事故和灾害预测中的突变模型

简要介绍了事故与灾害的特征、发展过程的形式及产生的主要原因,指出事故和灾害预测中的难点,依据突变论的思想提出了预测事故和灾害的最佳模型——突变模型,并建立了安全决策尖点突变模型、事故与灾害原因分析尖点突变模型和事故与灾害预测分析尖点突变模型,以1998年的洪水灾害为实例,阐述了模型的应用。     

分数维理论在地质学中的应用及其意义

1.分数维学在当代自然科学中的地位传统几何学研究的是简单的和规则的图形,经典物理学和化学研究的是一个封闭的、可逆的平衡过程,而大自然界是一个开放的、不可逆的非平衡系统,自然界中的许多物理和化学过程都是非平衡的过程,自然界中许多物质、形状、现象都是非平衡作用的产物。因此,利用传统科学的观点去研究自然界,面临着严重困难。从七十年代开始,非线性科学的研究方兴未艾,耗散结构论、混沌论、分数维论、协同论、突变论等非线性科学理论相继问世,使自然科学进入了一个探索大自然系统奥秘的新阶段。耗     

地层界线划分的思想方法

近二十年来实践证明,在连续沉积地层中可见到岩性突变。现代古生物学的“间断平衡论”认为生物演化也多由于突变。环境往往受到某些事件的影响,事件虽不是同时的,但近等时是可以确认的。因而可以其作为划分年代地层界线的依据。以这突变论思想为指导,并采用综合研究方法,在理论上是符合自然界事物由量变到质变的发展规律的。在实践上这种“发生过事件”的界线明显,容易划分,便于应用,这必将会促进地层界线的研究进程。     

从耗散结构论、协同论、突变论观点讨论断层演化问题——断层演化系统的自组织与地震预报

70年代先后创建的新兴、横向、非线性学科——耗散结构论、协同论、突变论,正深刻地影响着当代科学的发展和对哲学的思维,新三论揭示了不同学科之间共同的特征。 将物质的宏观运动和微观运动,宏观体系和微观体系联系起来研究,从微观粒子运动出发来讨论宏观     

油气储集层突变理论识别技术及其应用

本文论述了突变论中的尖点突变模型及其表达式,将地震信号化成尖点突变的标准形式,在时间域或频率域计算突变参数,并将突变参数与Ｂｕｒｇ谱及油气综合预测参数联合应用。实际应用例子表明,突变理论识别技术具有广阔的应用前景。     

围岩稳定分析的非线性理论研究

地下工程围岩体具有高度非线性 ,可以借助当代非线性科学研究和预测它的力学行为。应用耗散结构理论、突变论等非线性科学理论研究岩石非线性稳定问题 ,进一步揭示出岩体失稳过程和破坏机理 ,建立符合实际的岩体破坏分析方法和失稳判据     

岩土体变形的耗散结构认识

2 0世纪 70年代新三论的崛起 ,即耗散结构、突变理论和协同论以及分形几何学、混沌等理论的问世 ,对传统的科学思维带来了强大的冲击。将耗散结构论应用于岩土体变形研究 ;工程岩土体的变形问题是巨型的复杂系统 ,变形岩土体是一种非平衡态有序结构 ,岩土体的变形是不可逆的过程 ,岩土体系统内部各个子系统之间的作用是非线性的 ,自然界的触发因素 (涨落 )对岩土体的变形影响是显著的。由此建立了岩土体变形耗散结构动力学模型     

围岩稳定分析的熵突变准则研究

地下工程围岩体具有高度的非线性,可以借助当代非线性科学研究和预测它的力学行为。应用耗散结构理论、熵及突变论等非线性科学理论研究岩石非线性稳定问题,揭示了岩体失稳过程和破坏机理,建立了符合实际的岩体破坏分析方法和失稳判据。     

重力坝坝基沿软弱结构面滑动失稳的非线性机制

对于存在单组软弱结构面的坝基深层抗滑问题,考虑了坝基软弱结构面介质在不同环境因素条件下的复杂弹脆性(应变硬化)和应变软化属性,用突变论建立了坝基沿单软弱结构面滑动的尖点突变模型。通过建立的模型分析,发现坝基滑动失稳主要取决于软弱面上复杂弹脆性介质和应变软化介质在应变软化拐点处的刚度比k、材料的均匀性指标m及几何力学参数;并给出了发生突变失稳的充分力学判据,指出传统的刚体极限平衡分析法存在一定的缺陷。指出库水水位上升还存在一种降低介质材料刚度比k的新机制,从理论上阐明,坝基滑动突变失稳的发生相应于水位峰值,在时间上可能具有滞后性;而工程处理措施的实施除提高坝基软弱结构面抗滑能力外,还具有一种增大材料刚度比k的新效应,使得滑动失稳更不易发生。     

