温度对量子环磁矩振荡规律的影响

应用统计理论计算了量子环中电子的热力势Ω和磁矩,研究了温度对量子环磁矩随磁场振荡规律的影响.结果表明：当温度一定时,强磁场作用下的量子环磁矩主要随磁感应强度B的倒数1/B作振荡,而弱磁场时则随B作振荡.对Au量子环,强磁场作用下磁矩随1/B的振荡周期为6.823×10－3T－1,而弱磁场作用下磁矩随B的振荡周期为1.377×10－2T.而磁场一定时,量子环的磁矩随温度成非线性变化.其中磁场较小时,磁矩随温度升高而增大且为负;而磁场较大时,则随温度升高而减小且为正,而一般情况下,磁矩会随温度升高而变号.磁     

模拟K0固结后不同初始围压下冻土应力-应变特性研究

通过对经历K0固结后再冻结的冻结兰州黄土进行三轴压缩试验,分析了K0固结后冻土在轴向加载直至破坏过程中的应力-应变行为,并利用Duncan-Chang双曲线模型研究了K0固结后冻土的初始切线模量和偏主应力最大值与围压、温度的关系.结果发现:围压和温度的变化是影响深部冻土抵抗变形能力的主要因素;初始切线模量随围压的升高而线性增大,但受温度影响不太明显;当温度恒定时,偏主应力最大值随围压的升高而线性增大;当围压恒定时,偏主应力最大值又随温度的降低而增高.最后,对模型预测曲线与实测曲线进行了对比,验证了应用Duncan-Chang双曲线模型对K0固结后冻结土体在轴向加载直至破坏过程中的应力-应变行为进行预测的可靠性.     

温度对量子环磁矩振荡规律的影响

应用统计理论计算了量子环中电子的热力势 和磁矩,研究了温度对量子环磁矩随磁场振荡规律的影响。结果表明：当温度一定时,强磁场作用下的量子环磁矩主要随磁感应强度B的倒数1/B作振荡,而弱磁场时则随B作振荡。对Au量子环,强磁场作用下磁矩随1/B的振荡周期为 ,而弱磁场作用下磁矩随B的振荡周期为 。而磁场一定时,量子环的磁矩随温度成非线性变化。其中磁场较小时,磁矩随温度升高而增大且为负;而磁场较大时,则随温度升高而减小且为正,而一般情况下,磁矩会随温度升高而变号。磁矩随磁场的振荡随温度升高而减弱。     

抽水井附近地下水流运动特征

利用自主设计建造的三维抽水试验装置,完成了多项潜水及承压水的抽水试验,获得了大量观测数据。试验发现:无论潜水还是承压水状态,抽水井附近观测井的水位变化,均具有距抽水井愈远愈高、愈近愈低的漏斗状分布,围绕抽水井的地下水位降落漏斗是显著的;但同时也出现了新的情况,即每个观测井不同高度观测点的水位,均呈上高下低的特征,说明地下水具有由上到下的运动分量,地下水由周边的供水边界向抽水井聚集运移时,运动方向是下斜向的,潜水如此,承压水也如此。分析认为,这是水头压力与水体自身重力同时起作用的结果。由此推断,在抽水时,承压水含水层顶板靠近补给源具有强势水流通过。     

裂隙岩体水-岩耦合传热研究

基于热运动控制微分方程,采用有限单元法模拟水流通过简单裂隙岩体的温度场,以研究水岩耦合传热规律.在裂隙水流速不变条件下,比较裂隙宽度变化引起的稳定温度场分布差异,探究裂隙宽度对水流耦合传热的影响.裂隙单宽一定时,研究不同裂隙水流速条件下岩体温度分布变化,结果表明温度场分布对裂隙水流速较为敏感.当裂隙岩体温度高于裂隙水温时,裂隙周边区域的岩石温度随裂隙水流速增大而呈非线性递减趋势.     

