨了岩体表征单元体（REV）分析方法及岩体力学参数取值方法,论述了岩体多场耦合的工程作用效应,系统介绍了岩体应力场、渗流场及其耦合的数值模拟方法。本书立足于岩体地质特征与赋存环境研究,注重岩体多场耦合工程作用效应研究,强调岩体多场耦合的模型选择与参考选取;在论述岩体多场耦合机理与数值模拟方面,既以作者及团队的研究成果为主,又力图兼顾国内外的研究现状与主要成果。     

岩体水力学基础(五)——岩体渗流场与应力场耦合的裂隙网络模型

岩体是由裂隙和其间的岩块组成。当岩块处于近乎隔水状态时，岩体中的渗流可看作为裂隙网络流。本文通过分析岩体裂隙网络渗流场、应力场以及它们之间的相互力学关系，提出了岩体渗流场与应力场耦合的裂隙网络模型及数值计算方法。     

岩体系统渗流场与应力场耦合的广义双重介质模型的应用研究

本文通过实验资料分析, 提出了裂隙岩体应力与渗流之间的分形几何关系式。以研究区岩体系统结构为基础, 提出了岩体系统应力场与渗流场耦合的广义双重介质模型, 并将该模型应用于某水利水电工程的渗流与控制中, 对坝区岩体进行了应力场和渗流场的耦合分析, 取得了比较满意的结果。     

岩体裂隙系统渗流场与应力场耦合模型

岩体系统具有复杂的结构。一般认为，岩体系统是非均质各向异性不连续的多相介质体系。当岩体以裂隙为主，且其分布较密集时，可将岩体系统看作等效连续多相介质体系。本文运用等效连续介质理论，提出了两种岩体裂隙系统渗流场与应力场耦合模型：一是以渗透水压力与隙变形关系、应力与渗透系统数关系为基础，建立渗透系数张量计算公式，进而建立等效效连续介质渗流为数学模型。以裂隙岩体应变张量分析为基础，建立裂隙岩体效应力张量     

边坡失稳系统的岩体与水固流耦合作用机理研究

将边坡失稳问题作为一个系统来考虑，以岩体水力学为基础，研究了地下水对岩体物理力学性质的影响以及岩体受力后孔隙、裂隙改变而使其渗透性质发生变化即岩体与水耦合作用下边坡的失稳机理，建立了该系统的应力场和渗流场的数学模型，并对具体实际问题进行了数值分析。结果表明，研究岩体与水固流耦合作用下的边坡失稳问题克服了以往仅考虑渗流场或应力场而带来的缺陷，具有一定的理论意义和实际应用价值。     

岩体水力学基础（五）

岩体是由裂隙和其间的岩块组成。当岩块御于近乎隔水状态时，岩体中的渗流可看作裂隙网络流。本文通过分析岩体裂隙网络渗流场、应力场以及它们之间的相互力学关系，提出了岩体渗流与应力场耦合的裂隙网络模型及数值计算方法。     

基于离散单元法的裂隙岩体渗流应力耦合分析

文章从离散单元法的基本原理和岩体裂隙网络渗流的特点出发,以节理开度变化为纽带,对裂隙岩体渗流场与应力场耦合的离散网络模型进行分析,并用离散元数值方法结合算例分别进行了渗流场与应力场的耦合、非耦合计算。结果表明:耦合计算所得到的应力、位移和渗流量与非耦合计算得到的结果相比,都有不同程度的增大。因此,应从渗流场应力场两场耦合的角度考虑,才能提供更加符合实际的满足安全性的解答。     

岩体结构与岩体水力耦合计算模型

水力耦合作用是岩体中力学过程与渗流过程相互作用的物理过程。水力耦合机理的理解是水力耦合分析的关键问题,其耦合机理是由岩体结构特性决定的。在分析岩体水力耦合过程基础上,根据岩体的基本结构及代表性单元体（REV）是否存在提出了建立水力耦合模型的方法。当裂隙岩体中不存在代表性单元体（REV）时,提出了裂隙岩体多重介质流固耦合分析的全耦合数学模型,给出流固耦合模型数值方法求解的数学模型及有限元计算表达式。程序编制和验证工作正在进行中。     

