坡面径流对斜坡散粒体稳定性影响的试验分析

坡面径流是松散介质斜坡上颗粒发生搬运滚动的水动力条件。为研究坡面径流对斜坡散粒体颗粒稳定性的影响,开展室内水槽冲刷试验。试验设置3种粒径和4种坡度,通过高清摄像捕获斜坡散粒体受水流冲刷起动过程,获得不同条件下颗粒冲刷起动的临界径流水深h_cr。实验结果表明：在同一粒径条件下,起动水深h_cr随着斜坡坡度的增大而减小;而在同一坡度条件下,起动水深h_cr随着粒径的增大,出现先增大后减小的情况,这主要是由于随着颗粒粒径的增大,坡体的渗透性增强,在水流的渗透作用下,颗粒更容易发生运移造成的。为合理解释实验现象,建立斜坡径流-渗流耦合模型来分析坡面径流条件下颗粒的稳定性变化情况,通过将水流的流速特征与土颗粒的受力起动特性结合起来,给出临界水深h_cr的理论表达式,其主要受颗粒粒径、颗粒比重、孔隙率、坡体渗透率和斜坡坡度等因素共同控制。通过将实验结果与计算结果进一步对比发现,在同一粒径区间内,临界水深h_cr的实测值与理论值均随坡度的增大而减小,而理论值与实测值之间的相对误差随坡度的增大而增大,但其均控制在35%以内,并对产生该误差的原因进行了分析。为修正实测值与计算值之间的误差,应用MATLAB的神经网络模块对数据进行拟合,建立含两个神经网络结构的临界水深h_cr修正公式,精度较高。     

薄层水流冲刷条件下斜坡土体的临界起动

斜坡土体侵蚀是丘陵地区和水库岸坡普遍存在的灾害现象,其主要动力因素是降雨或者波浪上爬产生的薄层水流对土体产生的冲刷剪切作用。为探索水流冲刷作用下的斜坡土体临界起动条件,采用自主研发的冲刷起动试验装置,开展斜坡土体的冲刷起动试验和理论研究。通过颗粒染色和高倍数电子显微等技术手段观测无黏性土颗粒的起动现象,确定了无黏性岸坡土体的起动模式与水流流速的相互关系;探索了不同干密度、不同黏粒含量及不同坡度与黏土斜坡临界起动流速的相互关系,土体的黏粒含量、干密度及坡度对黏性土体的起动流速影响较大,与干密度和土体坡度相比,黏粒含量对黏土斜坡的起动流速影响更为明显。验证了无黏性岸坡土体的临界起动方程,其中滚动起动流速方程具有较强的可靠性;基于黏土的起动模式构建了黏土斜坡的起动力学平衡方程,获得了黏土斜坡半经验半理论的起动流速方程,用试验结果求解了起动流速方程的相关参数,最终确定的起动流速公式与试验结果拟合度较好,同时验证了起动流速公式的可靠性。     

无充填周期性裂缝岩体的等效渗透系数（稿件编号：201600412）

为了研究无充填周期性裂缝岩体的渗流特性,建立了地下水流动分析模型,该模型假定裂缝和岩石交界面流速相等且剪应力连续。根据分析模型的边界条件,耦合Navier−Stokes方程和Brinkman-extended Darcy方程,推求出裂缝和岩石中水流的流速分布。结合线性Darcy定律,推导出无充填周期性裂缝岩体沿裂缝方向等效渗透系数的理论表达,该表达式揭示裂缝开度对等效渗透系数起控制作用。为进一步验证理论模型推求的成果,研制试验装置开展渗流试验。试验时用浇筑混凝土模拟岩石,用混凝土间缝隙模拟岩石裂缝。测得的平均渗透系数和理论计算得到的等效渗透系数在同一量级,且相差很小。试验结果验证了所推求等效渗透系数表达式的正确性和可靠性。     

黄土坡面水蚀因子对坡面侵蚀量的影响研究

以黄土坡面为研究对象,建立土壤侵蚀评价和预报模型,通过室内径流冲刷模拟试验,研究了坡面径流水深及流速的变化规律,分析了坡面径流水动力要素对坡面侵蚀量的影响。结果表明:在土壤侵蚀过程中,坡面径流水深和流速的变化极为复杂,具有时空分布多样性特点,但总体上随径流冲刷流量的增加而增大。通过分析坡面侵蚀量与水蚀因子的关系,建立了坡面侵蚀模型多元回归方程。     

