控制论与人工影响天气 I: 人工增雨作业中的正反问题及最优调控

利用自然控制论的观点,重新审视了人工影响天气诸多方面的问题,提出了人工调控有限区域天气的正问题和反问题,并对最优调控问题,根据观测实例进行了分析讨论.结果表明,自然控制论是指导开展人工影响天气的一个好的理论框架,不仅要加强观测以了解自然降水过程,发展数值模式以更好的模拟实际降水过程,更需要开展反问题的研究;对最优调控的讨论表明,不能仅仅局限于有无催化可能,更应全面考虑降水云系的结构.     

基于Logistic回归的陕南秦巴山区降雨型滑坡预测方法

通过建立陕南秦巴山区降雨型滑坡灾害数据库,分析了不同降雨因子的雨强分布,计算了降水突发型滑坡灾害、降水滞后型滑坡灾害的雨强与滑坡发生概率的相关系数,采用Logistic回归方法确定不同时效降雨因子,得到陕南秦巴山区降雨型滑坡预测模型,并利用滑坡灾害实例,运用ROC曲线和kappa系数法对模型进行了验证。结果表明：滑坡前第m日降雨量R_dm(m=0,1,2)及综合雨量R_c四个降雨因子为诱发降雨型滑坡较为显著的因子。当降雨强度≥75 mm·h^-1时,最易引起突发型滑坡;当连续降水达到2 d,且24小时雨量达到小雨或中雨时,应警惕滞后型滑坡灾害的发生。模型预测准确率达82.1%,ROC曲线的AUC值为0.836,kappa系数为0.616,验证结果显示该模型可靠。研究成果可作为陕南秦巴山区降雨型滑坡预报预警研究工作的重要参考。     

致密砂岩气储层有效性识别和定量评价 ——以鄂尔多斯盆地东南部上古生界山西组一段为例

储层有效性识别和定量评价是制约致密砂岩油气勘探的关键难题。以鄂尔多斯盆地东南部上古生界山西组一段为研究对象,从储层非均质性研究入手,开展砂岩微观—岩芯—测井尺度的细致观测,将含气储层砂岩划分为三种主要的岩石相,其中贫塑性颗粒岩屑石英砂岩构成了物性和含气性相对较好的有效储集岩石。运用薄片和岩芯数据标定不同岩石相的常规测井响应,建立了基于主成分统计分析的有效储集岩石测井识别模型,认识了有效储层的空间分布规律。将储层有效性研究从微观尺度的岩石相描述拓展到宏观尺度的量化表征,实现了致密砂岩气有效储集空间分布的定量评价。     

贵州从江高增锰矿床地质特征及找矿潜力

从江高增锰矿处于区域性雷公岭向斜北西翼次级岜扒向斜展布区,区内断裂构造主要为NE、NNE展布,该矿床是黔东南地区现今唯一具有中型规模的海相沉积碳酸锰矿床,其矿体呈层状、似层状产于南华系大塘坡组第一段黑色岩系中,矿石自然类型为碳酸锰矿石,按结构构造划分为块状矿石和条带状矿石,矿石工业类型划分低磷低铁富锰矿石和高磷低铁贫锰矿石。通过高增锰矿床与黔东铜仁松桃"大塘坡式"锰矿床相比,其赋矿层位、矿体特征、矿物组分、化学成分、矿石结构构造和矿石类型相同,而矿床规模相差甚远、成锰盆地沉积相分带特征不明显。通过成锰盆地特征、沉积环境和成矿条件分析,高增锰矿深部及外围地区仍具较大找矿潜力。     

日本彩虹石榴石的矿物学特征研究

利用带能谱仪的扫描电镜、电子探针、傅立叶红外光谱仪和激光拉曼光谱仪对日本奈良县吉野郡天川村彩虹石榴石样品进行了矿物结构、化学组成及光谱学特征的研究,分析彩虹效应成因,推测其形成环境。背散射图像可见深浅不一的条带交互排列,能谱半定量分析显示,浅灰色条带元素组成与较纯的钙铁榴石一致,深灰色条带元素组成为含Al的钙铁榴石,两者互层形成薄层结构,这种特殊结构使光发生干涉和衍射作用从而产生彩虹效应。电子探针测试确定日本彩虹石榴石主体成分接近纯钙铁榴石。在彩虹色矿物表面(简称彩虹面),垂直的薄层结构构成衍射光栅,使入射光产生光栅衍射,而平行彩虹面生长的薄层使入射光发生干涉作用,两种作用产生的光波结合形成彩虹色。日本彩虹石榴石的反射红外光谱中可见[Si O4]峰位以及受少量Al—O结构影响的Fe—O结构峰位,其红外光谱特征与含有少量Al的钙铁榴石结构对应。激光拉曼光谱测试发现Al含量高的部分较Al含量低(或无)的部分峰位向高频方向移动2 cm-1,整体谱学特征与钙铁榴石特征一致。日本彩虹石榴石具有钙铁榴石和铝含量较高的钙铁榴石交互排列的结构,据此推测其在富Fe贫Al的环境中形成。     

