岩体应力应变曲线转型的孔压效应与降雨滑坡的机制分析

从宏观与微观机制方面探讨了孔隙水压力对岩体脆－延性转变的影响。定义了一个峰后破坏割线模量Epost来表征孔隙水压力对岩体应力应变曲线转型的效应,并结合突变理论得到的斜坡失稳的刚度判据,进一步分析了孔隙水压力对应力应变曲线峰后斜率的影响,随孔隙水压力的增加,峰后曲线斜率变陡,峰后刚度增大,即材料的均匀性、脆性增大与刚度比k减小。因此在系统内部条件不变时,刚度比k=1时就存在一个临界孔隙水压力pwcritical,即降雨等涨落因素引起滑面介质中的孔隙水压力大于这个临界值时斜坡就易于发生突变失稳。从而深化认识了降雨等外部涨落因素对斜坡系统失稳的重要触发作用。     

Applicability of the ACE algorithm for multiple regression in hydrogeology

This paper introduces the alternating conditional expectation (ACE) algorithm of Breiman and Friedman (J Am Stat Assoc 80:580–619, 1985) for estimating the transformations of a response and a set of predictor variables in multiple regression problems in hydrogeology. The proposed nonparametric approach can be applied easily for estimating the optimal transformations of different hydrogeological data to obtain maximum correlation between observed variables. The approach does not require a priori assumptions of a functional form, and the optimal transformations are derived solely based on the data set. The advantages and applicability of this new approach to solve different multiple regression problems in hydrogeology or in Earth Sciences are illustrated by means of theoretical investigations and case studies. It is demonstrated that the ACE method has certain advantages in some fitting problems of hydrogeology over the traditional multiple regression. Based on our knowledge, this is the first application of the ACE algorithm to analyze and interpret groundwater data.     

一次阻高背景下地形对晋南特大暴雨的作用分析

针对2007年7月29~30日发生在山西省垣曲县的特大暴雨天气过程, 利用实况资料、 自动站资料以及GMS红外卫星云图, 计算了地形性垂直速度、 切变涡度、 散度、 能量, 并分析了其分布及演变特征, 对前期500 hPa高度和温度进行了合成分析, 结果表明： （1）前期500 hPa阻塞高压和切断低压的形成和长期维持, 使得冷空气在山西上空堆积, 形成强烈的高空冷涌; 同时, 副热带高压的稳定加强、 维持为暴雨提供了能量积累和水汽来源, 致使山西出现大范围降水和区域暴雨天气。（2）K-H不稳定的形成和维持, 是导致中尺度切变线上小尺度涡旋维持、 加强, 并产生强风暴雨的重要原因。（3）垣曲县特殊的地形, 使得其附近流场发生变化, 不仅使地形性垂直上升运动加强、 维持, 而且也使得水汽不断向云内卷入, 延长了暴雨云团在其上空的停留时间; 同时通过云物理作用, 使得已经凝结的水分高效率地下降, 从而增加降水量; 喇叭口地形的收缩作用也加强了迎风坡的辐合上升运动。     

河西走廊一次夏季强沙尘暴的影响系统分析

使用NCEP再分析资料以及高空、地面观测资料和张掖CINRAD-CC天气雷达观测数据对2008年6月13日发生在河西走廊中部的一次强沙尘暴天气进行了连续监测和分析.结果表明:高空冷空气快速东移叠加到地面热低压之上形成对流不稳定,使得中尺度对流系统快速发展;T-LnP图上500～540 hPa干暖盖有利于对流层低层不稳定能量的存储和积累,干暖盖是强对流天气发生的重要征兆;沙尘暴发生前对流系统先从低层发展,然后迅速向中层发展;沙尘暴发生后中低层雷达回波减弱;中层回波开始增强,并向下发展,降水增大后,沙尘暴减弱消失;沙尘暴发生在紧邻强回波前面弱回波区域内;地面观测沙尘暴发生、发展、消亡时间与逆风区生消演变密切相关,沙尘天气发生在逆风区范围内,强沙尘暴天气发生在逆风区外层风速大值区的强辐合上升气流中.     

