岩体力学中的统计方法与理论

我们知道,岩体的结构性质是岩体一切工程性质的基础,因此也是岩体力学理论体系据以建立的基础。大量研究表明,岩体结构具有内在的地质规律和表观的随机特性,这种特点就决定了岩体的工程性质将具有统计确定性。这是在岩体力学理论研究中必须注意的一个基本问题。     

岩体水力学中的概念耦合问题及其建模方式

岩体水力学(rock hydraulics)是介于岩石力学和渗流力学之间的一门新兴的边缘学科,主要研究水与岩体相互作用下,地下水的渗流规律及工程岩体的变形破坏规律.多相介质的耦合相互作用是岩体水力学研究的核心,本文将介绍岩体水力学的耦合特性及其系统动力学的建模方法.     

时间为何不同于其他维度?

似乎所有人都知道时间的特殊性,但物理学——迄今最精密、最成功的科学怎么处理它?梳理2000多年来物理学的基本运动理论的发展,一个初步的脉络呈现在我们面前.亚里士多德认为时间维度与空间维度是互不影响的,空间维度可能更为重要——天上和地面的运动规律是不一样的.牛顿引入绝对时间与绝对空间的概念,在经典力学中时间维度是与空间维度地位平等的.牛顿提出三大运动定律以后,物理学的基本运动理论一分为三:爱因斯坦的(狭义)相对论力学、量子力学和演化力学.三个力学理论分别引入一个普适物理常数:真空中光速c、普朗克常数h和玻尔兹曼常数k,各自界定了对物理世界认识的一个极限:光速不变性、不确定性和不可逆性.对时间的认识也一分为三:量子力学基本沿用经典力学的时间概念;基于相对论,力学时间与空间统一了,可以在一定程度相互转换,但基本的时序是相对性不变的,时间与空间有所不同;基于热力学第二定律和耗散-涨落定理所代表的不可逆性,演化力学给予了时间一个特别地位.这些显然还不是最后答案.三种普适力学若是统一,以后时间的作用怎样?     

页岩气开发中的几个关键现代力学问题

伴随着现代信息技术的发展,现代力学的研究进入了一个新的阶段.本文将钱学森先生介绍的现代力学概念赋予了新的内涵,概括了现代力学的研究主体、研究方法和主要研究方向.从拉格朗日方程出发,按照表征元的物理变量和积分区域的几何表述,对计算力学的基本方法进行了分类,提出了通过实验和数值模拟共同获得介质的力学参数、研究介质力学特性和行为的思路和方法,在此基础上建立了表征元(计算单元)的积分——微分方程,体现了现代力学基本理论框架的特点.表征元的材料特性、力学行为以及由表征元构成的宏观介质全场运动规律均是现代力学的重要研究内容.现有材料实验目的是获得抽象为连续介质的材料应力应变关系和材料强度,而现代力学可以突破这个限制,通过多变量测量并结合数值模拟获得材料的特征和演化规律.在现代力学中全场解可以由数值计算获得,并由监测结果校核.通过与丰富的监测结果比较,数值模拟不可信的问题会逐步化解.页岩气开发的关键问题是研究地下页岩在各种条件下的破裂演化规律.页岩气开发新方案的技术路线应该是现代力学先行,以避免盲目在工程尺度上进行方案论证;借助现代力学可以打破水力压裂技术的局限性,探索新的技术方案.主要理论研究包括以下几个方面:(1)在认识表征元破裂度、渗透性演化的基础上,寻求关联性的理论表述方法;(2)研究体破裂度的渗流场、破裂场以及颗粒的相互作用规律;(3)时空全尺度模拟需要从理论上研究新的力学模型,其中包括借用岩体表征元破裂度和灾变破裂度的概念,实现破裂场与材料渗透性关联;(4)由流量、井口压力曲线计算出的岩体破裂参量可以被页岩气的产量校核,从而为提出新的工程方案、指导工程施工提供可参考的技术指标.     

结构疲劳损伤理论的评述

结构疲劳是其在累积损伤、裂纹起始,扩展直至破坏的过程.通过对既有的各种结构累积损伤理论进行分析和对比,文章研究了目前存在的各种累积损伤理论适用性与优缺点,并从损伤力学角度研究了累积损伤的原理.     

Based on vertical rock slope stability analysis of the remaining decline in the force curve

剩余下滑力是滑坡治理中很重要的一个指标.用于边坡岩体稳定性分析的方法主要有数学力学分析法(包括块体极限平衡法、弹性力学与弹塑性力学分析法和有限元法)、工程类比法和图解法、模型模拟实验法等,边坡岩体分析中大多用块体极限平衡法.根据边坡稳定性分析以及单一平面滑动法计算边坡岩体每段高度的剩余下滑力大小,工程中可根据剩余下滑力曲线更好地提出滑坡治理方案.     

