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。     

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。     

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。     

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。     

鄂尔多斯盆地基底断裂及其现代活动性

对鄂尔多斯盆地基底断裂特征及其活动性作了总结、归纳与分析。结果表明,鄂尔多斯盆地不仅是一个四周被活动断裂或深大断裂围限的块体,其内部还存在大量规模不等的基底断裂,并具有明显的分区特征。盆地内基底断裂带可分成4组:几乎贯穿整个盆地的华池—米脂—大同北东向断裂带;盆地北部的多条东西向断裂带和中部的定边—绥德、南部的庆阳—富县—宜川等东西向断裂带;中部发育的定边—吴起、乌审旗—榆林北西向断裂带与盆地东西两侧的近南北向巨型断裂带。鄂尔多斯盆地内存在的现代构造地貌以及普遍发育的雁行状、X共轭状节理等现象,是新构造运动的直接表现;盆地内存在的深部流体活动信息、现代地球化学景观特征以及众多的小地震、微地震活动及其与基底构造的密切关系,反映了这些断裂的现代活动性。     

基于S变换的瑞利面波频散分析

提取面波频散曲线是面波资料处理中最关键的一步。由于时频分析方法的局限,提出了利用S变换进行瑞利面波频散分析的方法,并给出了具体算法。该方法在时间-频率域中计算相邻两道面波记录同一频率的时间差,再利用道间距除以该时间差来得到该频率对应的相速度,这样避免了在道间距较大的情况下,传统的相位谱法可能造成相位差的缺陷。通过理论模型和实际资料对该方法进行了验证。结果表明,该方法能够提高瑞利面波频散曲线的提取精度,而且算法简单,具有一定的实用性。     

地裂缝分类及地面沉降区构造地裂缝防治对策

地裂缝类型多样,灾害严重。根据主导因素及动力类型,将地裂缝分为构造地裂缝和非构造地裂缝两大类和16个类别; 基于地裂缝的工程地质特征、水文地质特征和活动特征,认为地面沉降区构造地裂缝发生超常活动的本质原因是地裂缝错断了含水层,在过量抽取地下水时地裂缝两侧形成明显的水头差,产生不均匀压缩,从而导致地表发生较大的差异沉降; 提出了采用定向钻井打通被错断含水层以实现地裂缝两侧水位自然平衡的地面沉降区构造地裂缝防控方法——通水调压控裂法(CABHP),该方法可以有效控制地面沉降区的构造地裂缝活动,避免大量土地资源浪费和灾害损失。