基于非饱和土强度理论的土质边坡浅层破坏稳定性分析

基于非饱和土强度理论,建立边坡内单元土体达到临界破坏状态的判别方程,提出土质边坡浅层失稳由上缘张拉区、中间主滑动区和下缘挤压区组成的"上、下缘顺坡曲面"组合破坏模式;论证了采用对数螺旋线描述上、下缘滑动体破裂面形态的合理性,并采用极限平衡理论建立了适用于非饱和土质边坡浅层破坏的稳定性分析方法。结果表明:"上、下缘顺坡曲面"组合破坏稳定分析方法能够较好地反映滑坡深度zw与中间主滑动区范围L2之间的变化关系;对于饱和土质边坡,内摩擦角和边坡坡度对边坡稳定性的影响非常小,土体黏聚力的影响则要大得多;对于非饱和土质边坡,土体黏聚力和内摩擦角的减小及边坡坡度的增大均会显著减弱边坡浅层土体的稳定性;土质边坡处于临界状态(安全稳定系数FS=1.0)时,随着土体饱和度的增加潜在滑坡体的破裂面逐渐向浅层迁移,说明降雨入渗导致饱和度上升的土质边坡更容易发生浅层失稳破坏;对于有限长度的土质边坡,无限长斜坡稳定分析方法得到的稳定安全系数偏于保守,考虑了滑坡体上、下缘力学作用的组合破坏稳定分析方法更为合理准确。     

嵌入不透水球体复合多孔介质渗流场分析

嵌入不透水球体的复合多孔介质广泛存在于地下水渗流领域,由于不透水球体的影响,多孔介质中的水在流经不透水球体时发生绕流,且距离球体越近绕流现象越明显。为求解该复合介质的渗流场和等效渗透系数,在球坐标系下采用非线性Brinkman-extended Darcy方程,以无穷远处单向来流均匀和球面不滑移条件作为边界条件,求解出球体周围渗流流速与压强的解析解。分析该解析解表达式可知,此复合介质渗流场流速和压强分布与多孔介质基质的渗透率和地下水动力粘滞系数有关。在此基础上对渗流场流速进行积分,求出了Darcy流平均流速,并将平均流速表达式与Darcy公式表达式进行对比,得出等效渗透系数表达式,并且理论证明球体与多孔介质的相对尺寸是影响复合介质等效渗透系数的最主要因素。最后以一定级配的砂作为多孔介质基质,用直径分别为4cm、6cm、8cm的三种有机玻璃球体作为不透水球体,自制试验装置,开展了嵌入不透水球体复合多孔介质的常水头渗流试验。试验中控制多孔介质基质的压实度来保证其渗透系数基本不变,改变填充在多孔介质基质中的不透水球体进行渗流试验,对每一个不透水球体分别进行三组试验,取平均值作为试验结果。试验结果与理论计算的等效渗透系数值误差较小,验证了所推求嵌入不透水球体复合多孔介质渗流场的正确性。     

亲水多孔介质残余油滴的微观运移机理

为分析高含水期剩余油微观分布特征,以毛细束渗流模型为基础,建立油滴状残余油微观渗流模型,推导毛细管中油、水微观运动方程,进而导出基于微观渗流模型条件下油、水相对渗透率表达式;分析毛细管半径、驱替压力梯度、油滴与水滴的长度比、油滴半径和原油黏度对油、水相对渗透率的影响.结果表明:随着毛细管半径增大,相对渗透率曲线向右平移;随着驱替压力梯度增大,油、水两相相对渗透率增加;随着油滴与水滴长度比的减小,水相相对渗透率曲线陡峭上升;随着油滴半径减小,油相相对渗透率提高;原油黏度越大,油相相对渗透率下降越快.该结果为分析高含水期残余油渗流机理及提高采收率提供指导.     

降雨作用下土体细颗粒迁移特征及其对崩塌的影响

为了研究坡面土体崩塌的时空特征,进行了人工降雨水槽实验,在不同降雨强度下,观测了土体细颗粒的迁移、土体崩塌的时间序列和相应的孔隙水压力变化曲线,并对崩塌体、迁移土体和渗流浆体进行序列取样。实验结束后进行了土体颗粒分析,并结合标度分布参数,对比了坡面相同位置不同深度实验前后颗粒级配的变化,从随机性的角度分析了土体颗分参数与强度之间的关系。结果表明：在降雨作用下,坡体中的细颗粒会发生迁移,使土体结构发生改变。细颗粒在某一位置集聚,引起孔隙水压力增大;在水力梯度较大和细颗粒容易积聚的区域,更容易发生坡面崩塌破坏;坡脚处流出的细颗粒波动越大,坡面崩塌现象越明显;土体的剪切强度和内摩擦角随细颗粒含量的增大而减小;坡面土体颗粒的空间分布决定了土体强度的空间分布,坡面土体剪切强度和内摩擦角均具有Weibull随机分布特征,最终导致坡面土体的崩塌在时间和空间上呈现随机性。     

