A critical state model for sands dependent on stress and density

An elastoplastic model for sands is presented in this paper, which can describe stress–strain behaviour dependent on mean effective stress level and void ratio. The main features of the proposed model are: (a) a new state parameter, which is dependent on the initial void ratio and initial mean stress, is proposed and applied to the yield function in order to predict the plastic deformation for very loose sands; and (b) another new state parameter, which is used to determine the peak strength and describe the critical state behaviour of sands during shearing, is proposed in order to predict simply negative/positive dilatancy and the hardening/softening behaviour of medium or dense sands. In addition, the proposed model can also predict the stress–strain behaviour of sands under three-dimensional stress conditions by using a transformed stress tensor instead of ordinary stress tensor. Copyright © 2004 John Wiley & Sons, Ltd.     

Interpretation of single-well tracer tests using fractional-flow dimensions. Part 1: Theory and mathematical models

Generalized equations using fractional-flow dimensions were derived to estimate the Darcy and seepage velocities obtained from the point-dilution and the single-well injection-withdrawal field tests conducted in fractured-rock aquifers. Seepage velocities can only be estimated from single-well tests if the hydraulic conductivity and the hydraulic gradient are known a priori. However, if a radial-convergent test is also performed between two boreholes, the kinematic porosity can be estimated and be used to estimate the seepage velocity from the single-well test results. To apply the generalized equations, the flow dimension and the extent of the flow region must be known. Therefore, the generalized radial flow (GRF) model of Barker (1988; a generalized radial flow model for hydraulic tests in fractured rock. Water Resour Res 24(10):1796–1804) is used to estimate the flow dimension because of its wide range of applications. A pumping test performed on the boreholes will yield an estimate of the fractional-flow dimension by applying the GRF model. Electronic Publication     

新疆天山地区地貌分形与多重分形特征研究

利用投影覆盖法和投影覆盖概率对新疆天山地区不同构造地貌类型进行了分形与多重分形特征的研究。结果表明：在所研究的标度范围内，不同地貌区均表现出明显的多度域分形，分维值总体上呈现出高山区＞中低山区＞盆地区特点，多重分形谱Dq的形态和值域范围也表现出不同特征。研究认为，地貌表面的分维值与地貌形成的内外力地质作用方式和强度密切相关，并提出5-6km的尺度可作为地貌学研究中宏观与微观作用的分界点。     

断层泥分形结构与断层运行特征

介绍了西秦岭北缘断裂带东段和海原断裂带西段的天然断层泥的分形方法和结果，并对断层泥的粒度分布特征与断层运动特性的关系进行了探讨。     

人地非线性相关作用的探讨

从自组织系统思想出发，提出了人地关系的基本特性，通过逻辑斯蒂听数学变换，分析了人地非线性相关作用的混沌特性，进而讨论了人地关系的分形性质。基于混 过程与分形结构的因果关系，指出：地球表层系统中的人文分形景观乃是人地非线性关系的混沌作用所致。     

山地城市的分形美学特征

分形美学以一种新观念和方法研究城市美学,通过建立简单分形模型探讨和度量城市的不规则性和复杂性,使山地城市美学研究从定性走向定量,从模糊走向科学。山地城市与平原城市比较,在地形地貌、空间形态和景观格局等方面表现出了独特的分形美学特征。     

海岸线空间分形性质探讨——以江苏省为例

根据分形理论 ,借助于GIS技术的支持 ,以江苏省海岸线为例 ,对以往研究少有涉及的海岸线空间分形性质进行了初步探讨 ,包括不同比例尺下海岸线长度的分形标定、不同潮滩分界线是否具有分形性质等 ,在江苏省海岸线长度的分形标定中取得了实际应用 ,由此获得了对海岸线分形性质及其分维意义的一些深入认识。     

基于GMS的三维TOUGH2模型及模拟

GMS和TOUGH2均是应用广泛的地下流动系统数值模拟软件,其中,GMS界面友好,功能强大;而TOUGH2虽具有强大的数值计算能力,但缺乏友好的可视化前后处理界面。本文借助GMS强大的前处理能力,基于概念模型建立了三维复杂模型,把GMS/MODFLOW三维数值模型(包括网格数据、岩性数据、初始和边界数据等)转化为TOUGH2数值模型进行数值计算。通过两个计算实例(含水层水平没有起伏和有起伏)对比分析了GMS/MODFLOW和TOUGH2计算结果的差异。结果显示,该方法可以快速地建立刻画复杂地质条件的TOUGH2模型,计算结果与GMS/MODFLOW差异很小,说明两个软件均有很高的可信度;同时,该方法发挥了两个软件各自的优势,为进行更为复杂的多相流动数值模拟提供了可行性。     

快速城市化地区水系结构变化特征——以深圳市为例

为了探讨城市化对水系结构的影响,应用深圳市1982、2002年的二期水系详查图,定量分析了水系长度、密度、分枝比、分枝能力和分维数等参数的变化特征。结果表明: 快速城市化过程中, 深圳市的河道总长度减少、密度减小, 河道数目减少, 特别是低级别的支流减少较多; 河道的分枝比和分枝能力都有不同程度的弱化, 单个水系片区和全市的河流分维数都下降,河流具有简单化的趋势, 河流的多元化特征削弱; 对于不同水系片区来说, 其变化速度不同, 表明城市化过程对水系结构的干扰存在空间差异性。建议强力推进河流的蓝线规划和滨水区的开发管理, 将水网的保护和规划纳入到城市规划的管理范围; 注重在开发利用中的保护, 减少各类新建城市用地、农用地整理过程中对水系的破坏; 加大水土保持力度, 减少因水土流失导致河流淤塞; 加强管理, 严禁向河道中倾倒垃圾。     

黄土粒度分维在公路自然区划中的应用探讨

针对当前黄土地区公路自然区划宏观程度高、实际难应用等问题,研究新的区划方案、寻找理想的区划指标意义重大。以分形理论为基础,分析了甘肃黄土粒度分布的分形结构特征。结果显示,黄土具有良好的统计自相似性,其分维值介于2.15~2.705之间;黄土的粒度分维值可定量表征黄土的物理、力学和水理性质及差异,即黄土的粒度分维值越大,其干密度、比表面积、粘聚力、内摩擦角越大,微、小孔隙含量越高,但其平均孔径、孔隙比、湿陷系数和渗透系数越小,其工程地质性质愈稳定;在空间上,黄土粒度分维值存在显著的区域性变化规律,反映了甘肃黄土地区二级公路自然区划的5个二级区的差异。认为黄土粒度分维值可作为公路自然区划的主要指标之一,参与三级区的划分,为公路工程的设计、施工提供科学依据。