土洞演化过程中路基变形的响应分析

为了分析隐伏土洞演化对路基变形的影响,基于已有公路路基土洞的塌陷实例调研分析,提出土洞具有"圆柱状塌陷"及"漏斗状塌陷"2种演化模式;分别利用极限平衡理论和普氏平衡拱理论推导2种土洞演化模式的临界塌陷高度,结合FLAC3D软件分析土洞在演化过程中路基的变形及塌陷规律。研究结果表明:圆柱状土洞临界塌陷高度主要由覆盖土层强度、土体重度、土洞断面面积以及车辆附加荷载等因素决定;漏斗状土洞的临界塌陷高度主要由土体内摩擦角、土体坚固系数、初始土洞半径等因素决定;路基在土洞演化过程中经历稳定、基本稳定、临界塌陷及塌陷等过程;在路基土洞完全塌陷之前,路基表面的倾斜变形值超过允许标准值。     

堰塞坝溃坝研究综述

堰塞坝溃坝是一种遍及世界的地质灾害事件,堰塞坝溃坝研究的目的是减少堰塞坝对下游人民生命财产安全、交通道路和生态环境的威胁。目前对堰塞坝溃坝研究的焦点主要集中在溃坝模式、溃坝模型、溃坝过程、溃坝机理和溃坝洪水等5个方面。回顾和总结中外有关堰塞坝溃坝问题的发展历程和已取得的研究成果,对堰塞坝溃坝模式、溃坝模型、溃坝过程、溃坝机理和溃坝洪水5个方面的研究现状进行了简要的概述,并提出了堰塞坝溃坝问题需要进一步研究的重点方向:将目前的溃坝模型分类,每一类别的模型要确定它所适用的堰塞坝类型,并对模型进行修正,以得到更加精确、可靠的溃坝模型;建立一种能够快速得到堰塞坝外部几何形态和内部物质组成结构的方法,为溃坝模型提供合理的参数;开展大尺度或原型堰塞坝溃决试验;构建一种可以精确预测堰塞坝溃坝问题的预警系统。     

“三阶段法”应对灾害毒理学事件

1灾害毒理学事件 灾害毒理学事件是指源于地球内部物理化学演化、外部自然和人为因素,在一定场所和时间段内,外源物或有毒副作用物质通过累积或突发的超过其临界闻值对生物体或环境产生有害影响,并超过承灾体承灾能力造成较大人员伤亡、经济损失和生态环境破坏的事件.     

新疆北部石炭系火山岩储层特征、演化及成因模式

通过岩心观察、薄片鉴定,对新疆北部石炭系火山岩储集空间类型进行划分.依据火山岩岩性岩相分类及火山岩储层孔隙类型、演化模式以及储层物性控制因素的差异,建立了火山岩储层孔隙演化模式.依据后生成岩作用的不同,建立了火山岩储层成因模式.结果表明:该区火山岩储集空间可以划分为4种原生孔隙、4种次生孔隙和4种裂缝类型.火山岩可归纳为4种:基性-中性溢流相的玄武岩和安山岩、中酸性溢流相的英安岩和流纹质英安岩、爆发相的火山角砾岩和爆发相的凝灰岩.分别建立了基性-中性溢流相的玄武岩、安山岩储层和爆发相火山角砾岩储层孔隙演化模式.建立了风化壳型火山岩储层和内幕型火山岩储层2种火山岩储层的成因模式.这2类储层早期都经历了成岩作用阶段的冷凝作用、火山活动后期的热液作用以及火山喷发间歇期的表生作用,后期由于构造作用、埋藏作用的不同产生分化.     

水砂混相流运动的CIP-DEM耦合数值模型

为建立精确模拟水砂混合流(如:挟砂溃坝溢流)问题的数值计算方法,提出了模拟固液混相流运动的垂向二维CIPDEM法耦合数值计算模型。模型采用CIP(constrained interpolation profile scheme)法求解描述水体运动的Navier-Stokes流体运动方程,采用DEM(discrete element method)法求解描述泥沙粒子团运动的牛顿力学方程;并通过水砂间的相互作用关系将水-砂运动进行耦合。通过分别对溃坝溢流和砂体下落的单相体运动进行数值模拟并与前人的实验结果进行对比,验证了CIP法流体计算模型和DEM法砂体计算模型妥当。在此基础上,采用所建立的CIP-DEM水砂耦合数值计算模型对干床面上的挟砂溃坝溢流问题进行了数值模拟,计算得出的挟砂溃坝溢流中的水、砂运动形态和运动过程与Zhang(2009)等的实验结果吻合良好,表明提出的CIP-DEM耦合模型在对具有大自由表面变形的水砂运动问题的模拟中具有较好的适用性。     

