地震是照亮地球内部的一盏明灯

正地震作为地球内部的一种震动,发生时会产生一系列波动即地震波,而地震波是目前我们所知道的唯一一种能够穿透地球内部的波。对地震波的研究,不仅有利于人们理解地震的本质并为抗震救灾提供科学依据,更是探测地球内部结构的主要手段,也是最有效的手段。本文从地震波的特点切入,追寻科学家借助地震波探索地球内部结构的足迹,呈现了地震波在地球内部圈层划分过程中的具体作用,以及在现代地震勘探等方     

南极洛多姆冰帽BJ钻孔粒雪层的热学性质及其温度分布

根据详细的密度资料,对洛多姆冰帽BJ钻孔粒雪层的热学性质进行了讨论。应用非均匀介质热传导方程描述活动层温度分布。通过两种简化的层状结构和竖向运动模型给出了解析解。计算和实测温度差异的分析表明边界条件的选取非常重要。     

基于DDA的斜坡地震动响应分析

深切谷坡浅表部卸荷裂隙发育,风化强烈,致使浅表层成为非连续介质及介质性质差异,地震动响应由此变得复杂。基于此,对适用于分析岩质边坡运动过程的不连续分析方法(DDA)进行改进,实现了地震波从模型底部输入,将其应用到四川青川东山斜坡中,通过与地震波的实地监测数据对比,揭示了高程、地形、山脊宽度以及"丁"字形山体等因素对地震波峰值加速度(PGA)放大的影响:相对谷底,当坡度一致时随高程增加地震波会出现放大,在坡折部位,由于地震波的反射及折射作用,PGA会得到放大,放大倍数达3.16倍;垂直单薄山脊方向上水平PGA放大明显,达4.64倍;"丁"字形山脊结合处,PGA放大倍数减小,约2倍。用改进后的DDA还模拟了四川汶川映秀"飞来石"临空抛射过程,认为"飞来石"形成的主要原因是斜坡中部古河道堆积物与单薄山脊的介质性质差异引起的放大效应。     

含水平软弱夹层斜坡变形破坏特征的振动台试验

已有研究结果表明,强度相对较低的软弱夹层会对地震波产生吸收或强化作用,在一定程度上控制了斜坡的地震动力响应及变形破坏特征。试验以振动台为研究手段,设计并完成含不同厚度水平软弱夹层的两个单面斜坡概念模型。通过记录斜坡模型的变形破坏过程,分析其动力响应特征。试验结果表明,斜坡模型的变形破坏与地震动力参数密切相关:1.模型在正弦波激振下较天然波变形明显;2.合成向ZX、水平单向X和竖直单向Z的激振下,变形程度依次减弱;3.随着激振强度增加,变形破坏愈明显。两模型的变形破坏均出现在坡体中上部,且最大破坏深度距坡顶约50 cm。含薄夹层斜坡的破坏范围分布于整个中上部,坡顶近1/2发生变形和滑移破坏,呈现出"拉裂-剪切-滑移-碎屑流化"破坏模式,而含厚夹层斜坡的破坏范围仅集中于软弱夹层以上坡肩以下,两侧未达坡体边缘的局部范围,形成浅表的"凹岩腔",呈现出"震裂-剥落"破坏模式。在相同的加载条件下,含薄夹层斜坡变形破坏先于含厚夹层斜坡。试验模拟再现了含水平软弱夹层斜坡在强震作用下的变形破坏规律,为地震诱发次生地质灾害的研究和防治提供了有力的依据。     