加强"横断科学"理论与方法的普及,促进地球科学研究上新台阶

一部人类的科学发展史也是一部思维的发展史;思维推动了科学发展,而科学的发展又对思维提出了更高的要求。这种周而复始的螺旋式前进,使人类的思想经历了一个从低级到高级,从简单到复杂,从具体到概括的发展历程,在每一个历史阶段中,人类的思维都有着不同于以往的发展、变化和革命性飞跃。横断科学理论和方法是人类进化历史中涌现于各门自然科学、技术科学,乃至社会科学所能共用的一门科学理论。凡能称得上“横断科学”者,并为大多数人所接受的是逻辑学、老三论（系统论、信息论、控制论）与新三论（耗散结构理论、突变论、协同论）。而只有加强“横断科学”理论、方法普及与探索,才能促进地球科学研究上台阶。     

高地应力条件下地下厂房开挖动态卸荷引起的变形突变机制研究

分析了高地应力条件下地下厂房高边墙变形突变的形成机制,认为地应力动态卸荷引发的围岩松动是导致地下厂房高边墙变形突变的重要原因之一。基于瀑布沟地下厂房高边墙变形突变的实测资料,利用理论分析和数值模拟,计算了高地应力准静态和动态条件下地下厂房开挖卸荷引起的厂房高边墙的水平向位移。与实测资料对比表明,在动态卸荷过程中,结构面的张开和滑移是引起地下厂房围岩变形突变的主要原因,而在准静态卸载条件下,这种结构面张开变形却并不明显。在实际工程中应考虑开挖引起的地应力动态卸荷效应,尽量减小每次开挖对围岩扰动,谨防引起变形突变甚至失稳破坏     

地层学理论的有益开拓——读《造山带地层学》后感

10年前,我曾提出“开展造山带地层学的理论研究是建设中国现代区域地层学的重要内容之一”.没想到这一命题的专著(吴根耀著《造山带地层学》)今天竟然问世了,实在令人兴奋和欣慰。关于造山带地层学的定位著者认为:以板块学说的确立为标志的第二次地学革命把活动论、突变论、全球洋-陆构造等观点带进了地层学,地层学与构造地质学的结合使大地构造作用与地层之间的联系成为主要研究点,开创了构造地层学(tectonostratigraphy).著者把造山带地层学定位于“构造地层学的一部分”.这一定位应当说是客观的,现实的,也是恰当和可行的。     

岩石变形破坏的熵突变过程与破坏判据

在岩石的变形破坏过程中,当进入不稳定的破裂发展阶段之后,系统不断调整结构抵抗外力的扰动,裂纹向局域集中的有序方向发展,应变能不断耗散,并以应变能的耗散为媒介,使系统与外扰动所追加的负熵流产生能量流通,也使系统熵值和系统的维数逐次降低,这一阶段岩石系统远离平衡态,岩石的破坏是系统熵的突变过程。基于这一认识,并在验证应变能分布与结构块度分布模式的一致性的基础上,推导出包含了结构因素和能量分布的熵表达式;对熵表达式进行平衡分析获得局部突变的分岔集,得到了岩石局部破坏的熵折迭突变破坏准则;同时,探讨了熵表达式所表征的结构有序度的尖点突变性,解出岩石系统的分岔集,这个分岔集就是岩石系统熵突变的整体破坏准则。     

砂土高压蠕变微观机理分析

砂土层在地面沉降过程中呈现一定的蠕变特性。文章采用一维压缩试验对4 MPa 下砂土的变形特征进行了研究,并 采用改进的试验装置对砂土的微观结构进行了提取。通过对8 组不同级配砂土样的蠕变特性和微观结构分析,得到如下结 论：粒径单一的砂土在蠕变过程中更容易出现突变,砂粒受力后更容易发生破碎,产生滑移错动;砂土蠕变的蠕变量与砂 粒级配密切相关,砂土的粒径越单一且粒径越大时,砂土的蠕变量也越大;采用表征砂土颗粒形状复杂程度的形状系数, 从微观上定量分析了砂土在蠕变过程中发生破碎的情况和蠕变量大小,且形状系数越小,表明该种砂土形状越复杂,在蠕 变过程中砂土的破碎性越高,蠕变量越大。     

