利用壳层定理求解地球隧道问题

地球隧道问题是物理教学、科幻作品和科普教育中常见的物理模型。文章从学生熟悉的高中几何证明思路入手,提出了基于壳层定理的地球隧道问题求解方法。该方法思路简单,理解难度较低,可避免学生在未理解高斯定理内涵的情况下强行利用高斯定理证明地球隧道问题的迷茫。

物体在地球隧道中的运动

本文描述了地球重力在地球内部和外部的分布,分析了物体在地球内部隧道中的运动,证明了物体在地球隧道内部受到的万有引力与简谐振动质点所受回复力遵循的规律相同。通过简谐振动的性质计算出物体在地球隧道(过地心的直径)中的运动周期约为84min、运动最大速度约为7.9km/s等。本文进一步推导了连接地球表面的任意两点的通过地球内部的一条弦线中的物体的运动,得出其周期与过地心的地球直径隧道周期相同。更重要的是:本文分析比较了地球为匀质球体的理想情况和真实质量分布情况下物体在隧道内的运动情况的差异,使用Matlab对两个模型下物体的运动进行模拟,并得出结论:在真实地球模型下物体运动得更快,到达地球另一端的时间更短。

基于地震波速度层析成像的隧道地球物理正演预测及围岩划分

复杂地质条件下的开挖,需要有效、准确的地质正找,以发现不利的地质构造,估计掘进工作面前围岩的划分。本文提出了一种基于地震波速度层析成像的隧道地质和围岩划分正演预测方法。特别针对隧道狭窄空间内光线路径较少导致波速反演存在强多解性问题,提出了基于正则化的分层反演方法。通过减小每个迭代步骤的反演面积,采用直线界面假设,有效地提高了波速反演的收敛性和精度。在此基础上,构建了基于自编码器的围岩划分网络。以密度、泊松比、弹性模量为链接,建立了波速与围岩划分的映射关系。两个地质条件与现场隧道相似的数值算例和一个铁路隧道的现场实例研究验证了所提方法的实际应用潜力。

地球隧道运输

讨论物体在地球引力场中的运动情况 ,推导出物体的运动规律为简谐运动 ,并由此建立了一种新的理想化的地球隧道运输模式。

对物体在贯通地球的直隧道内运动问题之商榷

本文对S·Targ所著《理论力学简明教程》中涉及到的关于物体在贯通地球的直隧道内的运动问题作了论述和分析;指出了该书在解决这个力学问题时理论依据上的错误,并对该问题提供了较为符合实际的推导和计算。

里约奥运会闭幕式安倍穿越地球的运动分析

2016年里约奥运会闭幕式上安倍神奇地从东京沿着地球隧道穿越到了里约,给世人留下了深刻的印象.本文将地球想象成一个质量均匀分布的球体,在忽略自转的情况下,利用高中物理中万有引力和简谐运动知识,计算出安倍的运动形式以及运动过程中的最大速度,并分析了相应简谐运动的参考圆.

Numerical simulation for settlement urban tunnel construction

The excavation for the municipal tunnel will disturb the soil around the tunnel,and the deformation and subsidence of the earth surface always take place,which may lead to instability and even collapse for the building above the tunnel. At the same time the deformation and subsidence of the earth surface affect the normal use of underground municipal pipelines,and may cause the road sudden collapse,leading to significantly traffic accidents. The authors did a research by simulating for the excavation of municipal tunnel and designed the related supporting plan,and put forward some suggestions and measures for the design and construction of urban tunnel.