封面说明

<正>矿山岩体介质深埋于地下,传统的现场探测技术与实验方法难以准确地获知与直观表征地下开采引发的岩体介质内部孔/裂隙结构演化、应力重分布、流体渗流等"看不见、摸不着"的物理力学过程.数值模拟具有直观、定量、可重复、可预测和低成本等优势,成为解决上述难题的有力工具,但由于模型相似性、材料属性确定、特别是模拟结果难以验证等问题,岩体力学行为数值分析存     

燃料电池的研究现状与方向

燃料电池是一种高效的发电装置,有利于解决人类节能与环保两大难题.本文对燃料电池的研究现状进行了分析,论述了燃料电池的研究方向,并提出在燃料电池的研究中引入力学方法进行研究.     

磁性液体数值模拟研究进展

磁性液体(magneticfluid)是一种力学性能受磁场调控的磁流变智能材料,在医学与工业生产中有广泛应用.近年来,随着计算机性能的发展,数值模拟日益成为研究磁性液体力学行为细观机理的重要方法.本文综述并评价了磁性液体理论与数值模拟领域的最新研究进展,介绍了磁性液体在剪切、挤压和阀模式3种工作模式下的力学模型,对磁性液体的现有模拟方法进行了总结,讨论了磁性液体数值模拟的研究现状,并展望了数值模拟的发展前景.磁性液体的数值模拟亟待开展以下三方面研究:(1)建立涵盖多种微观相互作用的精细理论模型,研究颗粒表面包覆、添加剂等非磁性成分对磁流变效应的影响;(2)将不同数值模拟方法相结合,建立磁性液体的多尺度模型,进一步提高模拟精度,利用机器学习协调不同尺度的数值模拟,压缩计算量,已成为一种可行思路;(3)将力学模型与电、磁学模型相结合,发展多尺度、多物理场耦合的数值模拟方法,模拟磁性液体其他物理性能.最终为高性能磁性液体的研制及其应用研究提供技术和理论支撑.     

突变理论在岩石力学中的应用及发展趋势

突变理论与传统的岩石力学思想很接近,但突变理论特别适合内部作用尚属未知的系统.目前突变理论在岩石力学问题中已得到了广泛应用,正逐步成为解决岩石力学问题的有力工具.本文回顾了突变理论的发展历史,进一步阐述了用突变理论分析解决岩石工程问题的一般方法,并分析了其不足之处,对突变理论的应用前景作了一些展望.     

全息胚学说与全息生物学

一、全息胚学说的理论意义细胞的发现(Hooke,1665)和细胞学说的提出(Schwann,1847),对生物学产生了深远的影响.如果有一种学说可以使细胞学说成为特例,那就会象在物理学中爱因斯坦的相对论力学使牛顿力学成为特例的情况一样了.事实上,本文作者的全息胚学说(ECIWO Theory)已经使细胞学说成为了全息胚学说的特例. C.Darwin(1859)研究过生物体某些部位之间在某些性状上的相关变异,但却没有找到相关变异的原因和相关部位在生物体上分布的一般规律,也没有发现相关性是在广泛的一般     

天文学和引力物理学

一、历史回顾第一个引力理论就是牛顿的万有引力定律,它的出现是天体(特别是行星)视运动规律同力学概念结合的产物.利用它和牛顿运动定律一起创立了天体真运动理论——天体力学.这是天文学发展史中第一次巨大飞跃.此后二百年内,天体力学成为天文学,甚至是数理科学的主要内容. 牛顿万有引力定律又是宇宙间普遍适用的定律.任意两个物体间都存在引力,其大小可用简单公式表达:     

算子拟相似的若干结果

自1967年B.Sz-Nagy和C.Foias引入拟相似概念以来,算子的拟相似已成为算子理论的一个重要研究课题,经过众多学者的努力,已得到许多较好的结果。但其中对一般的两个拟相似算子A、B,探讨谱σ(A)的某些子集与σ(B)的某些子集的相交关系,目前已得到的结果还不多.设算子A、B拟相似,Fialkow证明了σ_(re)(A)∩σ_(le)(B)(?)φ,本文证     

计算爆炸力学及相关进展

爆炸力学是研究爆炸的发生和发展规律以及爆炸的力学效应的利用和防护的学科. 爆炸力学的数学模型是一组非线性偏微分方程, 过去用理论分析的方法研究爆炸力学问题, 主要是根据问题的性质将方程简化便于求解, 但其准确性和应用范围非常有限. 随着数值计算方法的不断发展和计算机处理能力的不断提高, 计算爆炸力学成为爆炸力学的新学科分支. 自20 世纪60 年代以来, 各国的爆炸力学工作者进行了大量爆炸力学数值计算工作, 极大地推动了计算爆炸力学的发展. 本文主要对国内在计算爆炸力学领域取得的相关成果进行评介.     

