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.     

流场中复杂液滴的变形运动与吸附

液滴动力学是多相流热物理学的重要基础研究方向.随着科学研究的逐步深入和工业技术的不断发展,人们发现液滴的界面可由多种物质分子组成且可出现复杂的结构,如石油工程中表面活性剂、固体颗粒等物质吸附于油水液滴界面,细胞等生物液滴由具有复杂分子组成和结构的膜包裹等.研究发现复杂的分子组成和结构使液滴界面具有剪切弹性、面积扩张弹性、抗弯特性等显著不同于普通液滴表面张力的力学性质,而复杂的界面力与流场黏性力、壁面物理化学吸附力等相互耦合导致液滴在流场中展现复杂的变形、运动、吸附等动力学行为.本文介绍了复杂液滴界面的力学性质及其模型描述,综述了近年来关于流场中复杂界面液滴的变形、运动、吸附行为的研究进展,并给出了后续研究的建议.     

节理岩体的本构模型与强度理论

岩体中广泛分布的宏观裂隙(节理)使岩体成为一种具有显著各向异性的非连续介质。建立节理岩体的本构模型与强度理论是岩体力学理论研究的一个热点和难题。虽然近年来一些学者引入了损伤力学的理论,但损伤力学是在对含有张性微观损伤(裂纹)的介质研究中发展起来的,而对常常处于受压状态的含闭合节理网络的岩体不太适用。尽管Kyoya等引入了两个参数C_v与C_s来加以修正,但如何确定这两个系数的表达式和数值又成为新的困难。     

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.     

圆薄板的弹塑性弯曲和皱曲

一、引言 圆薄板是工程中广泛应用的基本构件,同时又是具有双向曲率变形形态的最简单的平面应力力学模型。因此,对圆薄板的基本力学性质的研究历来很受重视,也取得了很多成果。但     

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     

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     

物理化学力学——一个新的知识领域

在各种固体的各种性质中,在外力作用下抵抗破坏和变形的力学性质,如强度、塑性、弹性等,占有特殊地位。这些力学性质直接与物体的结构,与在物体中作用着的分子内聚力和热运动特性有关。固体的强度、塑性和弹性,是判断它用来作为建筑和结构材料、建筑构件、机器和机械零件的可能性的主要而又最有特征的性质。如果不是首先依靠对于材料的力学性质的     

岩坡优势面分析及其专家系统研究

岩坡失稳是一种影响大多发性强的地质灾害,它的研究有着巨大的理论和实际意义。一般认为岩体中的结构面是影响岩坡稳定性的重要因素。本文作者研究认为在诸结构面中,优势面是对岩体稳定性和对气液介质起控制作用的最重要的结构面。通过十多年的研究和实践形成了一套具有特色的岩土工程优势面分析原理和方法。为了深化研究和推广应用,又研制了岩坡稳定性优势面分析专家系统(ROPP系统),二者于1992年底先后通过正式鉴定。专家们给予了高度评价和鼓励,认为岩坡优势面理论是先进的,ROPP系统有重要的实用价值。     

基于CT成像和数字体图像相关法的岩石内部变形场量测方法的研究进展

在采矿工程、边坡工程、隧道工程、水利水电工程及新兴的岩体工程如深埋油气储库、地下核废料处置库、地热开发等生产开发过程中,岩石是主要工程对象.直观观测与定量表征应力场、渗流场和温度场等多物理场耦合作用下岩石内部非连续结构演化始终是岩石力学重要和具有挑战性的研究内容.高精度微CT能够在微细观甚至纳米尺度上观测岩石内部结构,通过与数字体图像相关法结合,可实现岩石内部变形场的透明可视化与定量解析,为岩石的非连续结构与多物理场效应的透明解析和推演提供了新的有效途径.本文回顾了近年来微焦点CT在岩石内部结构检测、数字岩心和内部变形场量测方面的应用,详细阐述了CT原位扫描实验与数字体图像相关法的原理及主要进展,分析了岩石微细观结构对应变场测量精度的影响及数字体图像相关法在岩石内部变形测量中的典型应用,探讨了数字体图像相关法测量岩石内部变形场面临的挑战.     

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.     

