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关键词： 高速公路   隧道路段   应急车辆   交通流模型   快速通行  

摘要： 利用元胞自动机交通流模型,基于雷视一体机测得的实际交通数据,考虑应急车辆在隧道路段快速通行及其与其他车辆之间的相互影响,建立了一种适用于高速公路隧道路段有应急车辆通行时的交通流模型,分析了交通流呈现自由流、同步流以及宽幅运动阻塞时流量与密度的关系。针对前方车辆不同的让行率,计算了应急车辆通过隧道路段的时间。结果表明,当密度ρ<0.29时,前方车辆让行率大于80%可有效提高应急车辆的通行效率,并从微观角度对该结果进行了探讨。研究结果可为高速公路隧道路段保障应急车辆的快速通行提供理论参考。

关键词： 黄土滑坡   数值模拟   降雨入渗   变形规律   稳定性   破坏模式   陕西  

摘要： 近年来,黄土高原由极端降雨事件诱发的地质灾害数量越来越多,严重威胁经济建设和社会发展。以陕西延安地区董家屯滑坡为研究对象,通过野外调查、现场钻探、室内试验、数值模拟等方法,研究了不同重现期降雨作用下董家屯滑坡的渗流场、变形特征,分析了滑坡稳定性变化规律和变形破坏模式。结果表明:①董家屯滑坡不同重现期对应超越概率10.00%、5.00%、2.00%、1.00%、0.10%、0.01%降雨作用下的降雨量预测值分别为92.15、103.82、118.10、128.40、157.78、186.51 mm·d^(-1);②董家屯滑坡坡体浸润范围和孔隙水压力随着降雨强度的增大而增大,但增幅较小;降雨作用下,在坡体古土壤层顶部和节理裂隙尖端产生了明显的滞水效应,成为变形和控滑的重要界面;坡体稳定性随着降雨强度和持续时间的增大而减小,当遭遇超越概率1.00%降雨作用时,降雨24 h后,坡体将处于不稳定状态;③降雨作用下,董家屯滑坡坡体的渗流场受坡面流、均匀入渗和节理裂隙优先入渗共同影响;坡体在浅表层均匀入渗及坡面流共同作用下,可能发生浅表侵蚀流滑破坏;在节理裂隙优先入渗及古土壤滞水效应影响下,坡体可能发生深层剪切滑移破坏。

关键词： 交通环境安全保障   危险品船舶   事故树   事故后果模拟  

摘要： 液体危险品船舶在锚地内的安全监管是水上安全监管的重要组成部分,为了尽量降低事故后果影响,危险品锚地内船舶间保持适当的距离十分必要。通过事故树分析方法,构建长江干线液体危险品船舶典型火灾爆炸事故场景,采用计算流体力学(CFD)方法开展船舶相邻两个舱室发生火灾爆炸事故后果数值模拟,并分析不同监测点位压力和温度的变化特征。结果表明,设定条件下,液体危险品船舶液货舱爆炸超压导致15 m以外代表船舶钢板损坏的可能性低,温度也降至夏季高温时期的环境温度。在此基础上提出危险品锚地内船舶停泊距离建议。

关键词： 渐扩式消力池   T形墩   数值模拟   阻宽率   消能机理  

摘要： 传统的物理模型试验手段只能对渐扩式T形墩消力池宏观水流状态做出观测,而数值模拟方法可以深入探究其内部水流结构,从而分析其消能原理。本文以某拟建倒虹吸输水工程为例,利用CFD软件对校核流量工况下不同阻宽率时池内水流流线、流速、紊动能分布情况进行了模拟,结果表明T形墩强化渐扩式消能的机理为:通过扩大折坡水跃区范围增强紊动剪切效应;促进底部垂向流动与纵向水流的碰撞融合,并与尾坎协同作用对水流形成空间约束,诱导T形墩支墩处产生立轴旋滚结构。增强效果随阻宽率增大呈先增大后减小趋势,在阻宽率为0.5时达到峰值。研究结果可为同类型工程设计提供参考。

关键词： 天然气水合物   裂隙填充型水合物   低频电特性   实验测试   数值模拟  

摘要： 野外钻探显示天然气水合物在地层中可呈现孔隙填充、裂隙填充或两者共存的分布形态,孔隙型水合物的相关研究成果难以直接推广至裂隙型水合物。该文针对含裂隙型水合物沉积物开展了低频电特性实验研究。首先基于有限元数值模型优化了电极结构参数,开发了低频电性参数测试装置;然后建立了含裂隙型水合物沉积物样品的制备方法和测试数据处理方法;最后综合实验测试数据和双电层极化理论探讨了水合物饱和度和裂隙数量对含裂隙型水合物沉积物样品低频电性参数的影响规律和机理。研究结果表明:在低频测试范围(1×10^(-2)~1×10^(3)Hz)内,随着裂隙型水合物饱和度的升高,含水合物沉积物样品的导电能力降低、双电层极化强度减弱,因此复电导率实部和虚部峰值均减小;实验中合成的四氢呋喃水合物为多孔隙结构,具备孔隙水的连通性,在水合物饱和度相同的条件下,裂隙越多则从海砂部分渗入水合物孔隙中的水量越大,引起样品导电能力的升高和双电层极化强度的减弱,因此复电导率实部增大、虚部峰值减小。研究结果可为开展含裂隙型水合物沉积物电学特性测试提供实验平台,为全面认识沉积物的低频电学特性、建立水合物饱和度和沉积物渗透率评价模型提供数据支撑。

