基于数字图像相关和声发射的岩质锁固段破坏试验研究

针对突发性强、隐蔽性强、监测预警难的锁固段型岩质滑坡,开展了对该类滑坡稳定性起关键控制作用的“锁固段”物理模型试验研究。首先,构建 “三段式”锁固段均质物理模型,采用声发射(Acoustic Emission, AE)和数字图像相关技术(Digital Image Correlation, DIC)捕获锁固段模型变形破坏全过程的微破裂事件AE信号和高清数字图像。其次,结合声发射b值统计分析和DIC数字图像微应变定量分析锁固段表面裂纹的萌生、扩展和演化,查明锁固段损伤破裂的时空演化规律。最后,采用高斯混合模型(GMM)对锁固段微破裂模式进行非监督聚类分析,并采用支持向量机(SVM)建立微破裂模式分类依据。结果表明：(1)锁固段变形破坏过程的声发射b值曲线具有明显的阶段性,且有明显的破坏前兆特征;(2)内部微破裂的孕育发展到一定阶段出现大裂纹扩展,释放频率更低、幅度更大的高能量信号,可作为其破坏前兆;(3)声发射信号蕴含破裂的丰富信息,GMM可实现微破裂机制(张拉和剪切)的分类,具备高RA和低AF特征的剪切破裂声发射信号的高频出现也可作为其破坏前兆。     

探讨与汶川地震有关的焦点科学问题

基于孕震断层多锁固段脆性破裂理论和新划定的3.6版汶川地震区,再次探讨了与2008年汶川地震有关的若干科学问题,包括该震是否为主震?该震、2013年芦山MS7.0地震、2017年九寨沟M_S7.0地震之间关系?该震是否存在复发周期?该震发生前是否存在显著物理前兆?该震与紫坪铺水库之间关系?研究结果表明:汶川地震并非汶川地震区当前地震周期主震,未来将发生MS8.0~8.3标志性地震;2013年芦山地震和2017年九寨沟地震有直接联系且均与汶川地震密切相关,两者同为下一次标志性地震前的两次显著预震;汶川地震区标志性地震及其未来主震是否存在复发周期目前尚不能作出明确判断;在汶川地震前,由于自1995年12月18日后其震源体的物理状态长期保持近似不变,故不可能观测到显著的中长期与短临物理前兆;紫坪铺水库对汶川地震孕育过程的影响很小,可以忽略。     

微地震事件震源机制求解技术

微地震技术是通过监测致密储层压裂改造产生的微地震波,用于评价分析压裂效果、指导压裂工艺优化的地球物理技术。根据微地震事件的震源机制解可以描述压裂过程中裂缝破裂情况,能够更好地分析水力压裂裂缝的延伸和展布特征。利用纵波初至来估算震源机制解是一种比较直接的反推震源性质及破裂过程的方法,但该方法对微地震监测数据的品质要求较高,既需要足够多的台站监测纵波信号,又要求纵波初至具有较高的信噪比。针对常规方法的不足,采用纵波和横波的能量比计算微地震震源机制解,即通过纵横波能量比值来判定压裂震源点是剪切性破裂还是拉张性破裂。将纵横波能量比方法与常规矩张量反演方法进行对比,两者计算结果具有较高的相关性,微地震监测实际数据验证了该方法的可行性和有效性。     

微地震震源地震波能量的计算方法

由工程爆破中普遍采用的质点峰值振动速度与炸药量和震源距关系的经验公式推导出质点峰值振动速度与震源能量和震源距关系的经验公式，并作为微震地震波能量衰减公式.在公式中引入地震波能量特征系数 K1描述震源能量与震源峰值振动速度之间的比例关系，并认为 K1主要与震源场地介质特征有关，而与爆破参数无关.通过校验炮数据的回归分析获取监测区域能量特征系数 K1.采用能量衰减模型，以微震事件各测点的峰值振动速度、震源距及 K1为已知量，以震源能量及衰减系数为回归参数进行回归计算，直接反演出震源能量.本文方法为震源能量计算提供了新的思路和方法.     

微地震震源地震波能量的计算方法

由工程爆破中普遍采用的质点峰值振动速度与炸药量和震源距关系的经验公式推导出质点峰值振动速度与震源能量和震源距关系的经验公式,并作为微震地震波能量衰减公式.在公式中引入地震波能量特征系数K1描述震源能量与震源峰值振动速度之间的比例关系,并认为K1主要与震源场地介质特征有关,而与爆破参数无关.通过校验炮数据的回归分析获取监测区域能量特征系数K1.采用能量衰减模型,以微震事件各测点的峰值振动速度、震源距及K1为已知量,以震源能量及衰减系数为回归参数进行回归计算,直接反演出震源能量.本文方法为震源能量计算提供了新的思路和方法.     

