太阳辐射对青藏铁路路基表面热状况的影响

在不考虑大气影响的情况下,铁路路基和左右边坡接受到的太阳辐射日总量随铁路走向和季节的不同,而有很大的差异.利用实测资料,计算了青藏铁路梯形路基不同表面吸收的太阳辐射能的差异,分析研究了青藏铁路路基及左右边坡表面的热状况及其与地面吸收的太阳辐射能的关系,提出了一些有关高原铁路建设方面值得注意的问题.利用地面吸收的太阳辐射能反演了青藏铁路路基和边坡表面温度,并进行了验证,从而得出了一个计算路基和边坡表面温度的简单参数化方法.     

地球物理反演

地球物理反演是近年来发展很快的地球物理学中利用地球表面及钻孔中观测到的物理数据,推测地球内部介质物理参数分布和变化的新方法。地球物理研究一般分为资料采集、处理和解释三个环节,地球物理反演是地球物理资料定量解释的理论和算法基础,也是地球物理资料处理技术的基础之一。在本世纪70年代以前,地球物理资料的定量解释从属于各种单一的观测方法,没有形成适用于各种地球物理方法的统一的反演理论。60年代末至70年代     

电偶源频率电磁测深中比值视电阻率和阻抗相位的联合反演

本文论述了电偶源频率电磁测深中,利用比值视电阻率和相应阻抗相位进行联合反演的必要性和可能的应用前景及具体实施方法。理论模型和实际观测资料的反演试验表明这一联合反演是可行和有效的,且明显地优于视电阻率和阻抗相位的单参量反演。     

电偶源频率电磁测深中比值视电阻率和阻抗相位的联合反演

本文论述了电偶源频率电磁测深中，利用比值视电阻率和相应阻抗相位进行联合反演的必要性和可能的应用前景及具体实施方法。理论模型和实际观测资料的反演试验表明这一联合反演是可行和有效的，且明显地优于视电阻率和阻抗相位的单参量反演。     

基于土壤水模型及站点资料的土壤湿度同化方法

基于非饱和土壤水模型和扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman Filter)同化算法并结合陆面过程模型VIC发展了一个土壤湿度同化方案,并进行了理想试验及同化站点资料的同化试验。理想试验结果表明：扩展卡尔曼滤波方法能完整反演土壤湿度廓线,对土壤湿度的估计有较大改善;观测深度、观测层数和观测资料引入频率对同化结果有一定影响;加大观测频率,可以进一步改善同化效果。利用气象强迫驱动陆面模型VIC算出地表入渗条件而进行的同化站点资料的试验所得土壤湿度分布与观测资料基本吻合,反映了站点土壤湿度的月、季变化,表明该方案是合理的。     

大地电磁测深反演的现状和进展

近十多年来,大地电磁资料的反演工作引起了许多地球物理学家,特别是反演问题专家的极大兴趣。各种反演方法的提出,标志着反演水平的不断提高和反演理论的进一步完善。由于实际大地电磁(下称MT)资料的观测频率点数有限,并且具有误差,不管在理论上还是在实践中都给反演工作带来了一些急待解决的问题。它们主要是:存在性,即给定一组观测数据以后,是否一定存在能拟合观测数据的模型?模型构制,如果对存在性回答是肯定的,如何构制这种模型?非唯一性,是只有一个还是许多个模型都可拟合观测数据?评价,如何从所有能拟合观测数据的模型中提取有用的共同信息?这四人问题是近年来MT反演工作的中心和重点。     

黄河三花区间天气雷达测雨技术应用研究

采用改进窗概率配对方法以及自适应卡尔曼滤波和变分联合的方法分别对郑州和三门峡两部新一代多普勒天气雷达观测资料以及地面自动雨量站资料进行了降水反演和评估,并实现了两部雷达降水反演的拼图.评估结果表明在雷达测雨中,利用改进窗概率配对方法确定的Z-R关系反演的雷达测雨精度要优于目前国内业务雷达采用的经验关系式,而且经过自适应卡尔曼滤波和变分联合处理之后,既保持了雷达观测降水的空间分布特征,也显著提高了雷达测雨的精度.     