地震作用下边坡及不利地质体的动力特征

深切谷坡浅表部卸荷裂隙发育,风化强烈,致使浅表层介质性质出现差异,成为非连续介质,地震动力响应由此变得复杂。根据青川地震监测数据分析线型坡及山坳处的地震动力响应特征,并结合适用于分析岩质边坡运动过程的不连续变形分析方法(DDA),对不同岩质边坡及岩体中出现节理和软弱夹层等不利地质体时的动力特征进行分析,揭示在一定高程下线型坡上地震波加速度随高程增加而增大,且垂直山脊方向的地震波峰值加速度放大系数大于沿山脊方向,最大可达3.12倍;山坳处的地震波加速度较谷底会出现一定程度的衰减。同一规模边坡,岩质越硬加速度放大系数越大;当边坡中存在节理及软弱夹层时,地震波传播会受到反射和透射的影响,从而影响边坡的动力响应特征。分析表明,岩体弹模较大时,节理对地震波传播的透射作用较强,且节理间距与输入波长的比值小于临界值时,其比值越大,节理对地震波的透射作用越强;岩体分界面下部岩性较上部岩性硬时,随着两种岩性弹模差别增大,透射波峰值加速度降低越明显,而反之分界面以下岩性较上部软时,随着两种岩性弹模差值越大,透射波加速度放大越显著;软弱夹层厚度以及其与周围岩体波阻抗比较大时,地震波经过软弱夹层时的透射系数较小。     

厚层黄土覆盖区地震数据采集方法研究

宁夏固原地区为厚层黄土覆盖的山区,黄土层厚度达270m左右,其浅部干燥的黄土层速度低、厚度大,对地震波的激发和接收极为不利。根据该地区特点,通过大量的试验工作,确定了最佳的地震数据采集方法和参数,取得了较好的地震原始资料,最终查明了主要可采煤层的赋存情况和构造发育情况。为矿井建设、生产提供了可靠的地质资料。     

皂角沱崩塌形成机制数值模拟

以位于"5·12"汶川大地震震中区的皂角沱崩塌为研究对象,通过对崩塌所处的自然地理、工程地质环境进行野外调查,分析崩塌的发育特征;采用不连续变形分析软件DDA,对坡体失稳崩塌的全过程进行模拟研究。结果表明,斜坡地形放大效应在震中区是客观存在的,具倾向坡外的陡倾控制性结构面的高陡突出地形对地震波具有明显的放大作用。该坡体崩塌失稳模式为:峰值加速度放大→增加的振幅迫使岩体沿陡倾坡外的控制性结构面迅速拉裂→沿滑动面发生崩滑→高速脱离滑源区→巨大的势能和动能驱动块体做长距离运动。通过数值模拟可知,随着斜坡坡高的增大,地震加速度和速度无论是在水平向,还是在竖直向均存在放大效应,但是水平向的放大效应较竖直向更明显;结构面监测点的加速度和速度放大系数相比稳定的坡体要大得多,地震袭来,当遇到陡倾坡外的不连续结构面时,斜坡动力响应强烈,最终危岩体沿控制性结构面发生崩滑破坏。     

基于栅格数据的流域降雨径流模型

本文在研究降雨时空分布不均匀与下垫面自然地理参数空间分布不均匀，对降雨径流过程影响的基础上，提出了一种在地理信息系统支持下的动态分布式降雨径流流域模型，实现了基于栅格的坡面产汇流与河道汇流的数值模拟，能够获得流域上任意模拟时刻任意栅格的径流量。模型视栅格为水文一致性单元，水文参数在栅格内一致，在相邻栅格间变化，采用Ｈｏｌｔａｎ模型计算下渗率，水量平衡方程和线性水库的马斯京根法进行栅格产汇流演算，模     

地震作用诱发老滑坡复活机制的数值模拟

甘肃省白龙江流域某大型顺层岩质滑坡经"滑移-拉裂-剪断"而形成,天然状态下基本稳定。在经历"5·12"汶川特大地震发生后,此滑坡有明显的局部复活迹象,可见于滑坡后缘出现连续贯通的拉裂缝。以该滑坡在地震响应下的局部复活为例,以滑坡所处的区域地质条件为基础,对滑坡受地震响应导致局部复活的现象、特征,利用Geo Studio软件动力响应Quake模块,对该滑坡局部复活机制进行模拟研究。结果表明:地震响应下滑坡变形破坏受地质条件和地形坡度的影响显著,同一地震波,相对于基岩,滑坡体对地震波具有明显的放大效应。这为合理地解释在"5·12"汶川特大地震作用下该滑坡局部复活原因提供了理论依据。     