页岩气储层改造的体破裂理论与技术构想

中国页岩气可采储量居世界第一位,但是中国页岩气开发面临气藏赋存条件复杂、地质构造运动剧烈、储层渗透性极低、气藏富集区水资源匮乏等一系列难题,迫切需要创新页岩储层改造的理论和方法,探索适合中国页岩气高效开发的非常规理论与技术.本文简要分析了目前储层压裂改造的主要方法、原理及面临的难题和挑战,提出了储层改造的体破裂理论及技术构想.定义体破裂是三维岩体在载荷作用下,内部孔隙、层理裂隙及人工裂隙互相作用、充分发展和贯穿、并形成新的三维裂隙网络系统这一完整力学过程,是岩体大尺度、多裂隙、高强度的破坏和能量释放的过程.指出页岩三维断裂形态和扩展机理、人工裂隙与结构裂隙相互作用、缝网形态和演化、实现高度体破裂的载荷类型、方式与介质以及真实三维断裂过程的可视化与计算模拟新技术等构建了体破裂力学理论的研究框架.基于早期实验室以及现场实验的探索,提出和分析了实现体破裂的新技术及有待研究的关键科学问题和技术难点.     

华南贵东杂岩体单颗粒锆石激光探针ICPMS U-Pb定年及其成岩意义

系统的单颗粒锆石激光探针ICPMS U-Pb同位素定年表明, 贵东杂岩体是印支期~燕山期多次岩浆侵入形成的复式杂岩体, 其中鲁溪岩体(239 ± 5 Ma)、下庄岩体(235.8 ± 7.6 Ma)是印支期花岗岩; 隘子岩体(160.1 ± 6.1 Ma)、司前岩体(151 ± 11 Ma)是燕山期花岗岩. 下庄岩体中1275~2137 Ma残留锆石的发现, 表明贵东花岗岩杂岩体的物质来源与华南元古宙陆壳基底有关. 详细的单颗粒锆石激光探针ICPMS U-Pb同位素定年为研究该杂岩体的形成演化与构造作用、成矿作用的关系提供了重要的依据.     

深冲钢板塑性应变比的晶体力学方法研究

在深冲钢板塑性应变比(γ值)的计算方法中以晶体力学方法最受推崇,这主要是由于该法从晶体塑性形变的滑移入手,充分考虑了晶体形变机理,理论依据可靠。但其中的两点假设:三个滑移系临界分切应力相等和15％形变过程中晶格不发生转动不尽合理。为此,本文在单晶γ值计算时引入了三个滑移系临界分切应力的差别和晶格转动,并借助于等体积分割法计算了深冲钢板织构的体积百分含量,进而经过近真ODF的简化处理,利用Kochendrfer模型计算了08Al深冲钢板的γ值。     

超塑性金属与超塑性陶瓷

回顾SP超塑性的研究过程,从理论上大致可分为宏观变形力学规律和微观变形物理机理两个方面.力学规律的研究,又可分为有限元法和力学解析法两个主要分支.前者虽然能给出比较精确的定量结果,但不能给出力学量与参数间的函数关系.后者能给出力学量与参数间的函数关系,这便有利于对变形过程规律性的了解和对生产工艺规范的制定.变形微观机理的研究,对于揭示变形的物理本质、研制新材料和简化SP预处理等有重要意义.宏观研究和微观研究的进一步互相结合、彼此左证,必将把SP的研究和开发推向更深更广的层次.     

黄土高原内部松散沉积层中未固结构造岩显微结构

黄土高原内部松散层中存在着两大类破裂形迹,一类为外动力作用形成的土体原生节理、次生风化-卸荷节理、湿陷节理、重力滑坡-滑塌-崩塌节理与断裂,称之为非构造破裂;另一类为内动力作用形成的构造节理、劈理、片理和活断层,称之为活动构造破裂。非构造破裂分布局限,具随机性,平、剖面形态不规则,密度大但延伸不远,除滑坡断裂外,破裂面一般无应力作     

骨骼力学研究及其新进展

本文介绍生物力学中的一个基本分支——骨骼力学.介绍它的研究内容、研究方法、研究成果,以及它在生物医学工程中的实际应用.骨骼力学在生物医学工程中的地位作为生物医学工程的组成部分及其理论基础之一的生物力学,现在已发展出许多分支,骨骼力学便是其中之一.在生物力学的各分支中,要算骨骼力学出现得最早.伽里略早就开始以力学观点来研究人体的骨骼了.他认为,力学是了解其他学科的基础,没有它,自然界就不可理解.伽里略是个世界著名的力学家,但他却是医学院的毕业生.他认为:人体骨骼也服从力学规律.但对骨骼力学较深入的独立研究,直