非线性弹性地震学研究进展与展望

非线性弹性地震学是基于岩石非线性弹性关系的地震波传播理论,也是当前地球物理学一个前沿的研究领域.该研究不依赖于线性胡克定律,而是通过实验探究和理论推导的方式来构建非线性弹性本构关系,并以此为基础建立非线性波动方程,进一步探究岩石非线性弹性的成因以及非线性弹性参数的本质机制.与传统理论相比,非线性弹性地震学所依赖的本构关系具有更高的精确性,更符合岩石实际的应力-应变响应,在微小结构探测方面也具有更高的精度.近年来,随着该研究的不断深入,静态、准静态、动态共振、以及共传播超声波实验方法都得到了迅速发展,本构关系和波动方程的推导也取得了进展,同时此方法在野外地震观测和地球大范围尺度非线性弹性的研究中也开始了应用尝试.总之,在过去几十年非线性弹性地震学得到了快速的发展,取得了丰富的成果,然而各研究方向成果分散,缺乏系统性认识.因此为了便于将来更好的开展研究,我们系统总结了实验观测方法、非线性本构关系建立、波动方程推导、实际地震资料应用等方面的研究进展,并结合当前的研究现状预期了未来可行的发展方向．     

北运河水系底栖动物群落结构与水环境质量评价

为全面了解北运河水系的底栖动物群落结构和水环境质量,于2015年5月对北运河水系33个样点的底栖动物和水体理化性质进行了调查,分别采用综合水质标识指数法和底栖动物BI指数法对北运河水系进行水质评价,并通过Kolmogorov-Smirnov检验判断正态性,用Pearson相关分析方法对两种评价结果进行比较和分析.结果表明:北运河水系共采集到底栖动物23种,隶属于3门4纲6目11科11属,以水生昆虫和软体动物为主,整个水系底栖动物群落结构单一;底栖动物BI指数法的评价结果显示,72%的采样点水质为中污染(Ⅳ)或重污染(Ⅴ);综合水质标识指数法的评价结果显示,超过57%的采样点水质为Ⅳ类及以下;根据K-S检验,两组评价得分均符合正态分布;Pearson相关分析显示两种评价结果呈显著正相关.两种评价结果总体上呈现出相同的趋势,均显示北运河水系整体水质状况较差,干流水质状况优于支流,上游水质状况优于下游,温榆河上游、坝河下游、通惠河上游和凉水河的水质状况较差,温榆河源头和坝河上游的水质状况较好.两种评价结果在个别点位存在一定差异,具体表现为基于水体理化因子的评价结果稍优于水质生物评价结果,造成这种差异的原因是两种评价方法在时空尺度上存在差异.针对城市化水平较高、人类活动干扰较强的北运河水系,同时采用这两种评价方法有助于全面了解其复杂的水环境质量.     

采动煤岩渗透率演化模型及数值模拟

为描述采动煤岩渗透率演化过程,引入强度退化指数,基于Hoek-Brown强度准则,建立了考虑围压影响的煤岩应变软化力学本构模型。给出了体积应变和渗透率的关系方程,结合应变软化模型建立了采动煤岩渗透率演化模型,并在FLAC下予以实现。通过数值模拟研究了不同围压下圆柱岩样的峰后应变软化力学行为和某煤矿工作面开采过程中煤岩的渗透率演化过程,结果表明：（1）该模型能较好地反映围压对煤岩峰后应变软化行为的影响;（2）随着工作面推进,越来越多的煤岩单元破坏,渗透率也不断增长,逐渐成为瓦斯等流体运移的主要通道。（3）模型能再现采动煤岩渗透率演化的动态过程,从而为煤与瓦斯共采、煤层瓦斯抽放和瓦斯灾害防治提供指导。     

某滑坡抗滑桩治理效果监测分析

野水沟滑坡为忠县-武汉输气管道工程沿线上的一滑坡灾害点,采取了抗滑桩这一治理措施以保证管道的安全运行。为了确保施工期的安全和获取抗滑桩的内力分布数据并客观评价抗滑桩的工作状态,对滑坡体进行了长期的GPS地表位移和抗滑桩应力监测。通过建立单筋矩形截面受弯构件模型,给出了根据钢筋计监测数据计算抗滑桩弯矩的方法并提出了安全可靠度这一概念以定量判断抗滑桩的工作状态。对该滑坡地表位移及抗滑桩内力监测成果分析表明,抗滑桩目前处于安全状态,发挥了一定作用,治理工程取得了明显效果,抑制了滑坡的进一步变形。      