密集颗粒流中的速度波动及自扩散特征

 密集颗粒流是颗粒介质中非常重要的一种运动状态,其内部单个粒子的速度波动通常是导致系统出现输运、混合、分离等宏观过程的微观基础,因此,如何对其进行定量描述是颗粒介质研究中一个非常关键的问题。基于所建立的环形剪切颗粒流的离散元模型,首先分析了系统达到剪切稳定状态时不同局部区域内微观粒子速度波动的宏观统计特征;通过引入自扩散系数定量研究了剪切颗粒流内粒子扩散运动过程中的局部化和各向异性特征;最后讨论了局部剪切率、初始体积分数以及粒子间的摩擦系数对系统自扩散系数的影响规律。     

南极半岛地区地震勒夫波群速度与岩石圈结构

本文依据南极智利贝纳尔多奥伊金斯将军站的来自南桑德韦奇群岛的Ｍｓ＝６．４级地震面波资料，采用最新的适配滤波频时分析技术和网格频散反演方法，计算了南极半岛地区的勒夫波群速度频散，并获得了该区岩石圈结构模型。结果表明，西南极南极半岛地区地壳为成层结构，可分为三层，其分层厚度分别为５ｋｍ、８ｋｍ和１０ｋｍ。地壳厚度为２３ｋｍ，上地幔顶部速度为５．３２ｋｍ／ｓ。在深度５３ｋｍ以下，地幔介质中速度逐步降低为５．１１ｋｍ／ｓ和４．９ｋｍ／ｓ，最低值达４．８ｋｍ／ｓ，可以推断南极地幔亦为成层结构。     

数字高程模型地形描述误差的量化模拟--以黄土丘陵沟壑区的实验为例

本研究以陕北黄土高原丘陵沟壑区为试验样区 ,综合运用统计分析及比较分析的原理与方法 ,通过数学模拟、对比分析、误差可视化分析 ,研究不同空间尺度下DEM地形描述误差的数学转换模型。实验结果证明 ,目前适用于欧洲地区的地形描述误差的模拟方程EtD=q·a·(EtD′) b,经过参数的修正 ,在我国黄土高原丘陵沟壑区具有较高的模拟精度。该模型的建立可以实现应用低空间分辨率的DEM数据在栅格水平模拟高空间分辨率DEM所提取的地形描述误差 ,从而 ,在一定精度范围内大大提高Et的计算速度和计算效率。并且 ,对我国其它地貌类型区类似模型的建立 ,都具有重要的参考意义     

四维地貌模型研究

地貌模型在地学数量化研究和GIS研究中作用非常关键。在三维模型基础上增加了时间维的四维地貌模型 ,能够模拟地貌景观随时间的演变。如何动态表现这种演变 ,一直是地貌模型研究的难点之一。本文探讨四维地貌模型研究的地学理论和意义 ,推导出一种四维地貌模型的建立方法 ,介绍以该方法建立的一个四维地貌模型实例。     

中国沿海地区国民收入预测的新组合模型

着重讨论一种基于灰色ＧＭ（１，１）模型及国民收入决定函数模型而建立的新组合模型。该模型建模方法简单，组合性强，并且在各模型的拟合精度提高。该模型汲取了灰色ＧＭ（１，１）模型模拟国民收入变化趋势的优点和国民收入决定函数模型模拟国民收入波动的优点，使组合模型不但在趋势上符合国民收入的发展，而且也给出了在波动方面的比较一致的模拟。     

河流与含水层水力耦合模型及其应用

本文在分析河水与地下水相互作用规律的基础上,提出了河流－含水层相互作用水力耦合模型的建模思路、数值解法及应用实例。河流模型采用忽略河槽调蓄作用的圣维南连续方程,含水层模型为潜水二维渗流方程,二者通过动态水量交换机制实现耦合,模型的水量交换机制可以分别模拟含水层顶托排泄、河流压力渗和淋滤渗漏等不同方式的水量转换过程。河水模型和地下不模型分别用欧拉法和三角网格差分法来求解。实际应用表明耦合模型能较准确     

