热液矿床中含钙矿物的Sm-Nd同位素定年

Sm、Nd的离子半径相似、化学性质很相近,母体衰变形成的子体易在矿物晶格中保存下来,故矿物或岩石中的Sm—Nd同位素体系易保持封闭,具有较强的抗风化、抗蚀变能力,是一种有效的定年工具。但长期以来,Sm—Nd同位素体系主要用于前寒武纪地质年代学研究,研究对象主要限于陨石、月球岩石、古老的基性、超基性岩和前寒武纪老地层等。近年的研究表明,热液矿床中一些含钙矿物,其REE含量较高,Sm／Nd分馏明显,是很有潜力的Sm—Nd同位素定年对象,能对矿床的成矿时间进行精确制约。本文对萤石、白钨矿、方解石、电气石等常见热液含钙矿物的Sm—Nd同位素研究现状进行归纳总结,并对该方法在中国热液矿床中进一步的应用前景进行了展望,以期促进Sm—Nd同位素成矿年代学在我国的推广和应用。     

近断层地震动作用下风机塔地震反应分析

为了研究近断层地震动速度脉冲及强竖向地震动对风机塔地震响应的影响,以某陆上风电场1.5 MW风机塔为研究对象开展了结构在水平向脉冲型地震动、水平向非脉冲型地震动、水平与竖向地震动组合3种地震输入工况的时程分析。通过3种工况下塔顶位移时程、加速度时程、塔底剪力、弯矩及轴力的对比分析发现:近断层速度脉冲对结构塔顶水平位移、塔顶水平加速度、塔底剪力与弯矩均影响显著;竖向地震动会加大结构的塔顶竖向加速度响应及塔底轴力响应;随着竖向与水平加速度峰值比增大,塔顶竖向加速度响应增大,最大轴力随着峰值比增大而增大,最小轴力随着峰值比增大而减小。此外,增量动力分析表明,采用自接触的有限元模型可以更真实地预测风机塔的失稳破坏机制。     

Development and validation of p‐y modeling approach for seismic response predictions of highway bridges

This study aims to realistically simulate the seismic responses of typical highway bridges in California with considerations of soil–structure interaction effects. The p‐y modeling approaches are developed and validated for embankments and pile foundations of bridges. The p‐y approach models the lateral and vertical foundation flexibility with distributed p‐y springs and associated t‐z and q‐z springs. Building upon the existing p‐y models for pile foundations, the study develops the nonlinear p‐y springs for embankments based on nonlinear 2D and 3D continuum finite element analysis under passive loading condition along both longitudinal and transverse directions. Closed‐form expressions are developed for two key parameters, the ultimate resistant force p_ult and the displacement y₅₀, where 0.5p_ult is reached, of embankment p‐y models as functions of abutment geometry (wall width and height, embankment fill height, etc.) and soil material properties (wall‐soil friction angle, soil friction angle, and cohesion). In order to account for the kinematic and site responses, depth‐varying ground motions are derived and applied at the free‐end of p‐y springs, which reflects the amplified embankment crest motion. The modeling approach is applied to simulate the seismic responses of the Painter Street Bridge and validated through comparisons with the recorded responses during the 1992 Petrolia earthquake. It is demonstrated that the flexibility and motion amplification at end abutments are the most crucial modeling aspects. The developed p‐y models and the modeling approach can effectively predict the seismic responses of highway bridges. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

Seismic fragilities of single-column highway bridges with rocking column-footing

Rocking isolation has been increasingly studied as a promising design concept to limit the earthquake damage of civil structures. Despite the difficulties and uncertainties of predicting the rocking response under individual earthquake excitations (due to negative rotational stiffness and complex impact energy loss), in a statistical sense, the seismic performance of rocking structures has been shown to be generally consistent with the experimental outcomes. To this end, this study assesses, in a probabilistic manner, the effectiveness of using rocking isolation as a retrofit strategy for single-column concrete box-girder highway bridges in California. Under earthquake excitation, the rocking bridge could experience multi-class responses (eg, full contacted or uplifting foundation) and multi-mode damage (eg, overturning, uplift impact, and column nonlinearity). A multi-step machine learning framework is developed to estimate the damage probability associated with each damage scenario. The framework consists of the dimensionally consistent generalized linear model for regression of seismic demand, the logistic regression for classification of distinct response classes, and the stepwise regression for feature selection of significant ground motion and structural parameters. Fragility curves are derived to predict the response class probabilities of rocking uplift and overturning, and the conditional damage probabilities such as column vibrational damage and rocking uplift impact damage. The fragility estimates of rocking bridges are compared with those for as-built bridges, indicating that rocking isolation is capable of reducing column damage potential. Additionally, there exists an optimal slenderness angle range that enables the studied bridges to experience much lower overturning tendencies and significantly reduced column damage probabilities at the same time.     

