利用曲线模型求解曲线放样坐标

1线路坐标系与局部坐标系的数学关系 如图1所示，设在线路控制坐标系XOY里，存在有任意曲线（缓和曲线或圆曲线），首先建立以曲线起点ZD作为坐标原点、ZD所在处曲线的切线为X轴、ZD指向该点的曲率半径中心R方向为Y轴的局部坐标系xoy。设曲线上任意一点A（x，y），求解它在线路坐标系里的坐标（X，Y）。     

变精度粗糙集下的GIS面目标拓扑关系扩展研究

空间拓扑关系一直是GIS研究热点。本文在分析了GIS面目标拓扑关系的基础上,引入粗糙集概念。在Pawlak粗糙集中,把RCC模型中面目标看成粗糙集中的等价类划分,不考虑边界的模糊性和边界,RCC模型的关系表达模型不变。而在变精度粗糙集中,由于引入多数包含β因子,除PO(X,Y)和POI(X,Y)外,RCC模型其他关系表达模型也不会变化,并且这些关系属于β=0的特例。在PO(X,Y)模型中由于两个面目标存在公共相交部分,及X∩Y≠φ。因此,当C(X,Y)≤β,即X与Y中的公共元素的数目,大于X中元素数目的50%时,显然可以得到Y⊇^βX。因此,在变精度粗糙集中,我们认为两个面目标PO(X,Y)有两种集合表达形式Y⊇^βX和Y⊄^βX,并由此作出了POI(X,Y)和PO(X,Y)在变精度粗糙集下的面目标相交拓扑关系拓展图。     

Hoek-Brown准则在岩石强度各向异性评价中的应用

完整岩石强度随非连续界面角度发生变化而变化,因此具有各向异性。修正的Hoek-Brown准则可以对岩石的强度各向异性特征进行合理预测。通过对沉积岩及变质岩两大岩类、共23组岩样单、三轴测试结果进行分析,获取相应强度各向异性参数K_β及R_c,结果表明:岩石各向异性强弱与原岩类型、压实和胶结等沉积成岩作用、微裂隙发育程度及变质作用等因素有关。对于结构完整的沉积岩石,煤岩的各向异性最强,其次为页岩,而砂岩、泥岩和灰岩的各向异性相对较低。变质岩中板理发育的板岩各向异性最强,片麻岩次之,片岩和大理岩的各向异性相对较低。K_min与R_c间满足幂指数关系,K₉₀/K_min与R_c间满足线性关系,建立了各向异性岩石K_min分类标准。最后利用Londe转换和σ_cβ预测效果验证了修正的Hoek-Brown准则方程具有较高预测精度,结果可靠,从而为岩石强度各向异性更深入研究提供参考和依据。      

基于格子理论模型页岩储层气-固吸附分子动力学分析

利用格子理论模型探讨了甲烷在页岩中的吸附特征。该模型基于不同假设可发生一定转变,利用该理论预测甲烷吸附量的精度较高,绝对误差小于0.004 2mmol/g,预测精度随着温度的升高而略升;模型中确定的理论单层饱和吸附密度Г₀及吸附质分子与微孔表面之间的接触势能ε_s等参数可用来指示温压对甲烷吸附特征的影响及页岩中纳米级微孔发育程度。随着温度的升高|ε_s|减小,|ε_s|与温度间的变化近乎线性;Г₀<Г_max,Г₀可以大体表征分子吸附状态,甲烷在页岩中吸附的Г₀和|ε_s|值比富含纳米级微孔的多孔活性炭小得多。同时讨论了所定义参数Y与X之间的线性关系,进而对微孔中吸附质分子间平均作用势ε_a进行了估算,结果表明|ε_a|<|ε_s|;在测试温压范围内,随着温度的升高|ε_a|先升高后降低;温度较低时ε_s/ε_a倍率较大(7.05倍),随着温度升高,该倍率减小并逐渐趋于稳定(平均约3.37倍)。利用该理论对不同地区及不同类型页岩在更宽尺度温压范围内对页岩微观结构表征或真实含气量关系研究具参考价值。      