钾铵基聚合物钻井液抑制性研究

大牛地气田石盒子组泥岩发育,钻井液抑制性不足,易发生井壁失稳事故,严重影响施工安全和施工进度。在分析石盒子组泥岩段失稳机理的基础上,开展了钾铵基聚合物钻井液抑制性研究。放大蒙脱石和伊蒙混层矿物含量,评价和优选出具有高效抑制性的钾铵基聚合物钻井液体系。该体系具有较低的线性膨胀率和较高的滚动回收率,对大牛地气田预防泥岩段井壁失稳具有重要的实际意义。     

Carboniferous Mixed Terrigenous Clastic, Carbonate and Sulphate Sediments in the Bachu Area, Xinjiang

The Carboniferous system in the Xiaohaizi area, Bachu County, Xinjiang Uygur Autonomous Region, composed of typical mixed terrigenous clastic, carbonate and sulphate sediments, was mainly deposited in the tidal flat and lagoon environments. The mixed sediments occur as the following eleven types: 1. limestone intercalated with siltstone; 2. interbeds of shale and limestone; 3. gypsolyte interbedded with limestone; 4. gypsolyte intercalated with siltstone; 5. gypsolyte interbedded with shale; 6. gypsolyte intercalated with siltstone, limestone and dolomite; 7. siltstone interbedded with gypsolyte and limestone; 8. terrigenous detritus scattered in carbonate matrix; 9. carbonate as cement in clastic rocks; 10. mixed sediments of carbonate and terrigenous mud; 11. mixed sediments of carbonate grains with terrigenous sand. Based on the analysis of the dynamic mechanism of mixed sediments, it is believed that these types of mixed sediments in the study area were controlled by climate, sea level change and so     

渤海湾盆地黄骅坳陷新生代结构特征及构造动力学模式

为了揭示黄骅坳陷新生代构造动力学机制, 本文运用油区构造解析理论, 对黄骅坳陷新生代盆地结构特征做了综合分析。结果表明黄骅坳陷的古近系可视为发育在沧东断层上盘的地堑—地垒构造系统。不同区段的盆地结构特征有显著的差异, 南区总体表现为两个地堑式断陷, 断陷结构与基底断裂产状的变化有关; 中区南部表现为由3条SE向倾斜的正断层控制的半地堑系, 向北变为地堑断陷结构; 北区盆地结构主要受NE向和NW向断层控制, 表现为半地堑或地堑断陷结构。在黄骅坳陷新生代盆地结构特征分析的基础上, 进一步讨论盆地结构演化过程和动力机制之间的关系, 提出了黄骅坳陷新生代构造动力学模式。     

考虑空间效应的地下洞室爆破开挖松动区参数场位移反分析

将地下洞室爆破开挖松动区视为一个随开挖过程演变的非均匀、非稳定三维扰动场,松动区内岩体力学参数则是一个具有时空演化特性的参数场。考虑爆破开挖扰动空间效应和岩体真实变形响应,提出了真实工作状态下开挖松动区岩体参数场辨识的位移反分析方法。基于局部监测变形空间插补得到的空间位移场,通过分析洞室爆破开挖围岩变形扰动机制,建立了开挖松动区岩体变形模量参数场数值演化模型,并进行了模型适用性和参数敏感性分析。在此基础上,以变形模量参数为例,结合围岩实测位移信息,提出了开挖松动区参数场位移反分析的动态实现过程。将该方法应用于溪洛渡地下洞室群施工期参数场反演和围岩稳定动态反馈评价及预测,结果表明,该方法合理有效,在大型地下洞群施工开挖与快速监测反馈方面具有显著的工程适用性及实用性。     

