地球变化磁场的分形和混沌特征

将北京地区地球变化磁场的水平分量作为一无规时间序列，利用谱分析方法求出了１９５９，１９６５，１９７０和１９７６年时间段的分数维布朗运动（ＦＢＭ）的维数Ｄｂ。结果表明Ｄｂ值与太阳活动性呈负相关。进而利用时间延迟方法来重建该序列在相空间的吸引子，计算得到吸引子的维数Ｄ＝４．２±０．４，最大Ｌｙａｐｕｎｏｖ指数总是正值。这表明地球变化磁场可能是混沌的。还利用一简单模型说明太阳活动性对地球变化磁场Ｄｂ值的影响。     

引力场中磁场重联的数值研究──（Ⅰ）磁岛的形成和合并

数值研究了引力场中电阻撕裂模不稳定性所引起的磁场重联，结果表明，在电流片长度Ｌ＝１Ｈ、半宽度δ＝Ｈ／２４的情况下，电流片两端附近将出现两个Ｘ线的磁场重联，并形成磁岛和高温高密度的等离子体团．磁岛宽度随着时间而增长，在ｔ≈５５τ_Ａ时达到饱和，最大饱和岛宽约为４δ．同时从ｔ≈３７τ_Ａ开始，磁岛中心位置逐渐下降；在ｔ＝５７τ_Ａ时发生结合不稳定性，磁岛与底部附近的闭合磁场区合并，导致磁场湮灭和磁能的快速释放．另一方面，由于引力场和等离子体非均匀性的影响，顶部附近随时间而增长的等离子体外流速度达１．１４Ｖ_Ａ∞；磁岛中等离子体向下运动的最大速度达１．４１Ｖ_Ａ∞，且大于局地声速；在磁岛前方可形成快激波．这些结果可用于解释双带耀斑中后随耀斑环的形成、磁场湮灭和磁能释放、以及Ｄｏｐｐｌｅｒ速度图上观测到的红移现象．     

改进的DFP优化方法及其在位移反分析中的应用

在常规的DFP方法中引入改进的牛顿迭代下山法，从而在DFP方法中无需执行一维搜索，也可使得初始点不断地向最优点收敛，进而得出最优值。与此同时，还在此方法中采用了数值精度高的理查得外推法公式求梯度。改进后的DFP方法与常规的DFP方法在数值试验和工程应用中进行比较，其对比结果表明：该方法具有更好的数值稳定性、更快的收敛速度及更高的优化结果可靠度。     

基于LightGBM的超大沉井下沉状态预测及传感器优化布置

沉井下沉状态预测及传感器优化布置有利于确保沉井安全平稳下沉、降低监测成本。基于机器学习中的LightGBM框架建立超大沉井下沉状态预测模型,利用沉井底部结构应力传感器监测数据,准确预测沉井下沉速度、横桥向高差和顺桥向高差,并通过传感器重要程度分析,提出可满足下沉状态预测精度的传感器优化布置方案。将提出的沉井下沉状态预测模型和传感器优化布置方法应用于常泰长江大桥主塔超大沉井下沉工程,结果表明：沉井下沉预测时,3个预测指标的R²均大于0.94,下沉状态预测精度高;对下沉状态预测较为重要的传感器主要集中在沉井外圈和横纵轴线附近区域;在满足下沉状态预测精度的条件下,传感器优化布置方案可减少传感器数量达45.5%。优化布置方案包含的传感器数量相同时,提出的优化布置方案在下沉状态预测精度方面整体优于基于特征变量相关性分析的优化布置方案。     

砂土卵石地层高频冲击直推半合管取样工艺应用研究

地层的取样质量决定了污染场地调查的准确性,获取无污染、无扰动、结构完整且取心率要达到一定要求的样品对于环境取样具有十分重要的意义。砂土卵石地层软硬交错、结构松散,造成取样率低、样品结构易破坏、钻进取样效率低等问题。本文采用高频冲击直推钻机,配合半合管取样钻具,以乌海市重点行业企业某化工园区的污染详查工作为例,介绍了高频冲击直推半合管取样工艺及其应用效果。该工艺在砂土卵石地层中岩心采取率达85%以上,样品原状性好,为后期该类地层的钻探取样提供了可靠的参考依据。     

约束随机场下的边坡可靠度随机有限元分析方法

目前边坡可靠度中常用的简化分析方法,不考虑边坡土体的空间变异性,每次计算整个边坡都取用相同的强度参数,由离散点试样试验得到的土体参数统计特性只能反映点特性,而边坡的稳定性受滑面上平均抗剪强度特性控制,因此,需要考虑空间范围内的平均特性。描述空间变异性的随机场理论对变异性较高的土体,实际上高估了其空间变异性。把随机场理论和地质统计中的区域化变量理论结合起来,建立约束随机场,并在此基础上进行Monte-Carlo随机有限元分析。计算实例表明,在高变异性条件下约束随机场能有效降低完全随机场的模拟方差,得到更低的破坏概率。对比了随机有限元和简化法的计算结果表明,简化法在土体强度变异性很高时其结果并非偏于保守。另外也指出了可靠度分析中存在的边坡尺度效应和简化法的适用条件。     

引力场中磁场重联的数值研究（IV）多层电流片

应用数值方法研究了日冕多层电流片中电阻撕裂模不稳定性的非线性演化和磁场重联过程,结果表明,计算区域顶部附近两侧电流片中的磁岛和等离子体团向上抛射,并携出大量的磁能和热能;中心电流片中的磁岛向下运动,逐渐演变成底部含有３个磁闭合区的冕流结构。进而在中心电流片中再次发生磁场重联,多次形成向下运动的小型磁岛,并与底部磁闭合区发生结合不稳定性。同时在磁闭合区中也有磁场重联发生,导致中心小磁闭合区的湮灭。初始电流片之间的距离趋近,上述演化过程越快。日冕多层电流片中的磁场重联过程可能对日冕物质抛射和日冕加热有着重要影响。     

不同地质雷达测量参数对数据采集效果的影响

地质雷达探测技术是近年来适应快速、准确、无损的探测地下障碍物及对地下工程质量评价而迅速发展的方法技术。而这门方法的一个根本环节就是数据采集。本文通过结合工程实例来探讨不同的地质雷达测量参数对数据采集效果的影响。     

一种处理加筋体结构问题的有限元分析模型

在用有限元法分析混凝土中钢筋或峒室岩体中的锚杆变形问题时,经常会遇到线单元与体单元耦合变形的问题,现有的方法一般是将锚杆或钢筋简化成桁架或梁单元,作为嵌入单元将其贡献刚度叠加到体单元的刚度矩阵中。但无论哪种简化都没有反映复杂应力状态下加强构件变形处处不均匀的特性。在总结其他学者研究的基础上,将这类问题统称为加筋体问题,并提出一种新的的有限元分析模型。模型中利用连续介质力学基本理论将加强构件的轴向变形能、扭转变形能及弯曲变形能叠加到实体单元的势能泛函中,用最小势能原理导出了一种非线性的单元平衡方程。利用该模型编制了相应的程序,并与商用软件Abaqus的计算结果作了对比分析。     

水力压裂法地应力测量中的几个问题

回顾了应用水力压裂法测量地应力的基本原理。简要地分析了对水力压裂法地应力测量结果的可靠性影响较大的几个参数。最后,对水力压裂法在深部地应力测量中的应用及其在深钻孔地应力测量方面的发展前景也做了讨论,指出了今后深部地应力测量研究努力的方向。