热-液耦合作用下花岗岩单轴力学特性的实验研究

为研究热-液耦合花岗岩单轴力学性能及破坏方式,对花岗岩进行不同温度作用下的热-液耦合循环处理,采用单轴压缩试验分析其力学特征的变化规律。结果表明：(1)峰值强度随温度升高而增加,50-100℃,降低11.51%,100-150℃,降低1.77%;峰值应变与循环温度呈线性拟合关系,随温度升高,峰值应变降低;弹性模量随温度上升而先变大后减小,上升幅度较明显约123.21%。(2)峰值强度随循环次数增加出现不同变化,3次循环前均处于缓慢变化,后面变化明显,3-4次,降低19.87%,4-5次,上升22.70%;峰值应变与循环次数呈多项式拟合关系,3次循环时取得最大值;弹性模量与循环次数呈多项式拟合关系,3次循环时取得最小值。(3)峰值强度在等值线图中,50-100℃,以3次循环呈对称分布;峰值应变随循环温度升高和循环次数变多而降低;弹性模量等值线图中出现双峰模式,随着温度升高,循环次数变多,弹性模量增加。(4)应力-应变曲线大致经历压密、弹性、屈服、破坏4个阶段,发生脆性破坏。破坏分为劈裂、剪切。可见,热-液耦合作用对花岗岩的力学特性是有一定影响的。     

山区乡村房屋模型水流作用试验

通过山区乡村房屋模型在水流槽中进行模拟山洪水流作用的试验,研究山区洪水对村镇房屋的作用,了解不同地形地貌条件下,不同墙体开洞率的山区乡村房屋在山洪作用下的作用机理和作用特性.根据试验结果得出各片墙体所受水流力的分布规律为水平方向中间大两头小,竖直方向随高度的增加而减小,模型沿水流方向所受总合力随着开洞率的增大而逐渐减小,依据此规律,山区乡村房屋在设计和建造时应考虑满足适当的开洞率,以降低所受到的水流作用力.     

参数对输水管道水流冲击气团压力的影响

从理论上研究了阀门前充水段长度、滞留气团的初始长度、多方指数n等参数对输水管道水流冲击气团最大压力的影响．研究表明,阀前充水段长度仅改变系统的波动频率而与冲击气团最大压力无关．在忽略水头损失时,滞留气团的初始长度与冲击气团最大压力无关,而在考虑水头损失时,滞留气团的初始长度越长,水流冲击气团的最大压力越小,衰减越快;随着多方指数n值增大,水流冲击气团的最大压力减少;管路中的初始稳定气压对水流冲击气团产生的最大压力影响显著。     

细粒全尾动态压密与静态压密机理

采用自制深锥模型进行尾矿浓缩实验,研究了全尾在动态与静态条件下的压密效果.当转速为0.05～0.80 r.min^-1时尾矿的极限质量分数范围为67.41%～70.73%,而同等条件下静态压密时尾矿的极限质量分数只有55.82%.静态压密主要依靠重力作用;而动态压密时颗粒更加紧密,导水杆形成的通道使多余的水向上移动.理论挤密模型可以反映全尾压密过程,静态压密行为对应于简单立体结构,动态压密行为对应锥体结构.理论计算的两种模型产生的单位高度沉降量为29.32%,实验结果为28.81%,与理论沉降量相差0.51%.     

细粒全尾动态压密与静态压密机理

采用自制深锥模型进行尾矿浓缩实验,研究了全尾在动态与静态条件下的压密效果.当转速为0.05～0.80 r·min-1时尾矿的极限质量分数范围为67.41％～70.73％,而同等条件下静态压密时尾矿的极限质量分数只有55.82％.静态压密主要依靠重力作用;而动态压密时颗粒更加紧密,导水杆形成的通道使多余的水向上移动.理论挤密模型可以反映全尾压密过程,静态压密行为对应于简单立体结构,动态压密行为对应锥体结构.理论计算的两种模型产生的单位高度沉降量为29.32％,实验结果为28.81％,与理论沉降量相差0.51％.     

