大气电场倒转与突发钠层及突发E层的相关性

突发钠层(Sporadic Sodium Layer, Na_S)是中高层大气金属层最为显著的一种现象,其发生机制目前尚无定论。突发E层(Sporadic E layer, E_S)是等离子体密度异常增大的薄层,被认为与Na_S密切相关。为进一步研究Na_S及E_S事件之间相关性及影响因素,利用中国科学院“子午工程”2010～2018年合肥科大站宽带钠荧光共振激光雷达观测结果,并结合武汉左岭镇站数字测高仪及九峰站大气电场仪数据,分析大气电场倒转(即北向电场)对Na_S以及E_S事件的影响。在统计的91例Na_S事件中,发生于大气电场倒转时的比例为20/91; 同时,在发生Na_S事件的事例中,E_S消失或中断的比例较大(14/20),表明E_S可能以提供钠源的形式转化为Na_S。此外,在分析武汉左岭镇站数字测高仪数据的同时进行概率统计,结果表明:当大气电场倒转时,E_S临界频率减小甚至消失的概率较大(187/242),少数情况下可能造成临界频率增大甚至激发E_S生成(55/242); E_S虚高消失比例为179/242,E_S不变比例为27/242,E_S上升比例为23/242。综上所述,大气北向电场在一定程度上对E_S事件的发生有抑制作用,并对E_S事件的发生高度有明显影响。最后,对一种与电场倒转相关的突发钠层机制也进行了讨论。     

盾构隧道60°斜穿地裂缝的变形破坏机制试验研究

 从西安地铁盾构隧道工程背景和西安地裂缝地质环境出发,根据相似理论设计盾构隧道管片衬砌结构60°斜穿地裂缝的物理模型试验。管片混凝土应变、纵向和环向螺栓应变、结构接触土压力和结构外围土压力、结构内部收敛位移、模型顶表面土体变形以及宏观变形破坏现象表明,盾构隧道管片衬砌结构60°斜穿地裂缝的变形破坏模式以剪切变形为主,局部有扭转和弯曲变形;结构破坏范围为上盘0.75D(D为管片环外径1.20 m),下盘0.50D;管片混凝土破坏主要发生在螺栓孔附近,地裂缝处纵向螺栓发生较强的剪切、扭转和拉伸变形破坏;管片衬砌结构变形破坏不对称,管片环向处于偏压状态;环缝拱顶错位量大于拱底和拱腰,拱顶最大错位量达30 mm(0.025D),模型难以适用地裂缝错动变形20 cm(0.166 7D),盾构管片衬砌结构不适用于地裂缝活动强烈的地质环境。     

岩石类材料损伤黏弹塑性动态本构模型研究

 针对岩石类材料的动态力学特性,基于损伤演化和元件模型理论,将岩石类材料视为由具有损伤特性、弹性特性、塑性特性及黏滞特性的非均质点组成,建立考虑损伤的黏弹塑性动态本构模型,并推导出本构方程的微分表达式。将下山单纯形法嵌入自适应混合遗传算法中,编制反演分析程序,在岩石冲击试验数据的基础上,确定出损伤动态本构方程的待定特征参数。利用确定出来的动态本构方程得到的再生应力–应变曲线与试验曲线之间有很好的一致性,从而可验证该损伤黏弹塑性动态本构方程的适用性。     

煤层气AVO反演对地震资料偏移距的要求研究

为了研究AVO反演在煤层气勘探中对地震资料偏移距的要求,以正演模拟为研究手段,根据钻井、测井数据和地震勘探解释成果,建立了普遍适用的煤层气储层地质模型,应用Zoeppritz方程组弹性模量近似式,计算出其各项系数对入射角的梯度。理论模型的正演模拟表明,将AVO反演应用于煤层气勘探时,地震资料的最大偏移距应当保证最大入射角接近或等于反射系数对入射角梯度极值对应的入射角。通过对实际钻井资料进行AVO模拟,结果表明在煤层气勘探中应用AVO反演,地震资料的最大偏移距只要接近、等于或略大于目的层深度,就可以反映振幅随偏移距变化的特征,足以满足煤层气勘探中AVO反演对地震资料偏移距的要求。     

三轴蠕变试验中云母石英片岩蠕变参数的研究

 通过三轴蠕变试验得到云母石英片岩蠕变参数--弹性模量与黏滞系数的变化规律,弹性模量在屈服点前后的变化规律不同,对应不同应力水平的黏滞系数–时间关系有3种类型。采用电子显微镜对云母石英片岩三轴蠕变的3个阶段--未受力阶段、即将出现加速蠕变阶段和破坏阶段的径向切片、轴向切片进行观测,获得云母石英片岩中主要矿物在三轴蠕变过程的微观结构变化。根据云母石英片岩三轴蠕变过程的微观结构变化对蠕变参数的变化规律进行合理解释。研究表明,云母石英片岩三轴蠕变过程中蠕变参数的变化规律与其微观结构变化之间有良好的对应性,蠕变参数在宏观上的变化是其内部微观结构变化的外在表现。最后,建立能真实反映蠕变参数变化规律的函数形式,并以此为基础得出蠕变模型,可作为描述岩石加速蠕变阶段的途径之一。     

