不同轴压/侧压下逐步开挖马蹄形巷道围岩分区破裂化数值模拟

基于空间局部化视角研究分区破裂化的发生机制。采用三维非均质应变软化模型,在逐步开挖和不同轴压与侧压之比条件下研究了马蹄形（U形）巷道围岩不同剖面和测线上剪切应变增量的分布特征。结果表明：U形巷道围岩的分区破裂化呈圆环形;分区破裂化可出在现掌子面的前、后方;在掌子面前方,随着远离掌子面,分区破裂化有所减弱,直至消失;轴压与侧压之比越大,分区破裂化越明显;在垂直于巷道轴线的不同平面上,分区破裂化有所不同,这与不同剪切带的特征不同及发育不同有关;共轭剪切带的出现,会使分区破裂化变得复杂。启动于巷道表面的空间圆锥剪切面的充分发展产生了分区破裂化。     

卸荷时间对圆形巷道围岩开裂及径向应力波传播影响的数值模拟

采用提出的连续-非连续方法,研究了卸荷时间(卸荷快慢)对圆形巷道围岩开裂、径向应力波传播及围岩径向应力随时间演变规律的影响。该方法借鉴了拉格朗日元法、变形体离散元法及虚拟裂纹模型的思想。首先,研究了卸荷时间对围岩开裂的影响;然后,研究了卸荷时间对径向应力波传播的影响;最后,研究了卸荷时间对围岩径向应力随时间演变规律的影响。结果表明:卸荷越快,围岩中产生的裂纹越多,最大不平衡力越大,波动越剧烈。增加卸荷时间,开挖边界附近的开裂位置由连续分布向间隔分布转变:当卸荷时间较短时,开挖边界附近围岩呈现连续分布的开裂形态,与这些位置的最大主应力均超过抗拉强度引起拉裂有关;当卸荷时间适中时,围岩呈现出与V形坑类似的开裂形态,可能与这些位置存在剪应力有关。卸荷越快,处于扰动区(径向压应力下降区)内的应力环越多,越清晰,围岩径向应力波动越剧烈,所达到的最大径向拉应力越大或最小径向压应力越小。     

分层湖库温跃层溶解氧极值现象研究进展

分层湖库温跃层溶解氧(DO)极值现象包括温跃层DO极小(metalimnetic oxygen minimum, MOM)和温跃层DO极大(metalimnetic oxygen maximum)两类. 本文通过系统调研国内外文献,详细梳理了两类极值现象的研究历程、形成原因、研究方法,及其对生态环境造成的影响,比较分析了两类极值现象的异同. 结果表明:①成因方面. MOM的主要成因为浮游生物呼吸耗氧、有机物分解耗氧、边坡沉积物耗氧、DO垂向输移等自然因素,以及温跃层或温跃层下部取水、混合层或滞温层人工增氧等人为因素;温跃层DO极大现象的主要成因为浮游植物的生物作用. ②研究方法方面. 两类现象的研究方法主要为试验方法和模型方法. ③对生态环境的影响方面. MOM会降低捕食者的捕食效率、阻碍水生生物垂向迁移、改变温室气体的垂向分布和释放过程等;温跃层DO极大现象会导致鱼类等水生动物患气泡病甚至死亡. 基于当前研究进展,认为未来研究方法上应强化三维水动力-生物地球化学耦合数学模型的应用,研究内容上应进一步从多维度(垂向和水平)研究分层湖库DO的动力学过程,探究气候变化、极端天气、复合型极端气候事件对DO分层结构变化的影响.