公路隧道通风竖井岩爆机制颗粒流模拟研究

根据工程地质资料分析,岩爆是秦岭公路隧道2号通风竖井施工过程中的主要难题。岩爆机制是指岩爆发生的物理过程,与岩石的颗粒大小、颗粒胶结和粒间孔隙等结构特征密切相关。根据颗粒流基本理论和竖井混合片麻岩的基本力学特性,进行混合片麻岩细观颗粒参数标定研究。颗粒大小不是一个自由参数,通过颗粒流模拟的相似比分析,采用强度折减方法进行竖井岩爆机制的颗粒流模拟。研究表明,岩爆孕育的细观机制为平行于开挖面的微裂纹萌生-微裂纹扩展、聚合-宏观裂纹的形成,为压致张剪断裂破坏,主要是由张拉裂纹扩展、聚合引起的,是一个渐近破坏过程。研究成果为竖井岩爆稳定性分析提供初步依据。     

岩石圈运动激发机制的动力学分析

本文把地幔和岩石圈看作统一的动力学系统，分析了岩石圈运动极型场，环型场的激发机制和动力来源，结果表明，岩石圈运动极型场中在岩石圈内部重力，热力，科里奥利力以及应力的作用下产生，又能由地幔自由热运动所激发；而岩石圈运动环型场仅与地球的转动效应和岩石圈不同块体间的旋转剪切运动有关。在岩石圈演化历史上，上述不同性质力源的相对强弱和作用方式，决定了岩石圈运动的的性质及其驱动机制。     

露天矿高台阶爆破的数值分析

高台阶爆破可行性研究属于多因素影响、复杂的系统工程。针对高台阶爆破的研究现状,提出了从爆破机制角度证实高台阶爆破可行性的方法,基于数值模拟方法对台阶爆破过程进行分析。通过对比现行普通台阶爆破与高台阶爆破过程中台阶难爆部位（台阶底部与顶部）应力场变化趋势,发现采用高台阶爆破可以得到与普通台阶爆破相当或更好的爆破效果。从爆破机制角度证实,高台阶爆破技术在巴润铁矿具有可行性。数值分析结果表明,高台阶爆破时采用的最佳起爆方式为全药柱同时起爆方式,其次为中间起爆和两端起爆方式,不适宜采用孔底起爆方式。     

Simulation of biofilter used for removal of air contaminants (ethanol)

Mathematic modeling and simulation of a biofilter system was developed for biofilters filled by three different packing materials such as granular activated carbon (GAC), compost mixed with diatomaceous earth (DE), and compost, respectively, and the effects of biofilter length, packing material, biological activity and the operation time of system on the removal of ethanol (influent contaminant) were studied. The mathematical model for analysis of mass transport phenomena in the biofilter was solved using a two-step, explicit finite difference approximation technique and computer simulation was carried out. The obtained results show that at the early stage of biofiltration the dominant mechanism is adsorption and after saturation of packing by contaminant, biological processes became the dominant mechanism. GAC packed biofilter needs more time to reach to steady state in comparison to the two other packing. GAC is the best adsorbent for contaminant removal; however, compost provides a better environment for microbial growth and activity. The proposed procedure is applicable to analyze the behavior of a biofiltration system used in removal of volatile organic compounds.     

由多个地震震源机制解求福建东南沿海地区平均应力场

基于震源断层面的空间取向和滑动方向,写出力轴张量在地理坐标系中的表达式,进而给出计算平均力轴张量及主值的方法,即通过求解相应的本征方程得到。对使用多个震源机制解中T,B,P轴参数计算平均应力场的正确性,以许忠淮用滑动方向拟合法反演富蕴、唐山地区平均应力场数据进行计算和验证。选择具有地震构造意义地块或地震带内大量地震的震源机制解研究区域平均应力场。根据福建东南沿海地区47次主要地震的震源机制解,给出了该区应力张量的定量分析结果。该方法物理意义明确,使由大量地震震源机制解资料分析构造应力场的方法走向定量化,并为定量探索区域应力场的整体动态变化成为可能。