甘肃青海部分地区流动地磁场时空分布特征

2021-05～2022-01青海地区陆续发生玛多M_S7.4、德令哈M_S5.8和门源M_S6.9地震。为深入探究上述地震的震磁关系,利用2019～2021年流动地磁场三分量矢量数据,探讨区域基本磁场与岩石圈磁场的时空分布特征及岩石圈磁场各分量年变与该区域中强地震的关系。研究发现,3期区域基本磁场的时空分布相似。震前最近一期岩石圈磁场资料显示,震中位置H矢量幅值弱变、方向偏转;震中位置与D、I、F、Z分量零值线的距离在200 km以内,玛多M_S7.4、门源M_S6.9地震震中位置与Z分量零值线的距离仅为5 km、20 km。此外,部分岩石圈磁场分量在2次强震前1 a呈现明显异常。     

不同太阳、月亮坐标算法对GNSS部分系统误差的影响研究

研究天文年历、JPL星历计算的太阳、月亮坐标的差异及对GNSS导航定位的影响。结果表明,不同星历计算的太阳坐标差异最大为5×10⁸ m,月亮坐标差异最大为3×10⁶ m。天文年历与DE421计算的星固系X方向之间的夹角最大达30′（Y方向与X方向类似）。太阳坐标差异引起的相位绕转改正之间的差异最大达0.3 mm,卫星天线相位中心偏差改正之间的差异最大达3 mm。太阳、月亮坐标差异导致固体潮改正之间的差异最大达3 mm。经实测GPS数据验证,不同星历计算的太阳、月亮坐标差异对PPP的影响可以忽略,建议在PPP中采用计算效率高的天文年历。     

一种快速准确校正手持式GPS的方法

目前,手持式GPS已成为地质工作人员必不可少的工具之一,正确使用和校正GPS是每个技术人员必须掌握的。在工作实践中,笔者总结出GPS的显示坐标X,Y变化量与校正参数DX,DY,DZ的变化量的比值(即变化率)在某一地区是一定值(即线性关系),不同地区该定值不同。通过变化量的此种线性关系用解方程法可快速准确地确定DX,DY,DZ参数,且只要满足该方程解的不同组合的DX,DY,DZ均可作为该地区正确的校正参数,从而可准确校正GPS。     

重力卫星观测俯冲带特大地震同震重力场变化

利用去相关的DDK3滤波器对得克萨斯空间中心（CSR）发布的GRACE RL06月重力场模型数据进行处理,采用多项式拟合时间序列分析方法成功提取了2004年苏门答腊M_W9.3、2010年智利M_W8.8和2011年日本东北M_W9.0三个地震事件的同震重力变化、大地水准面变化、垂线偏差变化及重力梯度变化。结果表明,3个震例的同震重力变化范围分别为-15.5~6.5 μGal、-9.1~2.1 μGal和-11.1~4.2 μGal;同震大地水准面变化范围为-5.9~0.8 mm、-3.0~0.8 mm 和 -3.2~0.5 mm;垂线偏差NS向变化范围为 -1.2~2.2 mas、-0.9~1.0 mas 和 -1.1~1.4 mas,EW向变化范围为 -1.8~1.0 mas、-0.8~0.8 mas和 -0.7~1.0 mas;重力梯度各分量数值中,rr分量同震变化最大,其次是rθ分量。3次地震的同震信号空间分布均表现为：同震大地水准面和重力变化信号呈非对称两极分布;垂线偏差呈负-正-负或正-负-正三极分布;重力梯度变化信号呈较复杂的多极分布。观测结果与现有的球体位错理论计算结果较一致,可作为重力卫星数据约束震源机制和地球粘度结构的可靠信号来源。     

