散粒体的自组织临界性与非均匀介质的元胞自动机模型

目前,普遍认为自组织临界性的发生与尺度效应和组织原则有关。尺度效应以各国开展的沙堆试验为基础,而组织原则未见有人讨论。首先,进行了不同级配的散粒体沙坡试验,发现散粒体自组织临界性与粒径的非均匀系数有关。随着非均匀系数的逐渐增大,散粒体呈现出不同的试验现象和统计结果,并且散粒体系统的动力行为由准周期到自组织临界性再到准周期进行演化。其次,设计了能够描述非均匀介质和体现非均匀系数的元胞自动机模型,即引入由于摩擦力造成的能量损耗作为表征沙粒表面不同粗糙度的物理量。通过调整能量损耗和半径的取值,可以进行不同非均匀系数、不同规模的元胞自动机数值模拟,其统计结果与真实散粒体沙堆试验相类似。通过沙堆试验和计算机模拟,发现组织原则与系统的鲁棒性和敏感性是否达到平衡有关。只有当非均匀散粒体维持整体的鲁棒性和敏感性的平衡时,才可能突破尺度局限,使大尺度的系统仍呈现自组织临界性;但当非均匀系数继续增大,使系统的鲁棒性占优,而敏感性消失或减弱,两者的平衡被破坏时,非均匀散粒体仍不能呈现自组织临界性现象。因此系统的鲁棒性和敏感性达到平衡是系统呈现自组织临界性现象的必要条件之一。     

三维离散单元法数值模拟中查找邻居元的一种新算法

将三维离散单元法(DEM)运用到模拟泥石流运动的计算中时，发现查找邻居元耗费大量时间和空间。为了克服缺点，文中提出了一种新的算法——链树图法，并对其原理、算法、运行时间和空间进行分析。通过与原算法盒子空间法的比较表明，新算法在运行时间和空间都明显优于原算法。     

基于元胞自动机的沙堆模型并行计算

为了研究大规模沙堆模型的自组织临界性,必须进行大量计算,为了克服原有串行计算技术浪费大量时间的缺点,引入并行计算技术。利用MPI消息传递和C语言,采用主从模式编程实现沙堆模型的并行算法。仿真实验结果表明：当模型格点总数不大时,并行计算的优势并不能很好地体现出来;但当模型规模增大到L≥200后,并行计算时间大大缩短,取得较好的加速比。将并行计算技术应用到二维沙堆模型,将会减少大规模模型的计算时间,提高计算效率,为下一步研究自组织临界性是否具有尺度效应提供可借鉴的经验。     

施工时序对边坡稳定性影响的离心模型试验及数值分析

不同施工时序对边坡稳定性有较大影响，应用离心模型试验和数值计算研究和分析不同施工时序对边坡变形破坏和应力场的影响。结果表明，开挖后及时支护程度越高，不但能减少边坡变形量，而且有利于边坡的稳定（试验中两级边坡开挖，及时支护比开挖完成后进行一次支护的最后破坏加速度提高14．15％；上级开挖后进行及时支护，向下级开挖后未进行及时支护，其最后破坏加速度比一次性支护提高8．49％）。及时支护程度越高，越有利于边坡稳定的作用机制，也可有效改善边坡坡面剪应力集中程度和最大剪应力的连通情况，并限制应力松弛程度；边坡上体的应力路径（应力历史）更加有利于边坡的稳定。另外，对于特别高大的边坡多级开挖，建议对上级开挖边坡进行临时支护，在开挖完成后再进行永久支护，这样既能发挥边坡的“新奥法”原理，又能避免因下级开挖应力调整而导致上级支护结构受力过大而失稳的影响，且支护成本可降低，该结论对于工程实践育一定的指导意义。     

蒋家沟流域非泥石流活动期的输沙特征

实测2008—2009年间蒋家沟非泥石流时期推移质和悬移质的总量,分析非泥石流时期蒋家沟的输沙特征,结果表明:非泥石流活动期推移质含量极大,年输沙量达3.6万t,相当于一次中等规模泥石流的固体物质总量;泥石流对推移质和悬移质含量影响很大,泥石流之后,河道内悬移质和推移质含量呈衰减趋势,其中悬移质呈负幂指数衰减y=y0exp(-bx),推移质衰减速度大于悬移质;推移质粒径范围雨季和旱季差别较大,悬移质则相对一致,悬移质和推移质粒径分布均满足对数高斯分布y=aexp(-(x-b)2/c2);悬移质具有良好的分形特征,能得到其分维值范围,并确定悬移质分形的无标度区的界限,即划分床沙质和冲泻质的临界粒径为16μm,大于和小于该粒径的颗粒组成均具有较好的分形特征。     

地震次生山地灾害对岷江干流都江堰－汶川段水电工程的影响

“5·12”汶川地震震级强、烈度大、波及面广、成灾重,震后诱发了大量的次生山地灾害,对山区城镇村庄、道路交通、水利水电工程和通讯基础设施等造成严重破坏。以都汶公路沿线为例,利用实地调查与遥感解译相结合的方法,研究地震诱发次生山地灾害的分布规律,通过对岷江上游重大水电工程的震害损失调查,分析崩塌滑坡、泥石流对水电工程度危害方式;在此基础上对沿线的37条泥石流沟进行危险度评价,其中属于高度危险的泥石流16条,中度危险的泥石流18条,这些泥石流造成严重的堵河危害;最后对水电工程恢复重建提出减灾措施。