Buckling analysis of 3D layered structures using a Cosserat continuum approach

This paper concerns the buckling analysis of three-dimensional (3D) layered continua using the Cosserat approach. The finite element method (FEM) is used to implement the adopted Cosserat formulation. As a result, the interfaces between the layers need not be explicitly modelled. Instead, the internal characteristic length, i.e., the layer thickness and also the interaction conditions between the layers are incorporated into the governing equations of the solution. This paper introduces a new 3D geometric stiffness matrix based on the principle of virtual work. The proposed geometric stiffness matrix is applied to the linear buckling analysis of a number of benchmark problems with various geometries, boundary conditions, and interaction conditions between the layers. In all cases, the FEM Cosserat solution exhibits a high level of consistency with the analytical solution.     

Expulsion of magnetic flux lines from the growing superconducting core of a magnetised quark star

The expulsion of magnetic flux lines from a growing superconducting core of a quark star has been investigated. The idea of impurity diffusion in molten alloys and an identical mechanism of baryon number transport from hot quark-gluon-plasma phase to hadronic phase during quark-hadron phase transition in the early universe, micro-second after big bang has been used. The possibility of Mullins-Sekerka normal-superconducting interface instability has also been studied.     

中尺度扰动不稳定的数值研究

利用一个二维Boussinesq流体的绝热无粘非静力数值模式,将中尺度不稳定问题作为一个初值问题进行数值研究.线性情况下数值试验的结果基本与采用特征值方法研究得到的结论一致.非线性情况的数值试验表明,其不稳定发生的范围可与线性情况不一致;非线性不稳定的增长率一般较线性不稳定的增长率要小;非线性作用会造成波型的陡凸,从而造成流函数正负环流的不对称和环流流线的密集;非线性情形下的流型有些与强对流系统的流型相像.     

2002年6月8～9日陕南大暴雨系统的中尺度分析

采用实测资料对2002年6月8～9日陕南大暴雨过程进行分析后认为:除了有利的大尺度条件之外,β中尺度天气系统的发生发展是造成本次强暴雨的最直接原因,这类系统的发生发展具有很强的局地性和突发性.分析表明,对流层中低层水汽的大量集中以及对流不稳定条件的存在可能对此类系统发展提供了有利环境,对其启动的机制作了初步的讨论,认为地形的动力强迫和地面冷锋以及低空急流扰动可能对此类系统的发生发展起了触发作用.     

基于并行预处理算法的三维重力快速反演

随着地球物理设备和探测技术的不断发展,快速处理大规模地球物理数据的需求也随之增长。为了解决三维重力数据密度反演的耗时问题,提出一种并行的预处理共轭梯度算法来提高计算效率。本文分别采用两种不同的预处理算子通过组合模型数据反演进行测试比较,并利用迭代残差和计算用时共同评价其加速效果。结果表明：对称逐次超松弛预处理方法比对角预处理方法反演计算速度快,密度结果更贴近实际模型;与传统串行的共轭梯度算法相比,本文并行预处理快速算法可以获得近19倍的加速比。将该算法应用于美国Vinton盐丘的实测重力数据中,反演结果能够很好地圈定出岩体的位置,验证了本文并行预处理共轭梯度法在三维重力数据快速反演中的高效性和可行性。     

波致海床滑动稳定性计算方法及滑动失稳特征研究

波浪引起的海床不稳定性是海洋工程中需要考虑的重要问题。在对现有波致海床滑动稳定性计算方法进行分析的基础上,提出了一种波致海床滑动稳定性计算的全应力状态法,将其与现有计算方法进行了对比分析,并进一步研究了波致砂土海床和软土海床的滑动失稳特征。结果分析表明,全应力状态法在波致海床滑动稳定性分析中具有较好的适用性。对于砂土海床,其滑动稳定性受饱和度的影响较大,且当海床计算厚度约为0.2倍波长时对应的滑动深度最大。波浪作用下坡度不超过2°的均质软土海床,其最危险滑动面的位置仅与波长有关,其滑动深度约为0.21倍波长,滑动面半弦长约为0.33倍波长;海床表面的波压力数值只影响其安全系数的大小,而不影响其滑动深度。