坝基岩体岩石质量指标、波速和透水率的关系——以青海玛沁地区玛尔挡水电站为例

坝基岩体质量分级指标包括岩石质量指标(RQD,Q)、纵波波速(V)以及透水率(ω)等。他们相互之间存在一定关系,并随深度(h)的变化而变化。以青海玛沁地区玛尔挡水电站河床坝基6个钻孔的实测数据为基础,对上述指标随深度的变化规律及相互关系进行研究。结果表明:同一深度的岩石质量指标差异较大,但整体上随深度的增加呈线性带状增大,上、下限的线性关系分别为Q=0.488h+67.886与Q=0.309h+2.319;透水率与深度具有较好的相关性,随深度增大,透水率呈幂函数曲线下降趋势,即ω=1 329.192h-1.599;岩石质量指标、透水率和深度的拟合度较高;随着岩石质量指标的增加,纵波波速整体上呈线性带状增大的趋势,上、下限的线性关系分别为V=40.493Q+3 612.9和V=32.458Q+1 822.6,而透水率的几何平均值呈下降趋势,与岩石质量指标的算术平均值具有很好的相关性,即ω=6.378-3.708×10~(-7) Q~(3.832)。     

时间序列的趋势转折点提取算法及应用研究

针对时间序列趋势转折点的提取,提出一种基于矢量转角和极值点相结合的改进算法,并应用到地震观测资料的分析中。结合地震对应规则,对山西断陷带北部小磨流动水准XM₁-XM₂测线的地震预测效能进行评估。结果表明：1）该算法可用于时间序列趋势转折点的自动提取,提高了人工判别的工作效率,实现了转折点的定量化识别;2）从数据统计的角度考虑,该测线与200 km范围内M4.5以上地震有较好的对应关系,预测效能评估结果R=0.63（R₀=0.43）;3）2000年以后该测线的地震虚报率较高,分析认为可能与远场强震引起的应力变化有关。     

利用半自由点质量模型拟合局部（似）大地水准面

为提高GPS/水准法拟合（似）大地水准面的精度，基于重力场等效逼近理论，建立一种半自由点质量模型。顾及相邻点之间的关系并结合高程异常与扰动位之间解析式的特殊性，提出确定模型参数（埋深和大小）的迭代算法，通过拟合点下方多个不同埋深质点实现重力场元的多频段拟合，并利用不同条件的实验数据进行拟合实验。结果表明，利用该模型进行（似）大地水准面拟合是可行的，其精度较传统的Kriging/Co-Kriging法高。     

基于重力测点和段差变化的前郭5.8级震群研究与三维反演

利用东北地区近几年流动重力观测数据，分析前郭5.8级震群周边重力点值的时序变化特征，并基于重力段差变化对东北地区整体和局部重力变化引入能够反映异常显著性程度的指标量G和C值，最后对前郭5.8级震群前的重力场动态变化作三维密度反演。结果表明：1）前郭5.8级震群发震构造两侧的局部重力变化具有较明显的差异性，其变化趋势可作为识别构造活化或解耦运动的标志；2）显著性指标量G和C值能够为地震重力前兆的定量描述提供新思路；3）震前重力变化的反演结果显示地震发生在质量运移的过渡区域，垂向反演结果对本次地震的震源深度有一定的揭示意义。     

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智利MW8.8地震重力变化的GRACE观测与构造活动分析

利用GRACE重力卫星数据获取智利地区长期重力变化，提取特征点重力变化时间序列，分析2010 年智利MW8.8地震震前、同震及震后的重力变化，并将GRACE观测到的同震重力变化与球体位错理论模拟结果进行对比分析。结果表明，地震造成发震断层上、下盘显著的重力正负变化；特征点重力变化时序均清晰地揭示出地震造成的重力变化跃迁现象及震后3个强余震的异常信号，特别是震源域特征点重力在地震前2007~2010年呈现出“减小-增加-减小-增加-发震”的变化特征；GRACE观测到的同震重力变化与球体位错理论模拟结果在量级和分布形态上具有较好的一致性；地震不同阶段发震断层两盘重力变化亦有所差异，且受震后地层粘滞性效应影响，发震断层邻域重力变化呈持续性正负变化趋势。     