泥河湾盆地东谷坨遗址地层易溶盐沉积及其环境意义

东谷坨遗址地处泥河湾盆地东部边缘,是该地区发掘次数和出土遗物最多的早更新世古人类活动 遗址之一。对遗址湖滨相沉积物易溶盐类的测试和分析表明,此剖面代表的泥河湾古湖易溶盐为Na+-CO2-3--SO2-4-HCO-3 型,属于淡水湖-半咸水湖,处于半干旱区湖泊演化早期的碳酸盐湖泊阶段。K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Hco-3 和Cl -等 6类离子含量的变化曲线表现出较大的相似性,且它们与含盐量的变化大体一致。CaCO3含量及含盐量的变化与沉积物中细颗粒含量变化具有一致性,细颗粒含量较高时期对应 CaCO3 含量和含盐量相 对较高时期。根据含盐量和各主要离子比值并结合CaCO3 含量变化,将湖泊演化划分为 4个阶段,古人类在该 遗址活动时期对应于湖泊演化的前 3个阶段。该项研究对探讨东谷坨遗址利用者的生存行为与环境的关系具有重要意义。     

测井曲线自动分层方法回顾与展望

本文将测井曲线自动分层方法分为数理统计方法、非数理统计方法和人工智能三大类,并对其中常用的层内差异法、有序聚类分析、极值方差聚类方法、自组织神经网络、模糊识别方法、活度函数法、小波变换和Walsh变换等自动分层方法的算法和优缺点进行了分析.综合比较各类自动分层方法的优缺点,结合测井响应的地质和物理基础认为,虽然自动分层方法众多,从不同的角度试图解决分层问题,但都存在一定的缺陷;今后,测井曲线自动分层方法应在去噪、提高测井纵向分辨率与自动分层方法的进步和联合应用上有所研究,才能够为应用测井资料进行岩性识别、测井相分析、储层划分、储层参数等研究提供更有利的技术支撑.     

城市道路网的多尺度连续变换方法

本文提出了一种多比例尺道路网的连续变换方法,旨在解决在信息化大地图环境下城市道路网的多尺度连续表达需求。该方法首先对2种比例尺的道路网数据进行拓扑重建预处理,然后利用概率松弛匹配方法识别二者的要素对应关系。根据要素对应表,将2种比例尺道路要素分为1:1对应线状要素、1:0单独线状要素和M:N复杂线状要素3种情况：（1）对于1:1对应线状要素,本文采用简单线性Morphing变换方法;(2)对于1:0单独线状要素,首先对道路要素的直角特征进行识别,并定义直角及其前后一定范围内的线段为直角子线段,在此基础上,利用Douglas-Peucker算法将分割后的道路要素进一步分割,然后将直角子线段的起点和终点作为断点切割原道路要素,以顶点连续移位的方式实现连续综合变换;(3)对于M:N复杂线状要素,采用渲染颜色逐渐淡出的方法进行连续表达。最后,将3种情况的连续变换结果进行叠加组合。实验结果表明,本文方法能够获得良好的多尺度连续表达效果。     

应用Bayes逐步判别分析识别辛176区块Es4储层岩性

辛176区块沙四段储层存在粗砂岩、不等粒砂岩和细砂岩,岩性非均质性较强.“四性”关系研究表明,岩性的准确识别是正确评价储层静态参数,识别油水层特别是低阻油层的前提.这里介绍了Bayes逐步判别方法原理和技术流程,在应用有序聚类分析方法开展测井曲线自动分层的基础上,综合应用自然电位(SP)、自然伽玛(GR)、声波时差(AC)、深探测电阻率(Rt)、浅探测电阻率(Rxo)测井资料和岩心分析资料,建立了粗砂岩、不等粒砂岩、细砂岩和泥岩的判别函数.应用效果表明,Bayes逐步判别法识别岩性符合率达到了86％,能够满足辛176区块沙四段储层岩性识别的需要.     

应用Bayes逐步判别方法识别东辛油田沙四段储层流体性质

东辛油田沙四段储层存在相当数量的低阻油层,油层、油水同层、水层测井响应特征比较接近,常规交会图法难以准确识别储层流体性质.本文介绍了Bayes逐步判别方法原理和技术流程,综合应用声波时差、自然伽马、自然电位、深探测电阻率、浅探测电阻率测井资料和生产动态资料建立了油层、油水同层、水层的判别函数.应用效果表明,Bayes逐...     

基于极端梯度提升算法的西安市逐小时PM2.5浓度预报研究

利用西安市2016—2021年逐小时PM_2.5浓度监测数据和气象观测数据,基于极端梯度提升机器学习算法模型(extreme Gradient Boosting, XGBoost),选择气象因子和时间因子作为特征变量,对西安市逐小时PM_2.5浓度进行预报试验。结果表明：西安市PM_2.5浓度与平均气温和能见度显著负相关,冬季PM_2.5浓度与相对湿度和露点温度显著正相关,偏东风更易诱发重污染天气。西安市12月底至翌年1月初空气污染频发,但PM_2.5浓度总体逐年降低。冬季PM_2.5浓度的双峰形日变化最明显,最高值分别出现在凌晨和11时。西安市PM_2.5浓度变化存在“周末效应”。模型能够较为真实地反映PM_2.5浓度量级和演变趋势的变化,预报值与实况值之间的决定系数为0.77、平均绝对误差为12.79μg·m^-3、均方根误差为18.68μg·m^-3。模型秋冬季表现较为稳定,预报效果...