北山花岗岩热-力耦合力学特性及损伤本构模型研究

为了研究北山花岗岩在热-力耦合作用下的力学特性,进行了实时高温状态下北山花岗岩的单轴压缩及声发射试验,得到了能量计数率和能量累计数参数与应力-应变关系曲线;提出了由声发射量表征的力损伤变量和由弹性模量表征的热损伤变量,然后根据这两个损伤变量建立了北山花岗岩热-力耦合损伤本构模型。研究表明:北山花岗岩声发射曲线与应力-应变曲线吻合得较好,主要分为平静段、上升段、峰值段3个阶段,声发射信号都较为集中在应力-应变曲线突变点,表征了岩石内部能量的释放和损伤的产生;热-力耦合损伤本构模型理论曲线与试验曲线变化规律较为一致,理论曲线较好地反映了实时高温状态下花岗岩由脆性向塑形的转化过程。     

应用岩性统计法定量分析沉积相——以陕北地区延长组长8段为例

为了提高沉积相判识的准确性和客观性,应用岩性统计法定量分析了陕北地区延长组长8段沉积相。以传统的沉积相分析为基础,统计了各类沉积微相的岩性、厚度、厚度比、层比等数据,分析优选了沉积相敏感参数,建立了砂质岩、泥质岩厚度比-层比定量判识图版。通过传统沉积相分析验证,其准确率在70%以上,表明利用岩性统计法定量分析沉积相是可行的。     

利用相对反投影方法对2010年Mw 8.8级智利地震破裂过程成像

基于美国流动台网的三分量远震P波资料,利用相对反投影方法,对2010年2月27日Mw 8.8智利地震的破裂过程成像。根据美国地质调查局(USGS)给出的震源参数及源区地质资料,设定一个小倾角断层面。将远震P波反投影至该断层面上,获取震源破裂过程。结果表明,智利地震破裂由3个子事件组成,破裂长度至少为513 km,宽度至少为100 km。破裂从震中开始向北方和南方两个方向双侧扩展,但北侧的破裂明显强于南侧。北侧的破裂长度约为340 km,破裂持续时间约125 s,破裂速度约为2.87 km/s;而南侧破裂长度约为173 km,破裂持续时间约99 s,破裂速度约为1.84 km/s。另外,北侧两个子事件的能量释放高峰分别出现在破裂开始之后16 s和79 s,与初始破裂点的距离分别为75 km和230 km。南侧子事件的能量释放高峰出现时刻为80 s,与初始破裂点的距离为145 km。智利地震在破裂过程中可能受到了破裂区域的障碍体影响。     

基于MTS-AE单轴压缩下的煤岩损伤特征

基于MTS-AE单轴压缩条件下,对煤岩损伤、变形与破裂过程进行了测试;运用损伤变量理论,分析单轴压条件下煤样损伤破裂阶段的声发射能量-应力/应变参数与损伤变量之间的内在联系与特征规律。研究结果可对现场安全开采提供一定的理论指导。     

基于能量原理的页岩损伤破裂研究

岩石变形破坏过程本质上是能量耗散的损伤演化过程.为研究页岩压缩变形及损伤破裂特征,本文建立了基于轴向应变的损伤变量,并将其引入基于损伤能量释放率建立的损伤演化方程.结合不同层理角度页岩单轴循环荷载试验结果,验证了该损伤演化方程可用于描述单轴循环荷载下页岩损伤演化过程.在此基础上,定义了可用于定量评价页岩压裂缝网复杂程度的新指标C_A.通过计算与不同页岩试样破裂形态相应的C_A,发现C_A与页岩破裂形态的复杂程度具有较好的正相关性,可作为评价页岩压裂效果的指标.此外,C_A的计算结果表明,加载方向和页岩原生层理面的夹角越大,对应的岩石试样破裂形态越复杂.     

基于模态应变能的不同损伤指标对比

为解决工程结构的多损伤识别问题,对基于模态应变能的不同损伤指标方法进行了对比分析和研究。首先,描述了3种损伤指标,即模态应变能变化指标( MSECI)、模态应变能耗散率指标( MSECRI)和模态应变能基指标( MSEBI);然后借鉴模态应变能耗散率指标的建立原理,通过对刚度矩阵的修正,建立相应的能量等效方程,并提取了一种模态应变能等效指标( MSEEI );最后对4种应变能损伤指标进行了对比研究,并考虑了测量噪声的影响。数值仿真结果表明,模态应变能基指标可以较好地识别结构的损伤位置,模态应变能等效指标则不仅可以有效地识别结构的损伤位置,而且可以较为精确地识别结构的损伤程度。     

动车组辅助电源装置故障分析与试验研究

为解决高速动车组行车途中发生车头照明灯熄灭不能重新自启状况，在排除高压供电线、380 V 母线、 负载侧影响后，将故障原因锁定在110 V 母线系统及网络控制系统使断路器跳闸; 综合运用计算机控制、变频 调压、传感器测量等技术，结合上位机控制，搭建成一套测试系统，经验证，该系统能快速寻找出故障源。     

脆性材料斜裂纹断裂与损伤耦合分析

对单向拉伸的斜裂纹,应用西多霍夫损伤模型和断裂力学耦合分析方法,推导出脆性材料斜裂纹损伤区与断裂区的边界方程,确定了脆性材料斜裂纹初始损伤区和断裂区的径向尺寸.提出了裂尖断裂区内径向应变能的概念,并建立了基于此概念上的裂纹扩展准则,即裂尖断裂区内径向最小应变能(RMSE)判据,从而确定了脆性材料斜裂纹在断裂区边界上的开裂角.最后确定了不同裂纹倾角起裂点的坐标.     