断层向错引起的地表重力变化研究

利用三维角点法以及空间物体旋转的几何变换理论,建立断层向错与地表重力变化的关系,并进行数值模拟计算。选取断层下盘左端点为旋转基点,分析断层埋深和倾角对其向错引起的重力变化的影响。结果表明,断层向错引起的重力变化与断层埋深有明显的相关性,在W1、W2、W3向错模式下,重力变化均表现为随断层深度增加而逐渐衰减;重力变化对断层倾角有着不同的响应。断层运动产生的重力变化空间分布特征与断层的向错模式以及旋转基点的选择有关。     

最小二乘定权方法对流动重力计算结果的影响

在处理流动重力观测数据时,采用最小二乘方法解算由权系数和观测值组成的超定方程组,得到最优权值,并利用最优权计算重力值。结果表明,等权方法计算得到的结果点值精度不高,但包含了较全的重力异常地震分析预报信息;不等权方法计算得到的结果点值精度较高,但削弱了有用的重力异常地震分析预报信息;最小二乘方法计算得到的结果不但有较高的点值精度,对M_S4.0及以上地震的分析预报效果也最优。     

升降式深水网箱控制平台的尺寸设计

控制平台的宽度l与网箱主构架半径r正相关,设计时必须满足网箱框架外侧与平台的距离k大于零,其中:k=1-2+22r-h42+14l2+12r2-22rl,h4为控制平台高度,其受放置区水深h的制约,高度与水深的关系:h=h1+h2+h3+2h4+12H,h1为网衣缩结高度,h2为网衣底部重力装置高度,h3为重力装置到水底的距离,H为网箱放置区台风期预计最大波高。以“HDPE升降式圆形双浮管深水网箱”为应用实例,h=24 m,H=7 m,r=7.15 m,h1=7.0 m,h2=1.0 m,l=25 m,h4=5.0 m,在浪高5 m,风力10级的情况下,网箱系统工作正常。     

小波多尺度分解特征分析

介绍了小波多尺度分析的数学原理，以三峡13期流动重力资料为例进行了小波分解。讨论了网格距对三峡流动重力资料分解结果的影响，提出了一种计算平均点距的方法；讨论了小波阶数与重力变化波长的关系．根据网格距及小波理论计算了各阶小波及逼近对应的波长范围。讨论了重力变化区移动与数据延拓、网格加密、网形完整性以及小波计算起始点之间的关系。结果表明．如重力网形不完整，分解结果中重力变化区随小波阶增加的移动没有规律．如果网形完整．分解结果普遍存在随小波阶增加而有规律移动的负重力变化区。重力变化区移动与小波分解起始点密切相关。     

Experimental study of entrainment behavior of debris flow over channel inflexion points

On-spot observation and field reconnaissance of debris flows have revealed that inflexion points in the longitudinal profile of a movable channel may easily become unstable points that significantly affect their entrainment behavior. In this study, small-scale flume experiments were performed to investigate the entrainment characteristics of debris flows over two types of inflexion points, namely, a convex point, which has an upslope gradient that is less than the downslope gradient; and a concave point, which has an upslope gradient that is greater than the downslope gradient. It was observed that when debris flowed over a convex point, the entrainment developed gradually and progressively from the convex point in the downstream direction, and the primary control factors were the slope gradient and friction angle. Conversely, when debris flowed over a concave point, the entrainment was characterized by impacting and impinging erosion rather than traditional hydraulic erosion, and the impingement angle of the flow significantly determined the maximum erosion depth and outflow exit angle. An empirical relationship between the topography change and the control factors was obtained from the experimental data.