用TEM反演法进行MT静位移的识别和校正

对瞬变电磁(TEM)资料进行反演时, 采用观测磁场而不用视电阻率, 避免了由于TEM视电阻率定义而引起的误差, 并且由源象磁场和观测磁场之间的拟合进行反演使反演结果受非均匀性影响较小; 将反演结果构置出地电模型, 计算出它的MT曲线作为静位移校正的参考曲线, 使它用于MT静位移校正更为可靠, 同时也解决了两种电磁资料从时间域到频率域的转换问题.由此实现用TEM反演的方法进行MT静位移的识别和校正.实例表明, 这种方法对MT静位移的识别和校正十分有效.      

基于遗传算法-支持向量机的滑坡渗透系数反演

求解库岸边坡岩土体的渗透系数是研究滑坡渗流场及多场演化的基础,一般通过原位试验和室内试验求得,但试验成本较高且试验位置具有一定的随机性。本文以三峡库区马家沟滑坡为例,提出一种利用地下水位动态观测资料反演滑坡岩土层渗透系数的方法。具体步骤为:（1）依据滑坡的勘察资料和水位观测数据,构建滑坡数值模型;（2）利用SPSS生成不同渗透系数正交试验组合,并将渗透系数代入数值模型中计算监测井的水位,得到不同渗透系数及其对应的模拟水位数据;（3）应用遗传算法优化的支持向量机构建坡体模拟水位与渗透系数的非线性映射关系,再通过代入实际动态监测水位值求得滑坡岩土层的渗透系数;（4）将求得的渗透系数代入数值模型,用计算的模拟水位与实际观测水位进行对比验证。研究结果表明:遗传算法优化的支持向量机具有良好的学习预测效果,能准确预测渗透系数与水位的关系。该反演方法具有高效、准确的优点,反演结果的精度满足实际应用需要。     

三维地震资料在古应力场反演和裂缝预测中的应用——以胜利油田富台潜山为例

针对古构造应力场反演计算中建立“古构造模型”和“约束条件”时所存在的问题,本文提出了应用三维地震资料进行古构造应力场反演的思路和方法,并以富台潜山为例,阐述了如何用三维地震资料来解决古构造应力场研究的“定时”、“定向”和“定量”问题。胜利油田富台潜山研究的实践表明:三维地震资料可以用来较好地解决古构造应力场研究中的“三定”问题,其结果的可靠性总体可以得到保障。因此,据于三维地震资料精细解释而进行的古应力场数值反演是古应力场研究的有效途径,同时也为裂缝的预测提供了基础。     

青藏公路多年冻土区冻土工程研究新进展

系统回顾了青藏高原多年冻土区公路工程冻土研究的过程和研究的内容 ,重点阐述了 90年代开展的冻土研究的研究成果 ,从冻土工程地质、路基下冻土温度场、冻土环境的影响、冻土工程分类、地理信息系统 5个侧面 ,来反映近年来在青藏公路研究中所取得的研究成果 ,这些成果为青藏铁路建设中重大冻土工程技术问题和工程设计提供了解决问题的科学依据     

青藏铁路多年冻土工程地质勘察

The effective and assured measures in criteria of formulation, procedures, techniques and methods for geological prospecting of Qinghai-Xizang Railway have been made. The permafrost engineering geological investigation indicate the talik and those sections with annual average ground temperature higher than 1 ℃ takes up 68.8% of total amount; the high ice content permafrost also account for 50% of real permafrost section. The distribution of permafrost characteristics is obviously influenced by altitude and latitude. The prospecting also shows the distribution of permafrost characteristics is rather complicated. Based on two predications of air temperature-rising tendency, by calculating climate model of permafrost thermal status, and comparing and analyzing geological distribution of Qinghai-Xizang Railway, the tendency of permafrost recession range has been predicated.     

基于载荷试验的青藏铁路试验路堤沉降监测设备可靠性验证

青藏铁路成败的关键在路基工程,而路基工程的关键是冻土问题.为研究填土分选重组试验路堤的承载力状况以及冻土沉降钻孔监测设备的性能和监测结果的可靠性,进行了基于平板载荷试验的冻土沉降监测设备可靠性验证,估算试验路堤的承载力.试验结果表明,将试验路堤土体视为各向同性弹性连续介质模型是合理的;冻土变形监测设备测试结果与利用土介质的各向同性弹性连续介质模型的计算结果相吻合,显示出冻土钻孔变形监测设备具有较高的可靠性.     