溃坝生命损失评估模型研究

鉴于溃坝生命损失评估的复杂性,借鉴国内外生命损失评估的相关研究成果,研究溃坝时警报与撤离过程,建立了评估暴露人口数量的警报与撤离模型以及死亡率评估模型;基于我国历史溃坝调查资料,提出以溃坝洪水特征为依据的淹没范围分区思想,建立了淹没区划标准及相应死亡率函数,提出适用于我国的溃坝生命损失评估方法及估算公式。实例应用表明,该方法及估算公式能比较客观地评估我国的溃坝生命损失情况。     

基于非对称作用的二维优化速度改进模型

【目的】通过分析行人流非对称作用的二维优化速度改进模型的稳定性,探讨行人交通流拥堵的临界行为。【方法】在二维优化速度模型基础上,用非对称作用力函数形式代替原来的对称力函数,并考虑后方行人的作用强度,提出一个改进的二维优化速度模型。【结果】通过线性稳定性分析得出沿φ=0,π/6,π/3,π/2方向传播的横波模式和纵波模式的稳定性条件,以及改进后的模型相图。在扰动波沿x轴传播的情况下,行人流的稳定性与敏感性系数a、行人间的距离r以及后方行人的作用强度λ同时相关;在其它情况下,稳定性条件都只与行人间的距离r有关。改进的模型中沿着x轴方向传播的纵波模式的临界曲线沿着r轴向左移动,且临界曲线下方的区域变得更小;而沿着x轴方向传播的横波模式的临界曲线沿着r轴向右移动,且临界曲线下方的区域变大。【结论】后方行人的作用强度对行人交通拥堵有较大的影响。     

溃坝波在弯曲河道中传播的二维数值模拟

为分析溃坝波在天然弯曲河道中传播的特点,建立了跟踪河道走向的正交曲线坐标系,并通过坐标变换、简化和水深积分推导出了曲线坐标系下的二维浅水方程.利用能较好地适应水流间断性质的Godunov差分格式,对控制方程在二维矩形区域上进行离散求解,模拟溃坝波在不同弯曲度弯道中的传播过程.结果表明,该模型能够简便、快速、有效地模拟弯道溃坝波的传播,河道的弯曲会对溃坝波传播的速度以及水面形态产生影响.     

鄱阳湖区洪水灾害损失与社会经济发展关系的研究

该文分析了鄱阳湖区社会经济发展现状,并绘制了1995~2004年10年间GDP增长曲线图.结果表明,一次特大型或偏大型洪水对湖区内的社会经济发展产生较大的影响;运用洪水灾害损失评估模型计算出洪水灾害损失值,并绘制洪水灾害损失增长曲线图和洪水灾害损失与GDP比值曲线图,经分析得出防洪能力的提高可以减少洪水灾害的相对经济损失,而且当防洪能力提高到一定程度后,洪水灾害绝对经济损失也可能得到控制.然后,运用皮尔曲线得出典型洪水灾害直接经济损失增长曲线.     

溃坝洪水演进的数值模拟

开发了溃坝洪水演进数值模型,对模型控制方程采用有限体积法进行空间离散,采用具有总变差减小特性的MacCormack预测-校正格式进行时间离散.采用非规则局部不连续网格划分计算区域,增强了模型对复杂地形的适应能力;具有总变差减小特性的数值格式使模型具备了强大的间断波捕捉能力,并消除了模型稳定性对人工黏性的依赖;基于单元属性与基于界面属性的动边界处理技术使模型能合理地模拟非恒定性强、干湿变动剧烈的水陆边界.实际算例表明：模型在强非恒定流状态下具有稳定性及守恒性,可作为溃坝洪水预报及其灾害防范的有力工具.     