考虑填土强度的加筋土挡墙动位移计算

加筋土挡墙在地震荷载作用下的位移大小对结构的抗震性能影响显著。为了计算地震荷载作用下加筋土挡墙的位移,Newmark滑块法通常被用于设计中。由于传统的Newmark滑块法在计算中忽略了填土强度的变化,因而采用单一峰值或残余强度的计算将可能导致计算得到的位移小于或大于实际位移值。在二楔块破坏模式的假定条件下,根据楔块的力学平衡条件,建立了加筋土挡墙滑动安全系数计算式,同时通过引入位移阈值考虑了填土的应变软化特点。通过将计算结果与模型试验结果对比,得到以下结论：相较于单楔块法,二楔块法更能真实地反映出墙体的实际破坏模式,且计算得到的屈服加速度系数更接近试验值;相较于采用单一峰值或残余强度计算的位移,考虑填土应变软化的计算解更接近于模型测试值。     

吹填场区双层软黏土地基承载特性及破坏模式

针对天津滨海地区围海造陆工程所形成的上软、下硬双层软黏土地基,利用室内载荷试验和数值模拟开展了双层软黏土地基的承载特性及破坏模式研究。研究表明：由于下层沉积土的补强效应,双层软黏土地基的P-S曲线会出现明显的凹凸转折点,其出现的位置与宽厚比密切相关,宽厚比越小,转折点出现的时间越靠后,下层沉积土的补强效果越不明显。数值结果表明：双层软黏土地基破坏模式随着上覆土厚度的变化相差不大,均为整体剪切破坏。随着载荷板宽度的增加,双层软黏土地基以冲剪破坏模式过渡为局部剪切破坏,当载荷板宽度大于3.0 m时,表现为整体剪切破坏。     

采动微地震波传播与衰减特性研究

为分析采动地震波煤岩响应及其波场特性,构建顶板岩层和煤层2种传播介质接收采动地震波的多通道微震监测系统,研究2种介质采动地震波的传播和衰减特征。研究结果表明：顶板岩层接收到采动地震波的平均波速、加速度均高于煤层,2种介质中的地震波加速度均与爆破装药量成正相关,与传播距离、介质密度负相关。采动微地震波能量、信号时长随传播距离分别呈指数、线性衰减,近爆心处煤层传播微地震波能量、信号时长均高于顶板,超过一定距离后顶板高于煤层;采动微地震波传播距离有限,顶板的有效传播距离高于煤层,地震波有效传播距离与爆破装药量线性正相关。采动地震波低频部分的品质因子高于高频部分,顶板岩层的品质因子高于煤层。研究成果有助于地震波传播介质选取、检波器布设优化。     

基于双电层模型冻土中未冻水含量理论推演及应用

根据冻土中未冻水成因的本质——带负电黏土颗粒表面的扩散层中阳离子溶液特殊分布,依据基于静电场泊松方程与静电荷玻尔兹曼分布的双电层理论,推演出了未冻水含量理论公式,比较分析未冻水含量观测值拟合的经验公式,发现两者形式非常一致,经验公式实质为理论公式的简化。依据此理论,清晰地描述了冻土颗粒表面未冻水的结构特征及成因,定量分析了土壤类型、含盐度、温度对未冻水含量的影响;得出当土壤盐溶液浓度小于某一阈值时,盐渍度变化对未冻水含量的影响可以忽略,即不同类型常规（低含盐度）冻土,双电层结构几近相同,指数形式公式适用于所有常规冻土的未冻水含量;土壤类型通过比表面积影响着未冻水含量,在同等温度下,土壤中黏土颗粒越多,比表面积越大,未冻水含量越多;结合实测资料给出适用于不同类型冻土未冻水含量理论计算的参数值,随后通过两种已有的经验公式对计算结果进行了验证,证实了该理论公式的可行性。     

剪力键支护体系的构想及模型试验研究

针对深大基坑支护工程中存在的问题提出了一种新型的支护形式-剪力键支护体系,由竖直桩和斜向支撑的剪力键构成。通过模型试验,对剪力键组和单排悬臂桩组分别量测了不同开挖深度时的桩顶水平位移及桩身内力,同时进行了有限元的数值模拟。结果表明剪力键组的桩顶最大水平位移约为悬臂组的1/10,桩身最大弯矩值约为悬臂组的一半左右。剪力键支护体系具有更大的刚度,能够有效减小桩顶位移及桩身最大弯矩,且耗材相对较少,支护深度较大,占据空间较少,不影响主体地下室施工,可节约工期和成本,为深大基坑的支护提供了新的型式。