青海柴木铁路多年冻土区片石路基工程措施效果的模糊评价

为综合评价多年冻土区片石路基工程措施效果, 以青海柴木铁路为例, 通过分析筛选多年冻土区片石路基工程措施效果评价因子, 给出各评价指标的层次结构, 建立综合评价模型, 确定工程效果评价分级标准与评价因子权重, 采用模糊数学方法对柴木铁路多年冻土区片石路基工程措施效果进行评价, 评价结果显示: 柴木铁路多年冻土地区片石路基工程效果评价结果为较好状态的占86.1%, 处于一般状态的比例为7.5%, 处于较差状态的为6.4%, 没有处于良好状态的路段. 结合试验断面测温资料, 采用模糊方法的评价结果与野外实际观测结果基本相符, 说明此方法可运用于多年冻土区片石路基工程措施效果评价中.     

通风管、抛碎石和保温材料保护冻土路堤的工程效果分析

根据青藏铁路北麓河试验段2年以来的气温降温期的现场监测资料,对多年冻土区保护冻土路堤的3种典型结构型式的试验段（通风管路堤、抛碎石护坡路堤和保温材料路堤）各断面的地温规律进行了分析和积温计算。试验段初步计算结果表明,3种路基结构型式对于保护多年冻土区路堤均能起到一定的作用,为青藏铁路在多年冻土区保护冻土路堤的设计和施工提供了一定的理论依据。     

Technical approaches on permafrost thermal stability for Qinghai–Tibet Railway

Widespread warm permafrost with a high ice content is a key problem for the roadbed stability of the Qinghai–Tibet Railway. A new approach is proposed to alleviate the effect of global warming and engineering construction on permafrost by cooling the roadbed and positively protecting the permafrost. Measures for cooling the roadbed by adjusting solar radiation, conduction, and convection are studied and applied to prevent ground ice from thawing and to ensure roadbed stability in permafrost regions. The results of monitoring permafrost embankments at Beiluhe and along the Qinghai–Tibet Railway show that the measures adopted for cooling the roadbed are very effective in raising permafrost table and reducing the soil temperature.     

青藏铁路沿线地表和路基表面热力学模式(Ⅰ):物理过程与实验方案

路基表面的热状况具有时空分布的非均匀性,筑建在冻土区的路基,其下伏冻土层对上边界非均匀热强迫的响应,会引起冻土层的冻胀、融沉非均匀变化,进而造成路基的变形失稳.因此,了解路基表面热状况的时空变化规律对监测和防治路基冻融病害、保证路基稳定性具有重要意义.鉴于此,从热力学研究角度出发,以气候影响因子-大气辐射传输-地气交接面辐射特性-地气间热量交换为研究主线,基于能量守恒原则,建立针对青藏铁路沿线地表、路基上表面和路基左右边坡表面的普适性热力学数值模式,用于高海拔青藏铁路全线的任意坡度和走向的路基表面热状况的定量化研究与应用.     

青藏铁路冻土路基温度场随机有限元分析

从一阶Taylor展开式入手,结合冻土温度场计算有限元法,推导了冻土路基温度场随机有限元方程及有关计算公式,并对青藏铁路北麓河试验段冻土路基温度场进行了随机有限元分析,结果表明温度标准差与温度场的分布趋势大致相同,在垂直方向上,最大值都出现在路基上部,向下逐渐减小,但两者分布范围略有不同,路基内部标准差的分布范围明显较大,在一定深度处达到均化。     

用地震折射法探测沥青路面的季节融化深度及其变化

试验结果表明,用经过数字化改造后的地震仪测出的路心融化深度,与钻孔测温确定的融化深度相比,其解释误差小于7％。路基和涵洞横剖面的探测结果能反映出融化层变化的主要趋势。不同路堤高度的路基形成的融化横剖面均呈下凹形,而涵洞下形成的融化横剖面则是涵洞中心的融化深度小于两端洞口处的融化深度。因此,地震折射法将为多年冻土地区路基的修筑和稳定性研究提供一种简捷、可靠的探测手段。     

青藏铁路冻土区土体冷生过程对路基变形影响

一般地区路基土体变形主要受土体压密过程控制,青藏铁路冻土路基变形则主要是受土体冷生过程影响和控制。通过对填土路基修筑后土体冷生过程以及工程实测数据分析,指出冻融过程不同阶段冻土路基变形与土体冷生过程有着密切关系。认为控制填土路基冷生过程稳定时间和填土路基地温场形态,是减少冷生过程和铁路长期运营过程中路基变形、保证冻土区路基工程长期稳定性的有效途径。此认识已经在青藏铁路冻土区路基工程建设实践中得到证明。