四维地貌模型研究

地貌模型在地学数量化研究和GIS研究中作用非常关键，在三维模型基础上增加了时间维的四维地貌模型。能够模拟地貌景观随时间的演变，如何动态表现这种演变，一直是地貌模型研究的难点之一，本文探讨四维地貌模型研究的地学理论和意义，推导出一种四维地貌模型的建立方法，介绍以该方法建立的一个四维地貌模型实例。     

宜宾长宁M_S6.0级地震斜坡动力响应特征

地震作用下,山体发生同震地质灾害,在山体特定部位相对集中,破坏程度较大。目前学术界多采取物理模型实验和数值模拟研究这一现象,较少地采取天然地震下记录到的山体地震动响应数据进行分析。长宁M_S6.0级主震以及M_S5.4级余震触发了布置在石棉南垭河两岸的3台强震监测仪,通过分析记录到的地震数据,结果表明:(1)震级的绝对大小决定了同一监测点峰值加速度和阿里亚斯强度(Arias Intensity)的大小,即呈正相关;(2)覆盖层场地在水平向对地震波能量表现为较为明显的低频放大效应和高频衰减效应,而在垂直向则不明显;(3)覆盖层场地水平方向特征周期远大于基岩场地;(4)山脊部位对地震具有明显的放大效应,表现为山脊处的水平向峰值加速度与阿里亚斯强度的放大;(5)覆盖层场地在三分量上均对峰值加速度和阿里亚斯强度均有放大,尤其是对阿里亚斯强度的放大最为显著。但是放大效应在水平向上要远强于垂直向;(6)地震动响应规律具有极强的方向性,水平向放大效应远强于垂直向。本研究为川西北高烈度山区地震危险性评价提供依据和参考。     

地貌形态模拟

对地貌模拟,常用的物理机制和统计规律都有其自身的水足之处。而采用地貌形态模拟的方法,即运用地理地再现地貌形态的空间特征和地貌演化的过程。这一技术的实现在于创建四维地貌数据库,建立分形地貌模拟模型,用分形内插技术实现地貌形态的模拟。四维地貌数据库扩充了数字地面模型数据库,分形地貌模拟模型第一次反地貌的分形特征用计算机模拟实现。同其它地貌模拟方法相比,本模型具有定量化、快速准确、操作方便和视觉效果好等     

CSAMT中的不同激电模型效果的对比研究

本文主要讨论CSAMT一维正演模拟中加入不同的激电模型来观测其对电场的影响,以最具代表性的cole-cole,dias和双cole-cole激电模型为基础,对不同的地电模型来做正演研究。本文以实验室所测某地区采集的野外岩石露头电性参数为基础,分别用上述三种模型来反演其频谱参数,通过数据拟合发现双cole-cole模型拟合效果最好,dias模型居中。基于上述三种模型,以复电阻率代替不考虑地电体极化效应的直流电阻率,对CSAMT场源一维层状模型进行了正演模拟,分析其电场值变化,发现双cole-cole模型引起的异常最大,dias居中,这与我们实验室所反演的效果相吻合。     

分布式时变增益流域水循环模拟

针对分布式水文模拟的问题,结合河西走廊黑河流域实际资料条件,提出将水文循环空间数字化信息与水文系统理论相结合的分布式时变增益水循环模型 (DTVGM)。DTVGM将单元时变增益水文非线性模型(TVGM)拓广到由DEM划分的流域单元网格上建立非线性地表水产流模型,基于水量平衡方程和蓄泄方程建立土壤水产流模型,并应用运动波方法建立分级网格汇流模型。最后,以黑河干流山区流域为例应用DTVGM开展了实例研究,设计开发了模型系统。研究区域被划分为38 277个网格单元 (网格大小为500 m×500 m),在此基础上将流域划分为456级带状汇流区域。考虑到黑河干流山区的寒区特点,模型耦合了融雪径流模型。模拟结果表明,DTVGM既有分布式水文概念性模拟的特征,同时具有水文系统分析适应能力强的优点,能够在水文资料信息不完全或者有不确定性干扰条件获得比较好的分布式水文模拟效率,在黑河干流山区的应用能够较好地满足水资源管理的要求。