关键词： 火幔对流   火壳二分性   火幔流变结构   岩浆作用   数值模拟  

摘要： 南北二分性是现代火星壳最显著的地质特征之一,厘清火幔对流对火壳二分性和火幔热-化学演化的影响,对于理解火星内部圈层过程具有重要意义.本文通过三维火幔热-化学对流数值模拟,系统研究了不同控制因素对火幔形成一阶对流结构、火幔熔融(岩浆作用)形成火壳二分性,以及火幔热-化学结构长期演化的影响.研究结果表明,仅通过火幔对流可以产生具有二分性特征的火壳.其中,黏度结构是控制火幔对流结构演化和火壳二分性的主要控制因素,深部火幔矿物相变导致的黏度跳变和活化能降低均有利于形成稳定的一阶对流结构,通过岩浆作用形成具有二分性特征的火壳.火壳厚度受多因素影响:生热元素在火壳中的富集和岩浆喷发效率的降低均会抑制火壳增厚,而增大瑞利数和内生热率可以显著提高演化早期的火壳增厚速率.火星早期较高的内生热能够显著提高火幔温度并引发强烈的岩浆活动,通过部分熔融和岩浆喷发将生热元素富集至火壳,进而降低火幔内部生热和增大火幔冷却速率,导致岩浆作用在后续演化中受到抑制.火幔对流通过岩浆作用对火壳底部的侵蚀可能导致火幔内部形成玄武岩富集层,其分布深度及范围受控于玄武岩与背景火幔的密度差异,玄武岩富集层形成对演化后期的火幔柱和岩浆活动产生重要影响.

关键词： 软岩隧道   复合应力   形变压力   自重压力   膨胀压力   变形   支护设计  

摘要： 探明软岩大变形隧道围岩应力机制是指导软岩隧道进行合理支护设计的重要前提。采用理论分析与数值模拟研究方法,基于弹塑性力学,推导出围岩膨胀应力的解析解,结合形变压力、自重压力和膨胀压力,采用FLAC3D数值模拟软件分析了马渠隧道围岩以及初期支护在不同压力组合条件下的稳定性。研究结果表明:仅考虑形变压力进行支护设计不能满足隧道围岩稳定要求;当三种围岩应力叠加作用时,隧道围岩大变形、支护结构应力超出承载能力而产生破坏。对于穿越断层破碎带的软岩隧道,支护设计应考虑三种压力同时作用才能有效控制软岩大变形。

关键词： 声学   高速列车   空腔噪声   受电弓   射流降噪   数值模拟  

摘要： 为降低高速列车受电弓区域空腔的噪声,使用射流主动控制方法,即在空腔前缘位置增加三角形、方形和圆形3种不同孔型的射流孔,探究其对空腔内部流场特性和气动噪声的影响。以CRH380B车型受电弓空腔区域为研究对象,采用大涡模拟结合Ffowcs Williams-Hawkings(FW-H)方程声类比的方法进行仿真分析。结果表明,空腔噪声源主要集中在绝缘子迎风面,在频域上集中在低频区域(400 Hz以下)。引入射流可以有效改善空腔内部的压力分布、湍动能分布和涡结构分布状况。不同的射流方式对噪声抑制效果不同,其中圆形孔射流效果最显著,在7.5 m处监测点最大降噪量为2.2 d B;在25 m处监测点,在1 600至2 000 Hz最大降噪量为4.1 dB。

关键词： 露天矿边   数值模拟   UDEC   强度折减法   稳定性  

摘要： 露天矿边坡稳定性是露天煤矿安全生产的重要环节之一。本研究以露天矿边坡安全为研究核心,基于UDEC离散元软件开展数值模拟分析,系统探究边坡高度、边坡角、内摩擦角及粘聚力四因素对边坡稳定性的影响规律。结果表明:边坡安全系数随高度增加呈现衰减趋势,230m高陡边坡较140m工况安全系数下降达42%;当边坡角超过40°后稳定状态急剧恶化,40°边坡相较于30°工况滑动面从平缓变为陡峭。对比发现边坡几何参数(高度、角度)对稳定性具有主导作用,而岩土体强度参数(内摩擦角、粘聚力)的影响贡献度不如前两者但也不可忽视,因此在复杂赋存环境下仍需注重多参数协同优化。

关键词： 潮汐   潮流   数值模拟   FVCOM   库克海峡邻近海域  

摘要： 基于有限体积三维水动力海洋数值模型FVCOM(Finite-Volume Community Ocean Model)对库克海峡邻近海域的潮汐潮流进行了数值模拟分析,同时搜集了验潮站的潮位数据及其潮汐调和分析数据,对模型结果进行了对比验证。结果表明,库克海峡两侧潮汐存在着显著差异,北侧由新西兰海岸向塔斯曼海的方向上,振幅逐渐降低,南侧由南部宽阔海域向新西兰南部岸线的方向上,振幅逐渐升高,且该区域的潮汐过程受地形和岸线影响较大。库克海峡中部存在典型的往复流,且以向南流动为主。库克海峡南侧存在的隆起地形和海沟是海峡之外该海域潮汐过程的重要影响因子,具体表现在南部海洋中隆起区域的潮流流速显著增加,流向也随之改变。与实测资料的对比结果表明,本研究的数值模拟结果与实测资料基本吻合,能够准确地模拟库克海峡邻近海域的潮汐潮流状况,为相关海洋工程建设以及科学研究等提供了重要的试验依据。