钢铁企业电力生产端优化模型

在确保能源稳定供应和正常生产安全进行的前提下，利用数学规划方法，建立了考虑富余煤气在缓冲用户之间的优化分配和蒸汽在生产设备之间的生产调度的动态数学优化模型.应用此优化模型，可以有效提高电力网络生产量的准确度，充分利用二次能源和余热余能，实现电力生产结构的优化与外购的合理化，进而能有效地减少煤气、蒸汽的放散，节约能源，降低企业生产成本.     

煤样巴西劈裂试验声发射能量幂律分布规律

为了研究煤拉伸破坏过程中声发射能量分布规律,以及采用平均场理论的纤维束模型在煤拉伸破坏过程中声发射特征数值模拟的适用性,对原煤进行不同加载速率下的巴西劈裂试验.结果表明,煤样抗拉试验中声发射能量概率密度分布符合幂律分布,其幂律分布指数与平均场理论模型的预测分布指数相近;不同时间区间的声发射能量概率密度分布也满足幂律分布;试验结果与采用平均场理论纤维束模型数值模拟结果相符,为纤维束模型参数确定提供了依据.     

节理千枚岩能量传递与动力学特性

采用SHPB装置研究不同节理倾角千枚岩在同一冲击速度下的能量传递规律和强度衰减特征，分析干燥与饱和状态下节理千枚岩的动力学特性.结果表明:节理倾角0°时强度最大，60°时强度最小，饱和状态下千枚岩峰值动强度降低，延性增强；千枚岩的反射能显著大于透射能，且随着节理倾角变化，两者增长变化规律相反；饱和状态下反射能和透射能达到稳定阶段出现时间滞后现象；随着节理倾角的增大，千枚岩反射能比先增后减，透射能比、耗散能比则变化相反，倾角60°时反射能比最大，透射能比、耗散能比最小；随着节理倾角的增长，千枚岩破坏耗能与峰值强度均呈U型分布.     

弯曲直梁回弹最小势能原理及其有限元法

运用弯曲成形直梁的回弹最小势能原理，导出了计算直梁弯曲成形回弹量的有限元求解方程，并用相应的有限元程序计算了悬臂梁受分布载荷后的回弹量，与其它方法及ANSYS软件计算结果进行了比较。结果证明了弯曲成形直梁回弹最小势能原理及弯曲成形直梁回弹有限元法的正确性。     

罗氏沼虾胚胎发育过程中的脂类变化

采用生物化学方法测定了罗氏沼虾胚胎发育过程中脂类含量和脂肪酸的组成.结果表明：随着胚胎的发育，总脂及中性脂含量明显下降，而磷脂含量趋于稳定，保持在一定水平.脂类在罗氏沼虾胚胎发育中除部分形成组织器官的组成成分外，主要起提供能量的作用.在脂肪酸组成上，胚胎中含量较高的饱和脂肪酸(SFA)有C14:0，C16:0，C18:0，单不饱和脂肪酸(MUFA)有C16:1n-6，C18:1n-9，多不饱和脂肪酸(PUFA)有C18:2n-6，C20:4n-6 (ARA)以及n-3系列的高不饱和脂肪酸(ω-3HUFA) C18:3n-3，C20:5n-3 (EPA)和C22:6n-3(DHA).C18:1n-9和C16:0在罗氏沼虾胚胎发育各时期均占较高比例，是整个胚胎发育期间能量的主要提供者.在胚胎发育的不同时期，作为主要能源的脂肪酸不同.饱和脂肪酸和单不饱和脂肪酸在从受精卵期到原肠期是主要能源，单不饱和脂肪酸在从囊胚期到无节幼体期是主要的能源，多不饱和脂肪酸是从无节幼体期到溞状幼体期的主要能源.     

拓扑结构在钢铁企业发电节点网络的应用

以钢铁企业电力能源管理为背景,应用拓扑学知识建立了钢铁企业的分布式发电节点网络结构,给出了网络拓扑结构的评价体系,提出了网络结构的优化原则.分析表明,节点(指干熄焦发电、燃气蒸汽联合循环发电机组(CCPP)、高炉)之间和各自设备蒸汽管道、煤气管道的距离越短越好,干熄焦设备、CCPP、高炉设备的地理位置应在一条直线上.依据优化原则得出最适合钢铁企业的6种发电节点网络的拓扑结构,实现了结构空间上的优化,进而为企业降低了能源消耗,减少了电力经济成本.     

城市点源大气污染物总量分配方法及其进展

城市点源大气污染物总量分配方法根据其基本原理的不同,可分为等比例削减法、 基于环境质量目标的分配方法、基于一定基准的分配方法和基于经济指标的分配方法和优化 模型等。作者综述了目前各个分配方法的基本原理和应用条件,并指出其优缺点和适用范围。