非稳定承压水降水引起土层沉降分布规律分析

承压含水层减压降水实质上是一个卸荷过程,其上覆土层沉降可用基于弹性半无限空间Mindlin位移解的推导公式进行计算.分析表明:无限承压含水层非稳定渗流降水时间对土层沉降影响显著;由承压水减压降水引起的土层分层沉降随距地表距离的增加而增大,最大值位于承压含水层顶板处;影响上覆土层沉降的7个参数中,泊松比和承压含水层渗透系数的变化对土层沉降影响很小;上覆土层厚度、承压含水层厚度越大地表沉降值越小;上覆土层弹性模量较小时对地表沉降影响较大,随着弹性模量的增加,其对地表沉降的影响逐渐减弱;地表沉降随单井出水量、承压水水头降深的增大而增加且近似成线性关系;单井出水量、承压含水层厚度、承压水水头降深、上覆土层弹性模量不仅影响地表沉降值的大小,还会影响地表沉降的空间分布.     

砂卵石地层非稳定流回灌模型试验研究

为研究砂卵石地层回灌渗流场水头时空分布规律,依托济南轨道交通R1线地下车站基坑工程,研制了回灌模型试验系统,分别进行了潜水层和承压水层单井回灌模型试验,建立了适用于砂卵石地层的非稳定渗流单井回灌数学模型。试验结果表明,在承压水工况下,基于Theis非稳定流公式的计算数据和监测数据的水头变化趋势基本一致,皆为凸形曲线,但数值上存在明显的误差。在潜水工况下,Theis公式只能描述其饱和渗流阶段的变化趋势,并不适用非饱和渗流阶段。在定量回灌条件下,距离回灌井越近的地方越先达到饱和渗流。最后,回灌存在井损现象,井损水头占回灌水头的3.2%～52.5%左右。     

多孔介质水体渗流特性研究

针对实际现场承压含水层中水压力传递的滞流效应,通过室内模型实验模拟上游水头变动下,承压含水层中水压力传递的变化;并对其变化规律进行分析研究。在前人研究的基础上,在实验槽中填装4种土样进行实验。对上游突变水头(非稳定渗流)作用下渗流过程水压力传递的滞后性进行研究。观测到上游水头变化与土样中各测点的水头响应有一滞后时间,该传递滞后时间与多孔介质的性质及测量点的间距有关。     

渗流条件下人工冻结模型试验研究

运用相似理论设计了不同的渗流速度,冻结管间距下冻结物理模拟试验,研究不同试验条件下渗流方向温度分布规律、冻结过程中温度场分布特征及冻结壁厚度的变化。研究表明：无渗流时,主面及界面的上下游温度分布具有明显的对称性;而在渗流作用的影响下,上游温度明显高于下游,随着渗流速度增加及冻结管间距变大,这种不对称性也愈加明显,不对称性大大增加;冻结壁交圈时间随渗流速度的增加而增加,但渗流速度过大时冻结壁无法交圈;在渗流条件下,冻结间距增大会导致冻结壁厚度大幅度减小,交圈时间大大延长。     

不同水压加载下煤体裂隙渗流数值模拟

为研究煤体在不同水压加载下内部裂隙的渗流运动和孔隙变形规律,应用纽迈核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)扫描与图像重构技术建立煤岩微孔隙渗流模型,而后借助COMSOL软件,在煤体两侧为固定边界,其上部边界分别进行1～10 MPa水压逐级加载的条件下,对煤体的微观裂隙通道进行渗流运动的数值模拟分析.模拟结果表明:煤体中只有贯通裂隙参与渗流运动,非贯通孔裂隙不参与渗流运动;渗流过程最大流速先是呈现较大速率的正比例增长,在水压达到4 MPa时会突然保持稳定,在水压超过5 MPa后又呈现出较小速率的正比例增长.裂隙介质最大变形会在水压接近4 MPa时到达一个峰值然后突然反弹减小,又逐渐缓慢增大直至最后趋于稳定.应力云图特征表明,渗流过程中应力场变化趋势与裂隙位移变形趋势一致,渗流过程中的水力耦合作用是水压在4 MPa时渗流规律发生改变的主要原因.     

