Coupled three-dimensional discrete element–finite difference simulation of dynamic compaction

Discrete element method has been widely adopted to simulate processes that are challenging to continuum-based approaches. However, its computational efficiency can be greatly compromised when large number of particles are required to model regions of less interest to researchers. Due to this, the application of DEM to boundary value problems has been limited. This paper introduces a three-dimensional discrete element–finite difference coupling method, in which the discrete–continuum interactions are modeled in local coordinate systems where the force and displacement compatibilities between the coupled subdomains are considered. The method is validated using a model dynamic compaction test on sand. The comparison between the numerical and physical test results shows that the coupling method can effectively simulate the dynamic compaction process. The responses of the DEM model show that dynamic stress propagation (compaction mechanism) and tamper penetration (bearing capacity mechanism) play very different roles in soil deformations. Under impact loading, the soil undergoes a transient weakening process induced by dynamic stress propagation, which makes the soil easier to densify under bearing capacity mechanism. The distribution of tamping energy between the two mechanisms can influence the compaction efficiency, and allocating higher compaction energy to bearing capacity mechanism could improve the efficiency of dynamic compaction.

     

不同地质建造类型的生态环境功能特征——以西昌地区为例

地质建造背景可以直接反映该地区的形成演化过程、物质组成和地理条件,直接或间接地影响基岩上的生态环境。小范围内生态环境效应由地质建造直接控制,再由不同的气候条件、人类活动进行改造。土壤中的营养元素基本继承于母岩,而气候条件和人类活动同样会对土壤的物理性质、化学性质形成扰动。以中国地质调查局生态地质调查工程之大凉山区生态地质调查项目为依托,以沉积建造特征、空间分布、大地构造属性等因素为基础,将西昌地区划分为11个地质建造单元。通过详细的野外调查和数据分析,对西昌地区不同地质建造单元进行研究,认为建造单元上的生态地质环境存在明显的差异性,地质建造背景直接制约了成土母质及土壤的物理化学性质,营养元素在成土母质和土壤之间的迁移存在明显的继承性。同时,不同的地质建造单元和不同的地理地貌特征共同决定了不同地质建造单元的生态功能属性。研究成果为下一步开展生态地质调查提供依据和思路。     

基于NCEP CFSv2模式的黑龙江省夏季降水预测研究

基于1982-2017年NCEP_CFSv2（NCEP Climate Forecast System version 2）模式预测资料对黑龙江省夏季降水进行降尺度预测。通过分析黑龙江省夏季降水与同期环流因子的关系、模式对关键区环流因子的预测,选取模式模拟与再分析资料相关较好、黑龙江降水实况与再分析资料关系较好的环流因子作为预测因子,结合最优子集回归法筛选因子,建立降尺度预测模型,最后采用交叉检验法进行预测效果检验和独立样本预测。结果表明：模式降尺度预测与实况的距平符号-致率为69%,6 a独立样本预测中有5 a预测正确,优于目前的业务预测效果。进-步研究发现,在模式能够准确预测环流因子的情况下,模式降尺度可以较好地预测黑龙江省夏季降水的趋势。此外,模式降尺度在拉尼娜年预测效果较好。     

基于数值预报模式的乡镇温度预报方法研究

利用2015年8月至2017年7月长兴岛站和交流岛站日最高气温、日最低气温实况资料,对ECMWF细网格2 m温度预报值和日本FSFE02(24 h地面形势场预报)、FSFE03(36 h地面形势场预报)进行了检验。结果表明:根据历史回归统计检验,ECMWF细网格模式24 h的2 m最高气温、最低气温预报效果显著,通过了0. 05信度显著性检验。对各月做相关分析,相关性均较好。利用前一日ECMWF细网格2 m温度预报值与长兴岛站实况差值,根据统计的ECMWF细网格2 m温度预报订正值,做出长兴岛站未来24 h的气温预报。交流岛站温度预报是在长兴岛站温度预报的基础上订正做出,经统计分析,交流岛站和长兴岛站的气温差值与地面形势场和风场有较好的对应关系,根据不同类型的地面形势场和风场订正值,做出交流岛站的温度预报。应用Matlab计算机语言的开发功能,提取ECMWF细网格2 m温度预报的最高、最低气温值,并录入当日长兴岛站和交流岛站最高、最低气温实况值,自动预报各站未来24 h最高气温、最低气温。创建可视化预报工作界面,实现乡镇温度预报自动化。     

DYYZ-Ⅱ型自动气象站测温故障排除方法与思路

文章通过DYYZ-Ⅱ型自动气象站出现的一次气温、地温数据缺测故障,分析了DYYZ-Ⅱ型自动气象站出现测温故障时的故障排除过程与排除思路,为保障技术人员在处理此类故障时提供了方法和依据。     