亲油多孔介质残余油膜的微观运移机理

为研究亲油多孔介质中残余油膜的微观运移机理,以毛细管渗流模型为基础,结合边界层理论,建立膜状残余油微观渗流模型.根据亲油多孔介质中膜状残余油的分布特征,推导毛细管中油、水微观运移方程;改进毛细管模型,推导不等径毛细管模型的油水相对渗透率表达式,得到相对渗透率曲线,分析毛细管半径、边界层厚度和流体黏度对相对渗透率曲线的影响.结果表明:随着毛细管半径增大,相对渗透率曲线向左逐渐平移;随着边界层厚度减小,相对渗透率曲线向左逐渐平移;随着油黏度增大,水相的相对渗透率曲线向右下方逐渐平移,油相的相对渗透率曲线没有变化.该结果对分析高含水期残余油渗流机理及提高采收率提供理论指导.     

考虑降雨入渗的某矿区滑坡数值模拟分析

矿区坡体土质粘粒较少,在二次翻采、随意堆弃工况下,极易造成滑坡区土质疏松、加大土体的孔隙率。根据矿区滑坡坡体的工程地质及工况特点,考虑土体内应力场与渗流场之间的流—固耦合作用,采用有限元法,对比分析了某矿区滑坡体的边坡在降雨前、后的边坡安全系数.数值分析表明,考虑降雨入渗的情况下边坡安全系数明显下降.     

Banach代数中的行列式理论

探讨了 Banach 代数中的行列式理论.给出了具有单位元的迹 Banach 代数具有行列式的充要条件.     

非织造布滤料性能及过滤过程的研究进展

对近年来非织造布滤料的研究进展做了简要综述,介绍了内部结构的研究及表征、过滤性能及其影响因素、过滤过程的计算机模拟,指出进一步发展所需要解决的问题。     

Towards Excellence in Science Chinese Academy of Sciences

<正>May 26,2014,BeijingScience is a human enterprise in the pursuit of knowledge.The scientific revolution that occurred in the 17th Century initiated the advances of modern science.The scientific knowledge system created by human beings,the tremendous productivity brought about by science,and the spirit,methodologies and norms formulated in scientific practice since the 17~(th)Century have long become essential elements of     

SCIENCE CHINA Technological Sciences SUBJECT INDEX TO VOLUME 57(2014)

<正>~~     

单面约束系统的微分变分原理与运动方程

研究单面约束力学系统的微分变分原理和运动方程。方法利用Ｄ＇Ａｌｅｍｂｅｒｔ原理建立Ｄ＇Ａｌｅｍｂｅｒｔ－Ｌａｇｒａｎｇｅ原理．Ｊｏｕｒｄａｉｎ原理和Ｇａｕｓｓ原理,结果与结论得到系统的微分变分原理和带乘子的Ｅｕｌｅｒ－Ｌａｇｒａｎｇｅ形式,Ｎｉｅｌｓｅｎ形式和Ａｐｐｅｌｌ形式的运动方程。     

q-树的重构性

q 是一个正整数,所谓 q-树的图是递归定义的:最小的 q-树是完全图 K_q,一个 n+1阶的 q-树是通过在 n 阶 q-树上加上一个新点并连接这点与 n 阶 q-树中任意 q 个互相邻接的点而获得,其中 n≥q.1-树我们通常称为树.在本文中,证明了对任意正整数 q,q-树是可重构的.     

β-环糊精-毛细管区带电泳分离扑尔敏对映体

采用毛细管区带电泳模式,以β-环糊精为手性选择剂分离了药物扑尔敏的光学对映体.考察了在不同背景电解质 pH 值尤其是较低 pH 值下环糊精浓度对对映体表观淌度差的影响,并研究了有机改性剂尿素在分离中的作用.     

层状球形夹杂复合材料的弹性模量

利用层状球形夹杂在无限大基体中的局部化关系及平均应力场理论,给出了一种方法来分析含 n 种层状球形夹杂所构成复合材料的弹性模量.对于文献给出的空心玻璃球和高分子基构成的复合材料,该理论的预测与实验吻合很好.当表层稍失时,该理论退化为传统的 Mori-Tanaka平均应力场理论.     

高师物理专业人才培养与基础教育衔接问题的研究

分析了当前高师物理专业人才培养与基础教育人才需求存在的问题,结合调查情况,提出了高师物理专业在培养目标、课程设置、教学内容、教学方法及实践教学环节方面的改革措施。     

JOURNAL OF BEIJING INSTITUTE OF TECHNOLOGY TOTAL CONTENTS(Vol.23)

正~~