非对称井问题的一个解析解

运用保角变换方法寻求了一个半无限渗流域中非对称进流问题的解析解、分析了非对称井流水头势的分布规律,在此基础上,又利用井群工作时降深叠加原理,进一步研究了非对称井群协同工作情况,获得了非对称井群共同作用下的水头场解析关系,如将该解析解与数值解（有限单元法或差分法）相结合,将可实现对含有复杂密集排水系统的渗流控制问题进行快速求解,对复杂的工程渗流防渗排水设计进行优化分析研究。     

土体渗流-切向水流相互作用机理分析

在切向水流-土体渗流相互作用试验基础上,结合Fluent软件数值模拟,对比验证和分析了切向水流-土体渗流相互作用规律和内在机理.结果表明,数值模拟与试验结果吻合良好,切向水流对土体渗流的影响明显;切向水流条件不变时,渗流通道出口的压力场与流态随着渗流速度的变化而改变,且渗流速度越大,土体透水系数越大.     

构造倾斜角度对盐构造形成的控制模式:以下刚果盆地为例

基于下刚果盆地3个工区的地震数据, 总结盆地内9种典型的盐相关构造样式, 并基于离散元数值模拟方法, 以构造倾斜角度为单一控制变量建立模型, 对比分析盐岩的运动矢量演化。模拟结果表明, 随着构造倾斜角度的增加, 盐岩及其上覆岩层的流动速度逐渐增大, 后续陆源沉积物的搬运距离也越远, 更易形成盐构造; 盐岩流动主要有3种控制机制: 差异压实作用控制、差异压实作用和重力滑脱作用共同控制以及重力滑脱作用控制, 这3种控制作用均受坡度的影响, 随着坡度的改变, 3种控制作用依次出现, 控制着盐构造的形成。在上述分析结果的基础上, 建立被动陆缘盆地构造倾斜角度对盐岩流动的控制模式。     

静电分离器中电流体流场可视化研究

采用粒子成像测速技术(PIV)对线-板式静电分离器中微米级别油滴(2μm)的流动特征进行可视化研究,得到在充分发展的层流条件下(进口气流流速0.16 m/s)电流体随施加电压变化的典型流型及速度分布。结果表明:电流体流型和速度的分布随着施加电压的改变而变化;在外加电压低于起晕电压(小于8 kV)时,流场没有明显变化;随着电压的升高(8～12 kV),放电电极附近及分离器的下游油滴在静电力的作用下以喷嘴的形式向两个收集电极移动,径向运移速度和放电电极上游轴向速度随电压升高而升高;当施加电压大于12 kV时,在放电电极上游电流体二次流以两个对称的反向旋转涡的形式出现,涡的大小随着电压的升高而增大,径向运移速度最高可达0.4 m/s,同时在静电分离器下游出现回流,二次流和回流的出现阻碍了流体沿轴向运移;分离效率随着施加电压的增大而增加。     

Seismic waves increase permeability

Earthquakes have been observed to affect hydrological systems in a variety of ways--water well levels can change dramatically, streams can become fuller and spring discharges can increase at the time of earthquakes. Distant earthquakes may even increase the permeability in faults. Most of these hydrological observations can be explained by some form of permeability increase. Here we use the response of water well levels to solid Earth tides to measure permeability over a 20-year period. At the time of each of seven earthquakes in Southern California, we observe transient changes of up to 24 degrees in the phase of the water level response to the dilatational volumetric strain of the semidiurnal tidal components of wells at the Pi?on Flat Observatory in Southern California. After the earthquakes, the phase gradually returns to the background value at a rate of less than 0.1 degrees per day. We use a model of axisymmetric flow driven by an imposed head oscillation through a single, laterally extensive, confined, homogeneous and isotropic aquifer to relate the phase response to aquifer properties. We interpret the changes in phase response as due to changes in permeability. At the time of the earthquakes, the permeability at the site increases by a factor as high as three. The permeability increase depends roughly linearly on the amplitude of seismic-wave peak ground velocity in the range of 0.21-2.1 cm s(-1). Such permeability increases are of interest to hydrologists and oil reservoir engineers as they affect fluid flow and might determine long-term evolution of hydrological and oil-bearing systems. They may also be interesting to seismologists, as the resulting pore pressure changes can affect earthquakes by changing normal stresses on faults.