自組織臨界性、分形及災變理論研究.pdf

1、西南交通大學博士學位論文自組織臨界性、分形及災變理論研究姓名：高召寧申請學位級別：博士專業(yè)：道路與鐵道工程指導教師：姚令侃20080501第l|頁西南交通大學博士研究生學位論文機制，以及b和D之間的正相關關系，從理論上和實踐上證明了地震的自組織臨界現象源于分形幾何斷層系的自組織臨界性的動力學過程，明確了系統(tǒng)組構分形和地震活動性之間的因果關系。5、研究了國道317都江堰至汶川K74775K75740段7處斜坡松散堆積物顆粒粒度分布的分維規(guī)

2、律，研究表明：斜坡松散堆積物顆粒分布具有良好的分形結構，分維數隨著斜坡高度的增加而增大，分維數越小，斜坡松散堆積物中粗顆粒成分越多，分維數越大，細顆粒成分越多，分維數在2到3之間。以實測資料為依據，從顆粒流理論出發(fā)，結合大型相對密度儀和直接剪切儀實驗，探討了材料性質相同的顆粒物質其宏觀力學性質與顆粒粒徑分形分布之間的關系。推導了剪切應力系數、正應力系數、內摩擦角和顆粒濃度與粒徑分維數之間的關系。結果表明：粒徑分維數D小的斜坡松散堆積物，

3、流動性能差，崩塌流動過程中，斜坡松散堆積物系統(tǒng)與干擾相互作用的效應使松散物沿坡面下落阻礙增強，從而限制了系統(tǒng)各部分敏感性遞增的趨勢，使得擾動強度不至于總是超過自穩(wěn)能力，該斜坡松散堆積物系統(tǒng)仍具有自組織臨界性動力學特征，進而得出斜坡松散堆積物系統(tǒng)對于擾傳播制約的能力是由組構的分形特征所決定的系統(tǒng)自身的性質決定的。6、分析了巖石破壞過程的自組織臨界特征。為了研究這種臨界問題，提出了一種利用自組織程度參數a刻畫單元之間的應力轉移和局部單元上的

4、應力集中的方法，并以單元的破壞強度服從二次Weibull分布為基礎，運用重整化群理論建立了計算力學模型，推導了巖石破壞的臨界破壞概率阢。結果表明，當單元的破壞概率P小于臨界破壞概率m時，單元的破壞是獨立的和隨機的，系統(tǒng)向穩(wěn)定態(tài)演化：當單元的破壞概率P大于臨界破壞概率肌時，單元的破壞向宏觀貫通的張裂面這一吸引域集中；臨界破壞概率阢以及單元承受外載，的能力均與初始條件有關，仇和F／Fo隨自組織程度參數a增大而減小，且F／FoI，表明由于應力

5、的轉移使得單元破壞應力降低。7、通過對區(qū)域滑坡的空間規(guī)模分布，以及單個滑坡演化過程的位移時間序列分析，證明了滑坡災害具有自組織臨界性。滑坡一般發(fā)生在眾多不連續(xù)面中強度效應最弱的主滑面上?；嬖谘莼^程中是一種遠離平衡態(tài)的自組織臨界現象。運用圖型動力學模型從圖型演化角度分析了滑動面損傷破壞方式的“多米諾效應“和損傷破壞的“鏈式反應“過程。以確定性的、不可逆的、非線性、非局域和沒有特征尺度的動力學規(guī)則，描述損傷單元之間的一種自動放大的非局域