跨临界CO2蒸气压缩/喷射制冷循环的数值分析

为了更合理的描述喷射器扩压室内的压力变化特性,对已有的跨临界CO2蒸气压缩/喷射制冷循环的热力学模型做了改进,并对扩压室新定义了一种压力系数ηd。建立了相应的数学模型并进行数值模拟,考察了该压力系数ηd 对制冷循环喷射系数和系统性能系数COP的影响,其结果与常规的扩压效率ηk 的影响作用有很好的一致性,说明所改进的热力学模型是可行的;应用该模型分析了压力系数对相关重要参数的影响,结果表明：随压力系数的增大,喷射系数基本不变;COP、压缩机进口温度、喷射器的增压比和喷射器效率增大;压缩机出口温度和压缩比减小;当工作流体压力为9 MPa时,相关参数发生了显著的变化。该压力系数取决于系统喷射器扩压室进出口的压力,方便测量确定。研究方法能够为跨临界CO2蒸气压缩/喷射制冷循环的性能分析提供有益参考。     

正向风作用下的对开口腔室火灾行为

为了系统揭示正向风作用下对开口腔室火灾行为的演化机理，该文建立了更符合实际的腔室火灾场景，开展了相应的数值模拟和理论分析，研究了正向风风速对迎风侧、背风侧的火溢流行为、腔室内部温度以及腔室气体流动方式的影响。结果表明：随着风速的增加，通风控制下腔室迎风侧的火溢流会逐渐消失。之后，背风侧的火溢流也会逐渐消失。火溢流发生的临界判据为全局当量比等于0.645。当全局当量比小于等于0.645时，燃烧只发生在腔室内部；当全局当量比大于0.645时，腔室外部开始出现火溢流。在燃料控制状态下，腔室内部的平均温度随着风速的增大不断降低。结合腔室内外的能量守恒方程，通过量纲分析，建立了正向风作用下燃料控制状态腔室内平均温升模型。基于迎风侧和背风侧与腔室内的压差，建立了腔室气体由双向流动转化为单向流动的临界风速表达式。当风速小于临界风速时，腔室两侧开口气流存在双向流动；当风速大于等于临界风速时，腔室两侧开口气流为单向流动。     

基于情景时空演化的暴雨灾害应急决策方法

暴雨灾害具有影响大、次生衍生事件多、应急处置难度大等特点.该文从孕灾环境的角度研究暴雨灾害演化过程,针对暴雨灾害典型的时空分布特点,应用Markov决策过程理论,提出了基于情秉时空演化的暴雨灾害应急决策方法.通过分析单一空间下暴雨和承灾体的演化过程,以及采取不同应急响应措施对灾害演化的影响,得到最小灾害损失下的最优决策...     

冰湖溃决模式对下游洪水过程的影响

作为西藏地区冰川灾害之一的冰湖溃决洪水,具有范围广、持续时间长、危害大并经常伴随有泥石流等特点。以西藏年楚河流域的典型危险性冰湖——黄湖及其下游区域为研究对象,经过实地调查,获得了相关的水文气象特性和地形、地貌等特征信息。基于数字高程模型(DEM)的地形数据和矩形网格,采用二维溃坝洪水演进数值模型,进行了模型的率定和不同溃决模式下的洪水演进模拟。结果表明:上游近溃口河道,不同溃决模式对洪峰流量、洪水最大水深和洪水最大流速影响较大;中下游河道,不同溃决模式对其影响相对较小。上游近溃口河道,小溃口工况的洪峰流量大于大溃口工况的洪峰流量,逐渐溃决工况的洪峰流量小于瞬时溃决工况的洪峰流量;中下游河道,小溃口逐渐溃坝的洪峰流量最大。一旦洪水发生,最大淹没面积约为88.30km2,溃决洪水到达江孜的时间约为33h,江孜处的洪峰流量约为1 777m3/s,大于江孜地区暴雨洪水万年一遇洪峰流量1 000m3/s。根据预测结果做好预警工作,能一定程度上减小灾害损失。     

一个基于孔洞演化机制的韧性断裂预测模型

在韧性断裂中微观孔洞演化机制的基础上,提出了一个基于孔洞演化机制的非耦合型韧性断裂预测模型.模型充分考虑了两种典型的孔洞演化机制:孔洞的长大机制和孔洞的拉长扭转机制.该模型引入了三个具有不同物理意义的材料参数:材料对不同孔洞演化机制的敏感度、应力状态敏感度系数和材料的损伤阈值,并使用等效塑性应变增量表征其对韧性损伤累积过程的驱动作用.为了使模型可以更好地反映三维应力状态对材料韧性断裂性能的影响,将该模型从主应力空间转换到由应力三轴度、罗德参数和临界断裂应变构成的三维空间,得到了由模型确定的三维韧性断裂曲面,并研究了相关参数对三维韧性断裂曲面及平面应力二维韧性断裂曲线的影响.利用5083-O铝合金、TRIP690钢和Docol 600DL双相钢三个典型的轻质高强板材的韧性断裂数据验证了该模型对不同材料和不同应力状态的适用性和准确性.     