玉兔号月球车巡视点矿物丰度及粒径分布高光谱反演

矿物的类型、丰度及其粒径分布对理解月球和行星表面曾经存在过怎样的地质演化过程具有重要的意义。本文提出基于辐射传输模型和稀疏分解模型反演矿物丰度及其粒径分布的方法,利用辐射传输模型计算各矿物端元不同粒径的单次散射反照率以构建解混光谱库,然后基于稀疏分解算法得到在每个可观测像元的端元最优丰度和粒径分布。利用实验室测量数据进行验证,表明本文方法具有较高的精度。最后根据玉兔号月球车的实地测量光谱数据,利用本文方法获得了其矿物的丰度及粒径分布,结果显示,辉石、橄榄石、斜长石、熔融玻璃和钛铁矿的丰度在4个观测点的平均丰度分别为28.1%、4.5%、39%、28%、0.4%,辉石的平均粒径为166.02μm,橄榄石为8.34μm,斜长石为196.31μm,熔融玻璃为44.21μm,一定程度上表明在这些观测点不同矿物对太空风化的响应不同。     

考虑初始倾斜的风机塔近场抗震可靠度分析

为研究初始倾斜对风机塔结构动力可靠度的影响,利用高精度免棱镜全站仪实测某2 MW风力发电塔缩尺模型的初始倾斜缺陷,并通过ABAQUS软件分别建立倾斜以及无倾斜的有限元模型,开展结构在八度多遇近场随机地震动作用下的动力反应分析,随之采用Kriging插值模型结合子集模拟方法,计算两类模型在首次超越破坏准则下的抗震可靠度。研究结果表明：初始倾斜缺陷放大了结构塔顶侧移响应,在均值意义上,初始倾斜缺陷使得该风机塔缩尺模型的塔顶侧移增幅达7.8%;当侧移阈值达到6 mm时,所述两类模型的可靠度均接近于1,当设计阈值超过此数值时,模型初始倾斜带来的不利影响可忽略不计,而当设计阈值不足时,结构安全水准会因初始倾斜的存在而明显降低。因此,在风机塔可靠性设计中,建议对初始倾斜缺陷带来的可靠度下降这一因素加以考虑。     

基于格网化邻域查询的海上船舶救援搜索方法

海洋渔业是高风险行业,各类海洋灾害频繁发生,海上航行、作业环境复杂,因此,海上快速救援对保护渔民的生命财产安全具有重要意义。本文基于空间剖分的格网化编码,提出一种根据有效救援距离和失事船舶位置进行邻域搜索以查找失事船只相邻和最邻近可供救援的船只的方法,其中有效救援距离通过救援船舶的类型和航速来设定,根据有效救援距离设置不同的编码搜索长度。本文将模拟实验区域设定为我国东海海域,随机生成1×10⁴个船位点,在时间检索效率和内存占用两方面,实验结果表明,与传统的船舶间距离的计算方法相比,基于格网化邻域搜索的查询方法编码后船位数据较编码转换前船位数据占用内存空间减少56.47%,同时,编码后检索运算的用户时间是编码前用户时间的17.67%,因此,基于格网化邻域搜索的查询方法占用内存小,且运算效率较高,能够有效提升对遇险船舶邻域救援船只的查询效率。     