采暖建筑地基融区的最大融深和稳定时间的计算

采暖建筑地基融区的形成、状态和变化规律,是工程冻土学急待解决的关键课题之一。这是因为不仅它本身为一个量大面广的实践任务,而且它的研究对冻土应用热工理论的发展具有普遍的指导意义。就冻土上的建筑物而言,地基土的温度-冻融过程是其力学(地基、基础及上部结构)稳定状况的决定性因素,而它也使传统的建筑热工(围护结构、暖通及采光)条件复杂化。为此,这一课题引起了国内外冻土学研究者的极大兴趣和重视。     

多相渗流研究的近况和展望

渗流力学是现代流体力学的一个分枝,它是研究流体在孔隙介质中运动规律的学科。渗流力学也是多种工程技术的重要理论基础,诸如石油和天然气开采、土壤改良和水利工程、地下水的开发和人工储气库、水文地质和水文勘探、铁道工程及煤矿开采,甚至化工、陶瓷、冶金等工程技术,无一不     

低温量热原理及在材料研究中的应用

低温量热技术是测量凝聚态物质比热性质的实验方法,而比热是物质最重要的基础热力学性质.通过比热测量与研究,不仅能够获取物质熵、焓和吉布斯自由能等基础热力学函数,还可以用于研究和理解晶格振动、金属、超导、电子及原子核磁性、稀释磁系统、结构相变等具有重要理论与应用研究价值的科学问题.本文结合当前众多新兴功能材料对其热力学性质研究的迫切需求,详细介绍了比热的基本含义以及测量凝聚态物质比热的主要量热方法,并举例说明了低温量热技术在材料热力学性质研究中的应用.     

反映理论力学重大发展的《现代应用动力学》

自牛顿奠定了经典力学的基础之后,在十八、十九世纪,拉格朗日和哈密顿又建立了分析力学,但是,此后理论力学的发展很缓慢,二十世纪六十年代以来,特别是航天技术的发展,给理论力学提出了一系列新的重大课题,在现代科学和工程问题中,力学     

结晶岩区裂隙水水动力环境的地球化学与同位素标记

近年来,在世界各地结晶岩区开展的核废料地质处置、成矿作用模拟、超深地质钻探等项研究,极大地发展了结晶岩区地质流体的起源、物理化学性质、成矿作用等方面的基础理论。同时,裂隙岩体水力学研究,因涉及工程建设项目中的大量实际课题,也引起了广泛关注。 迄今为止,在建立裂隙岩体渗流模型时,极少利用水化学和同位素资料。而我们在贝加尔裂谷带和山西裂谷系的研究表明,这两方面的资料可提供有关裂隙水运动特征的重要信息。     

Renshou County Jinfeng Village, Sichuan Province, the proposed communication base station engineering geological assessment of

文章查明了四川省眉山市仁寿县金凤村拟建通信基站场地有无影响工程稳定的不良地质作用,及其成因、类型、分布范围、发展趋势及危害程度；还查明了地层结构和岩土力学性质,并评价了地基土承载力；调查了场地地下水的埋藏情况、类型、水位及变化.并根据场地工程地质条件和本地工程经验,提出了地基基础方案建议.     

新型航天器发展对力学学科的挑战

航天工程研制与力学学科发展关系紧密,相互促进.分析新型航天器研制所面临的工程难题及其对力学学科提出的新挑战,并对这些力学问题加以研究与工程转化,对促进我国航天科技的快速发展具有重要作用.本文针对重型运载火箭、大型空间飞行器、可重复使用运载器及临近空间高超声速飞行器4类典型新型航天器,在分析其主要技术特点和工程研制难题的基础上,总结归纳出对力学学科问题的挑战,提出了当前及未来在力学领域内需要重点关注的热点问题及相关建议,以促进新型航天器与力学基础学科的共同发展.     

关于基于Galerkin截断的粘弹性结构动力学行为研究

随着高聚物材料和复合材料的广泛采用以及岩土力学、地质力学和生物力学的迅速发展,粘弹性理论的研究愈来愈受到重视,成为连续介质力学的重要组成部分.结构稳定性问题是力学系统稳定性研究的一个重要方面,特别是混沌和分岔等非线性动力学理论的发展为结构稳定性的研究提供了新的方法和观点,而结构稳定性问题也为非线性动力学的研究提供了物理和工程背景.Galerkin方法是一种广泛适用而又不失简洁的简化连续系统动力学数学模型的途径.本文综述了采用Galerkin方法分析粘弹性结构动力学行为的进展.分别总结了基于Galerkin截断研究粘弹性结构的稳定性和粘弹性结构混沌运动的成果.最后对研究前景进行了展望.     

袖里乾坤:巴基管中的铅

据今年1月28日出版的英国《自然》杂志报道,日本电气公司基础研究室的两位科学家Pulickel Ajayan和Sumio Iijima在细微的碳巴基管中填进了铅元素,从而制成了迄今世界上最细的丝。这种丝只有两三个原子那么粗,而且填充进巴基管的铅呈现出一种过去从未见过的结构,这种丝也可能呈现出不寻常的力学和电学性质。人们可借此了解物质处于极其有限的空间中时的性质,因此立即引起了国际科学界的广泛兴趣。巴基管是由一些同心的圆柱形管状结构叠