Constitutive equations and finite element implementation of strain localization in sand deformation

A recently proposed model coupling with the solid-fluid of the saturated sand was utilized to study the deformation band. Based on the critical state plasticity model by Borja and Andrade, the hydraulic conductivity tensor was naturally treated as a function of the spatial discretization matrix about the displacement and the stress field, allowing a more realistic representation of the physical phenomenon. The fully Lagrangian form of the Darcy law was resolved by Piola algorithm, and then the flow law was gained, leading to the implementation of a modified model of the saturated sand. Then the criterion for the onset of localization was derived and utilized to detect instability. The constitutive model was implemented in a finite element program coded by FORTRAN, which was used to predict the formation and development of shear bands in plane strain compression of saturated sand. At last, the formation mechanism of the shear band was discussed. It is shown that the model works well, and the simulation sample bifurcates at 1.18% axial strain, which is in a good qualitative agreement with the experiment. The pore pressure greatly affects the onset and development of the deformation band, and it obviously increases around the localization-prone regions with the direction toward the outer side of the normal of the shear band, while the pore stress flows nearly horizontally and is distributed equally far away the shear band region. Foundation item: Project(2006G007-C) supported by the Foundation of the Science and Technology Section of Ministry of Railway of China; Project(77206) supported by the Excellent PhD Thesis Innovation Foundation of Central South University, China     

埕岛油田馆上段沉积砂体及其夹层分布特征

通过岩矿特征、剖面结构、砂岩粒度和砂体形态分析,认为埕岛油田馆陶组上段为曲流河沉积。按砂体发育特点和成因类型划分出主河道连片砂体、河道边缘连续窄带状砂体、天然堤断续带状砂体、决口水道扇形席状砂体及废弃河道成因的透镜状砂体等5种类型。在研究区383口井精细地质研究的基础上,从不同成因储油砂体角度总结出夹层分布特征。建立了储油砂体内夹层的空间分布模式：主河道砂体内夹层分布复杂,一般底部发育钙质夹层,中部多发育物性夹层,上部为泥质夹层;河道边缘砂体主要发育泥质夹层;决口扇砂体内泥质夹层分布稳定;天然堤和废弃河道仅发育极少的钙质夹层。     

夯扩挤密碎石桩处理液化砂土

目的 消除砂土液化,保证处理深度范围内地基土上下均匀,为液化砂土桩处理探索新的途径.方法 夯扩挤密碎石桩采用相同的夯击能量和贯入度控制桩体质量,以高能量施工设备进行孔内夯击填料,振动和挤密桩底和桩间土,使松散砂土颗粒重排,提高砂土的承载力和压缩模量.笔者对比分析夯扩挤密碎石桩在沿海高速路基工程上的应用实例.结果 采用夯扩挤密碎石桩复合加固地基,可提高砂层标贯锤击数30%,消除砂土液化现象,提高地基承载力,与振冲桩相比节省造价约20%.结论 夯扩挤密碎石桩方法工艺简单,施工质量易保证,节约水资源;夯扩挤密碎石桩对于公路路基工程,具有广阔的应用前景,开辟了处理砂土液化的新途径.     

人工砂高性能混凝土的配合比设计

以京沪高速铁路为工程背景,结合混凝土施工中河砂资源紧张的实际情况,进行了人工砂制备高性能混凝土的研究,研究了泥粉含量、用水量、砂率对混凝土性能的影响,采用矿物掺合料技术等高性能混凝土配合比技术,采用人工砂设计制备出了C30、C35高速铁路桩体、承台、墩身用高性能混凝土。对于人工砂在高速铁路工程混凝土中的应用具有指导意义。     

CaO—SiO2-FeO—Cl体系中Zn、Pb挥发物的热力学研究

应用FaetSage热力学软件对不同温度下的FeO—CaO—SiO2-Cl体系中Zn、Ph挥发行为进行分析,采用气流携带法对FeO—CaO-SiO2-Cl体系中Zn、Pb挥发物的饱和蒸气压进行测定,并通过试验分析了温度对其体系中Zn、Pb挥发率的影响。结果表明,温度为970～1030K条件下FeO-CaO-SiO2-Cl体系中Zn、Pb主要以氯化物形式存在,氯化物的饱和蒸气压均随着温度的升高而增加,且InP～1／T呈较好的线性关系,其体系中Zn、Pb挥发率亦随着温度的升高而增加。     

FeO-CaO-SiO2-Al2O3-ZnO—PbO-Cl体系中Zn、Pb氯化物饱和蒸气压的测定

采用气流携带法对FeO-CaO-SiO2-Al2O3-ZnO-PbO-Cl体系中Zn、Pb氯化物的饱和蒸气压进行测定,并对温度、渣成分、Cl含量等影响因素进行了分析。结果表明,温度为970～1030K条件下FeO-CaO-SiO2-Al2O3-ZnO-PbO-Cl体系中Zn、Pb氯化物饱和蒸气压均随着温度的升高而增加,且P1）氯化物蒸气压值的对数与温度的倒数之间呈较好的线性关系。碱度、FeO含量均对Zn、Pb氯化物的饱和蒸气压影响很大,低碱度可提高Zn、Pb氯化物的饱和蒸气压,高FeO含量虽可增加ZnCl2饱和蒸气压,却降低了Pb氯化物的饱和蒸气压。Cl含量越高,该体系中Zn、Pb氯化物的饱和蒸气压越大。     

气体释放速率对浅层气藏中气水运移的影响

为了论证在防治浅层气地质工程灾害中预先采取的有控制性排气措施的合理性和必要性,借助非饱和水气两相渗流原理,研究浅层气藏在气体释放路径下的气水运移规律.采用数值方法描述排气井不同释放速率对地下浅层气藏中气水运移的影响.结果表明:气体释放速率对气藏中的气水运移和分布形态有显著影响,释放速率越快,"水锥"效应越明显;实际工程中需结合详勘数据,选取适宜的排气速率,实施控制性放气措施,避免过早发生淹井,导致气井快速失效;在气藏中的浅层气体释放完毕后,砂土中会残留部分以气泡形式存在的气体,施工过程中需引起重视.     

蒸发过程中饱和土壤水稳定同位素运移规律浅析

基于Fick定律和质量守恒定律推导了饱和土壤水在蒸发过程中的稳定同位素微分方程模型,分析了饱和土壤水的边界条件,给出了解析解,为数值模拟蒸发、蒸发过程中土壤水的稳定同位素组成变化提供了确定性的数学基础,对土壤水分运动以及土壤水稳定同位素的研究具有一定的理论意义.     

水平井开发效果影响因素研究——以大庆外围油藏为例

通过统计大庆外围特低丰度薄层油藏14个区块、90口水平井、245口直井的地质、油藏工程及生产历史资料数据,利用多因素综合分类分析法,系统分析水平井开发效果与各种地质及工程因素之间的关系。研究表明,地质影响因素主要为砂体类型、注采连通关系及油水同层发育程度,开发调整措施的适应性是影响水平井生产效果的主要因素。     

改性石英砂的润湿性能研究

对经过改性处理之后的普通石英砂的润湿性能进行了研究。实验采用滴水穿透时间法（WDPT）、酒精溶液入渗法（MED）、接触角测定法三种方法。通过这三种方法来定性和定量地描述其润湿性能。实验结果表明：直接经过酸化处理的石英砂与经过硅烷化处理的石英砂的润湿性能有着明显的改变,前者较普通石英砂表现更为亲水,而后者表现出斥水性。此研究为用石英砂模拟不同润湿性能土壤提供了表面改性方法以及前期的理论准备。