基于RS和GIS的城镇化与南四湖生态易损性关系

城镇建设与扩张是人类社会经济发展到一定阶段的必然过程,但城镇发展会对区域的生态系统产生不可忽视的影响,在脆弱敏感的湿地区域表现尤为突出。该文以山东省南四湖以及周边3个县域为研究对象,以遥感数据为基础,利用GIS技术,分析研究区1987—2010年间的地表覆被变化和生态易损性变化,并通过卫星遥感影像分析城镇景观的变化,探讨城镇化与区域生态易损性的关系。结果表明:1987—2010年间,城镇面积的增长占所有景观有效变化的60%以上,但区域内生态损失度变化最大的景观却是水域和绿地,生态易损性变化最明显的区域是南四湖湖滨地带。     

东昆仑西段夏日哈木榴辉岩原岩属性及陆(弧)陆碰撞

东昆仑西段夏日哈木榴辉岩呈透镜状分布于古元古代金水口群中,榴辉岩的SiO_2含量47.4%~50.78%,Mg#值为40~62,表明其原岩为分异程度较高的基性岩,属于拉斑玄武岩系列。基于岩石Nb的含量,将夏日哈木榴辉岩分为两类——富Nb型榴辉岩(Nb7×10~(-6))和正常榴辉岩(Nb7×10~(-6))。富Nb型榴辉岩具有贫SiO_2、MgO、Al_2O_3,富集FeOt、TiO_2的特点;稀土元素配分曲线具有右倾的OIB特点,与古生代富Nb玄武岩和Seki玄武岩微量元素特征类似;微量元素具有弱的Nb、Ta、Ti的负异常,与古生代富Nb玄武岩特征类似。正常榴辉岩具有贫FeOt、TiO_2,富集SiO_2、MgO、Al_2O_3的特点;稀土元素配分曲线具有弱右倾的E-MORB特点,微量元素具有弱的Nb、Ta、P的负异常,U、Sr的正异常,类似于Okinawa板内弧后盆地玄武岩微量元素特征。富Nb型榴辉岩的εNd(0)和εNd(t=571Ma)值分别为0~4.55、-0.88~7.26,正常榴辉岩的εNd(0)和εNd(t=571Ma)值分别为2.2~5.19、3.17~6.22,两者均位于加里东HP-UHP变质带和大别-苏鲁HP-UHP变质带榴辉岩Sm-Nd同位素组成范围内。在微量元素图解上,样品显示具有地壳混染的趋势。由此可知,夏日哈木榴辉岩的原岩可能是具有陆内弧后盆地玄武岩性质的岩石,源区受到俯冲板片熔体的改造,岩浆过程中同化混染一定量的下地壳。根据现有的年代学资料,夏日哈木榴辉岩峰期变质可能发生在晚奥陶世—志留纪。夏日哈木榴辉岩可能是在弧后盆地消亡过程中,弧陆发生俯冲碰撞的结果。     

豫西北奥陶系马家沟组三段遗迹组构及沉积演化规律

豫西北奥陶系马家沟组三段碳酸盐岩中遗迹化石丰富。在对野外露头实地观测的基础上,利用室内切片、薄片分析等对研究区奥陶系马家沟组三段遗迹化石、遗迹组构及沉积演化规律进行研究。结果表明:(1)研究区奥陶系马家沟组三段共鉴定出遗迹化石类型7属10种。(2)根据遗迹化石的分子组成、产状、共生关系、丰度与分异度以及生物扰动的程度,结合沉积学特征分析,共识别出遗迹组构4种:Psilonichnus遗迹组构主要发育在潮上带与潮间带上部(高潮坪)低能的沉积环境;Thalassinoides遗迹组构代表潮间带中-下部和台内滩等高能沉积环境;Helminthopsis遗迹组构反映局限碳酸盐岩台地内的潟湖和开阔台地内的滩间海等较低能的沉积环境。Helminthopsis-Chondrites遗迹组构揭示开阔碳酸盐岩台地中滩间海-台内洼地等非常低能的沉积环境。(3)建立了研究区马家沟组三段的层序地层格架,并在层序格架内对遗迹组构和沉积微环境的演化规律进行了研究,解译出研究区马家沟组三段经历了两次区域性的海侵—海退;综合岩石类型、岩石序列组合、沉积构造、生物化石、遗迹化石组合、遗迹组构等资料,建立了研究区奥陶系马家沟组三段各遗迹组构与沉积微环境的三维相模式。这对研究华北奥陶系沉积环境与沉积演化具有重要的借鉴意义。