论冰缘寒区景观生态与景观演变过程的基本特征

冰缘区复杂多样的地域环境和分异显著的生物带谱特征,形成了高寒环境条件下特有的景观生态格局和结构。景观异质镶嵌具有三向性带谱规律,并表现出不同方向上景观过渡的渐变和突变差异,在空间上形成４种基本景观结构类型。景观嵌块以环境和干扰类型为主,景观结构简单、粗粒化。景观格局变化速度快、范围大,气候条件变化、各类冰缘作用尤其是冻土冻融条件的改变。是景观生态过程的驱动力,形成特有的冻融生态过程。     

活动论构造古地理的研究现状、思路与方法*

古地理学是研究地质历史时期地球表面的自然地理的综合性科学,构造古地理学是研究地质历史时期地理单元的构造属性及其演变特征的科学。地球表面的山川、流域与盆地等自然地理单元受岩石圈板块水平运动与深部地幔动力学的联合控制。自然地理单元及其演变是内、外动力长期作用的综合结果。活动论构造古地理思想是在地球系统科学的活动论、演化论、阶段论与转换论观念下的自然延伸。整体、动态、综合分析是活动论构造古地理研究的基本方法;确定构造古地理单元的边界、属性、组成、结构与演变的“五定”原则是工作的具体步骤;搭建数据化、标准化和智能化的古地理重建平台是研究的重要途径。基于活动论构造古地理思想的原型盆地分析,是对原型盆地进行复位、复原与复变,揭示原型盆地的时—空结构;而活动论的源-汇系统分析是在地球系统观指导下的深、浅部结合的全链条、全过程综合研究。活动论构造古地理是研究地表过程和能源、资源矿产分布预测的重要基础。     

活动论构造古地理的研究现状、思路与方法

古地理学是研究地质历史时期地球表面的自然地理的综合性科学,构造古地理学是研究地质历史时期地理单元的构造属性及其演变特征的科学。地球表面的山川、流域与盆地等自然地理单元受岩石圈板块水平运动与深部地幔动力学的联合控制。自然地理单元及其演变是内、外动力长期作用的综合结果。活动论构造古地理思想是在地球系统科学的活动论、演化论、阶段论与转换论观念下的自然延伸。整体、动态、综合分析是活动论构造古地理研究的基本方法;确定构造古地理单元的边界、属性、组成、结构与演变的"五定"原则是工作的具体步骤;搭建数据化、标准化和智能化的古地理重建平台是研究的重要途径。基于活动论构造古地理思想的原型盆地分析,是对原型盆地进行复位、复原与复变,揭示原型盆地的时—空结构;而活动论的源-汇系统分析是在地球系统观指导下的深、浅部结合的全链条、全过程综合研究。活动论构造古地理是研究地表过程和能源、资源矿产分布预测的重要基础。     

地层学的过去,现状及未来

简要回顾了地层学的发展，认为狭义地层学、统一地层划分、均变论、年代地层学是传统的地层学的基本特征。广义地层学、地层的多重划分、突变观（含新灾变论）以及各分支学科的涌现及发展是现代地层学的基本特征。提出社会需求、学科基础、与相邻学科的交叉以及突变观的主导位是未来地层学发展的主导因素。２１世纪的地层学将是现代地层学的继续发展。     

一个新颖的哲学理论：突现论及其在地质上的应用

突现论是一个崭新的哲学理论,只有100多年的历史,但是,突现论已经崛起为复杂性系统的核心理论,成为近期哲学领域研究的热点之一。突现论认为,世界是由不同层级（或层次）构成的,不同层次按照事物的复杂程度不断提高划分的。世界基本上有三大层次,从低到高为物理、生命和心灵。突现论有4个特征：1,不同层次性质不同,高层次性质来源于低层次;2,突现具有不可预测的新颖性;3,不可还原性;4,高低层次之间存在因果关系。文中简要介绍了突现论的概念并探讨了突现论在变质岩、岩浆岩、矿床学以及地球演化研究中的可能的应用,希望能够对科学研究的进一步发展有利。     

基于突变级数法的岩体质量评价

为了改进以往岩体质量评价时难以准确确定指标权重的缺陷,提出将突变级数法应用于岩体质量评价。依据突变级数理论,选择岩体钻进速度、岩体声波速度、结构面间距、结构面摩擦系数、岩石单轴抗压强度等岩石质量指标为影响因素构建岩体质量评价的递阶层次结构模型;同时根据各影响因素对应的分类依据采用随机插值法构建学习样本,对学习样本数据预处理之后进行突变级数值计算;再次依据学习样本的突变级数值与实际经验等级值构建岩体质量评价的突变级数判据。最后应用检测样本对所构建的岩体质量突变级数评价模型进行验证。研究结构表明,突变级数法高效适用于岩体质量评价,具有良好的应用前景。