我国华南江南春季雷暴气候特征分析

基于我国华南江南地区274个基本地面气象观测站数据、全国闪电定位数据以及欧洲中心的全球大气再分析数据(ERA-Interim),对1981—2017年华南江南地区的春季雷暴日采用经验正交函数分解方法(EOF),并与气象要素场做回归分析。得出以下主要结论:(1)我国华南江南地区春季雷暴活动高发区主要在广西东部至广东西部;其高峰期在下午18:00和凌晨4:00左右,且大多数雷暴活动持续时间不超过3 h;山区雷暴活动主要在傍晚至夜间;平原雷暴活动主要在白天,高峰在17:00及06:00前后;(2)华南江南地区的雷暴活动存在着3~5年的短周期和16年左右的长周期变化;(3)雷暴日距平EOF分析的前3个主成分累计方差贡献达到72.3%。按其向量场的方差贡献分型,Ⅰ型表现为华南江南雷暴活跃特征呈现较统一的变化规律。深厚西南低涡槽前、上干下湿的水汽层结、上冷下暖的温度层结为华南江南地区发生大范围雷暴天气提供良好的动力、水汽和位势不稳定条件,是华南江南雷暴活跃异常的主要模态;Ⅱ型表现为从华南南部到江西与浙江南部有一条西南-东北向、下宽上窄的雷暴活跃正距平异常区,而两侧为负距平异常区。其环流特征表现为温度整层偏冷,水汽整层偏湿,而西南槽前动力抬升有利于水汽抬升凝结触发对流形成雷暴;Ⅲ型表现为华南和江南地区雷暴活跃特征呈南北反位相异常,其分界线在26 °N附近。其环流特征表现为较强的干冷空气南下与南方暖湿空气在南岭山区对峙形成异常的垂直环流圈。在其上升支,低层干冷空气被卷入中高层使得中高层暖湿空气凝结释放潜热形成对流,造成华南地区多雷暴发生,而江南地区处于垂直环流的下沉支,整层湿度偏干,造成江南地区雷暴相对偏少。      

单一地震事件与多个地震事件的定位方法及应用

主要介绍各种地震定位方法,概述各种地震定位方法的基本原理,重点介绍Geiger的经典方法以及在此基础上建立的各种线性方法:单一地震事件定位法与多个地震事件定位法以及对每一种地震定位方法的应用情况,尤其是国内的应用情况做了总结;同时指出各种方法的特点,并进行相应的比较.     

大井矿冶遗址冶炼产物的输出方向

大井矿冶遗址是我国北方发现最早的一处古铜矿遗址。本文利用ICP方法,测试了该遗址的铜矿、炼渣和辽西地区出土的部分青铜器。结果显示,遗址的冶炼金属产品Ag、As、Sb、Bi、Co、Zn等元素含量偏高,Mo含量偏低。同时发现,这批辽西地区出土的青铜器样品微量元素特征明显不同于铜绿山和皖南的铜锭,而与大井铜矿很相似,其铜料来源很可能来自大井古铜矿或其周边铜矿。这一结论,对探讨大井古铜矿冶炼产品的使用范围和辽西地区的冶金历史有重要意义。     

浅论赣北九瑞铜金矿集区的资源潜力

九瑞矿集区是长江中下游铜金成矿带的重要组成部分.数十年来,几代地质和矿山工作者为探明其矿产资源,作出了不懈的努力,取得了巨大成果.但近年来,随着勘探难度的加大,该区矿床勘查和研究处于"半停滞"状态.文章运用前人的科研资料,结合近期的工作成果,用"铜金矿集区"的概念和观点,阐述了矿集区的特征,总结了其控矿因素和成矿规律,分析了九瑞铜金矿集区的成矿系统和资源潜力.     

佛山市顺德区飞鹅山Ⅲ号滑坡形成机理与防治技术

采用工程地质钻探、物探、地质测绘及室内试验等技术方法探讨飞鹅山Ⅲ号滑坡形成机理与防治技术。结果表明：1）滑坡体主要岩性为泥质粉砂岩,飞鹅山滑坡属于新形成的深层中型牵引式滑坡,在平面上呈圈椅状。2）滑坡属于双层滑面滑坡,主滑面以中型深层滑坡为主,主滑体上部发育中型中厚层滑坡。3）滑坡产生的原因为：(1)泥质粉砂岩倾向与坡向基本一致,且岩层倾角为中等倾角;(2)人工开挖使坡脚形成高陡临空面,抗滑力大为降低;(3)雨水沿层面及节理裂隙入渗至坡体深部,大大增加岩土体容重,同时泥质粉砂岩遇水软化,抗剪强度显著降低。4）结合该滑坡区地质环境条件,采用坡面削坡+锚杆（索）+格构梁+双排预应力锚拉抗滑桩+三维网植草绿化+截排水+毛石挡墙的综合治理方法进行防治,监测结果显示该滑坡变形及位移已得到有效控制,整治效果良好。