基于特征线法的车隧压缩波演化数值分析

为研究压缩波沿隧道传播演化的影响规律,采用考虑压缩波惯性效应和壁面摩擦效应的一维特征线法,建立了压缩波沿隧道传播演化的数值模型,通过一维平面波方程与实车测试两种方法共同验证了该模型的准确性。针对波前形状、车身波等、压力幅值关键因素,研究了初始压缩波沿隧道传播时,最大压力梯度的变化规律。在此基础上,进一步探讨分析了摩擦与气室阵列共同作用对压缩波波前演化的影响以及壁面摩擦的作用机理。结果表明：初始压缩波波形相同时,压缩波最大压力梯度随波前幅值的增大而增大;不同波形的初始压缩波沿隧道的演化规律不完全相同,但列车车身进入隧道所产生的车身波并不会影响压缩波波前的最大压力梯度;考虑壁面摩擦后,气室阵列对压缩波最大压力梯度的缓解效果有了进一步提高,壁面摩擦越大,缓解效果越显著。     

水平隧道火灾临界风速的理论模型

从热物理学的角度,分析烟气不会发生逆流的临界条件,建立控制隧道火灾烟气蔓延的临界风速理论模型.并通过隧道列车火灾的缩尺寸模型试验和数值模拟计算对水平隧道火灾临界风速进行研究,确定理论模型中的待定系数.将理论预测值与Wu和Bakar模型的预测值进行对比研究.研究结果表明:由该模型计算得到的临界风速与试验测试值较吻合,验证了理论模型的可靠性;Wu和Bakar的模型对油池火灾临界风速的预测值偏低,本文所建立的理论模型不适合预测火源功率较高工况下的临界风速.     

考虑空间不平稳的交通拥堵传播特性研究

基于城市道路交通拥堵的空间影响特征和传播规律对交通管理和诱导措施的重要作用,在分析城市道路交通流数据空间不平稳性的基础上,对空间Durbin模型进行改进,并据此提出一种道路交通拥堵传播特性分析方法.通过北京市的案例研究发现,改进模型对交通流的描述效果得到了显著提高;局部交通拥堵具有显著空间传播特性,且随空间范围扩大逐渐衰减;特别是当路网处于临界密度状态时（14：00左右）,局部拥堵的传播影响达到最大.因此,拥堵缓解措施应对路网临界密度状态及关键节点进行重点监控和疏导,以控制拥堵传播所造成的空间影响.     

WC-CMPS法对溃坝溢流问题的数值模拟

无网格粒子法(拉格朗日法)是计算流体力学领域最新一代的计算方法,由于不需要生成网格,无网格粒子法能够模拟任意形状的界面及其变形和碎裂,尤其适用于计算如溃坝溢流及波浪破碎等具有复杂自由表面运动的流体力学问题。其中,光滑粒子流体动力学方法(SPH)和移动粒子半隐式法(MPS)是无网格计算方法的典型代表。本文采用基于MPS法的修正弱可压缩移动粒子半隐式(Weakly Compressible Corrected Moving Particle Semi-implicit Method)法构建了用于求解自由表面流问题的数值计算模型,并用于模拟干床面与湿床面上的溃坝溢流问题。计算结果与实验结果的对比分析表明,采用基于WC-CMPS无网格法建立的数值计算模型对干、湿床面上溃坝溢流的溢流形态、水柱高度以及波前速度等均给出了良好的计算结果。     

CIP法在模拟大变形自由表面流问题中的应用

为探索能够精确模拟大变形自由表面流(如波浪破碎)问题的数值模拟方法,采用CIP(constrained interpolation profile Scheme)法建立了自由表面流数值计算模型;并以干床面、湿床面上的溃坝溢流为例,研究了CIP法在模拟具有大自由界面变形的气-液二相流问题中的应用。研究结果表明,通过采用CIP法对Navier-Stokes流体运动方程中对流项进行离散求解;对溃坝溢流问题的自由表面形态及压力分布均能给出良好的模拟结果。证明CIP法在对波浪破碎等大自由表面问题的模拟中具有较好的应用前景。