2011～2020年华北平原气溶胶光学厚度时空分布特征及潜在源分析

随着经济高速增长和城市化进程不断加快,华北平原区域性空气污染问题愈演愈烈。针对该区域开展长时序气溶胶光学厚度时空分布特征和潜在源分析研究,对华北平原大气污染治理具有重要意义。基于长时序MODIS/Terra C6.1 MOD04_L2气溶胶光学厚度产品,分析华北平原气溶胶光学厚度的时空分布特征,并利用后向轨迹聚类分析讨论华北平原7个重点城市气团输送的季节变化,并以污染较为严重的河北石家庄为例进行潜在源分析和浓度权重分析,探究影响其大气质量的污染物潜在源区。结果表明:2011～2020年华北平原气溶胶光学厚度月均值呈显著的周期性变化,以年为周期,每个周期内峰值一般出现在6月至8月; 气溶胶光学厚度月际年内呈单峰分布,峰值出现在6月(0.75),最小值出现在12月(0.37); 气溶胶光学厚度季均值从大到小依次为夏季(0.67)、春季(0.59)、冬季(0.49)、秋季(0.46); 10年间气溶胶光学厚度呈下降趋势,整体下降幅度达36.84%,其中2011年最高(0.72),2018年最低(0.45); 华北平原7个重点城市春、夏、秋、冬四季主要受短距离气团输送影响较大,长距离气团输送影响较小; 2014～2020年河北石家庄的空气质量优良天数占比相对较小,空气质量状况差,影响其空气质量的污染物多为本地生成,同时也受周边省市近距离输送的影响。     

基于变分水平集的灰度不均匀医学图像分割

针对医学图像中存在的灰度不均匀现象,提出一种变分水平集分割模型。将邻域信息引入到基于Bayes决策准则的水平集分割框架中,以增强灰度不均匀条件下弱目标边界的识别能力。为缓解模型求解时易出现的局部极小问题,设计一种简单而有效的随机优化方法以搜索近似全局最优解。实验对比及分析验证了该水平集分割模型在多种灰度不均匀场景下均表现出较好的分割性能。     

陕北甘泉丹霞峡谷群地质遗迹景观特征与保护利用

甘泉丹霞峡谷群位于陕北丹霞地质遗迹景观带的中部,地处鄂尔多斯盆地伊陕斜坡,为典型的狭缝式丹霞景观。通过野外调查、实测和研究发现:甘泉丹霞峡谷群地质遗迹景观的造景地层为下白垩统洛河组风成相紫红色碎屑沉积岩,岩石呈厚—巨厚层状; 垂向节理较为密集,NE—NEE向、近SN向和NW向节理控制了峡谷群的发育。景观类型以负地形的波浪谷(波浪状凹槽与凸起间或分布)为主,辅以丹霞崖壁、一线天、壶穴、象形石等; 景观类别与众不同,为具有国际对比研究价值的黄土覆盖型,主要沿洛河支流展布; 景观美学上呈现“窄狭、多弯、纵高、陡峻”+“巨厚、均一、韵律、多彩”特征; 景观价值上具有科学研究、科考探险、旅游休闲、科普教育等复合多元的多种功能。由于甘泉丹霞峡谷群地处生态环境脆弱区和经济欠发达区,未来应加大地质遗迹科研力度,划定地质遗迹保护区,明确地质遗迹保护措施,推进地质遗迹科普教育,开展地质文化村建设,以达到持续保护利用的目的。     

循环荷载作用下石膏质岩的疲劳特性试验研究

 利用MTS 815岩石力学测试系统、声发射系统、环境扫描电镜开展石膏质岩循环荷载作用下的疲劳试验,探讨循环荷载条件对其疲劳损伤特性的影响。结果表明：石膏质岩循环荷载作用下的疲劳损伤特征明显,塑性特性显著。其疲劳试验的应力–应变全过程曲线具有如下形状特征：加载曲线可分为“近线性”的弹性特征段和“呈压扁状”的塑性特征段,塑性特征段滞后效应明显,卸载曲线呈现近线性特征。循环荷载条件对石膏质岩疲劳损伤特性影响显著,疲劳试验过程的声发射信息演化规律及微观结构变化特征能够较好地揭示其疲劳损伤演化过程及宏观破裂特征：循环应力水平高、上限应力大、加载频率低,疲劳试验的应力–应变全过程曲线越饱满疏松、加卸载的滞回环面积越大,声发射信息越强烈而集中、声发射率指标越高,试样的疲劳损伤速率快,每次循环产生的塑性应变量大,微观结构越破碎,试样的疲劳寿命越短。     

随机地震荷载作用下黄土震陷的影响因素研究

 首先采用场地未来50 a超越概率10%的地震波作为输入激振波进行动力试验,根据试验结果对随机荷载作用下黄土震陷的残余动应变表达式进行修正,通过多组试验数据的反复验证,修正后模型与试验结果相关性较好。其次,通过控制人工合成地震动时程的功率谱和包络函数相关参数,得到不同卓越频率和有效持时的地震动时程,并据此进行动三轴试验,研究卓越频率和有效持时对黄土残余应变的影响效应,结果表明：卓越频率高、有效持时长的地震荷载作用下,相同动应力引起土体的残余变形较大。另外,固结比和含水量对黄土的残余应变也有较大的影响,在同一动应力作用下,高固结比和高含水量时试样将产生更大的残余应变。