A Study of the Stability Properties in Simulation of Wave Propagation with SPH Method

When ordinary Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) method is used to simulate wave propagation in a wave tank, it is usually observed that the wave height decays and the wave length elongates along the direction of wave propagation. Accompanied with this phenomenon, the pressure under water decays either and shows a big oscillation simultaneously. The reason is the natural potential tensile instability of modeling water motion with ordinary SPH which is caused by particle negative stress in the computation. To deal with the problems, a new sextic kernel function is proposed to reduce this instability. An appropriate smooth length is given and its computation criterion is also suggested. At the same time, a new kind dynamic boundary condition is introduced. Based on these improvements, the new SPH method named stability improved SPH (SISPH) can simulate the wave propagation well. Both the water surface and pressure can be well expressed and the oscillation of pressure is nearly eliminated. Compared with other improved methods, SISPH can truly reveal the physical reality without bringing some new problems in a simple way.     

拖曳声源深海传播损失算法改进

为实现水声传播损失高效准确计算,以满足工程应用要求,基于南海某深水海域水声调查数据研究改进拖曳声源深海传播损失算法。首先,对信号时间序列分析发现:深海多途传播结构显著,可分为直达波、第一二次海底反射波,信号幅度逐渐减小,海面反射波与直达波重叠;目标信号中心频率产生多普勒频移,与声源拖曳速度对应较好;"单频"正弦信号并非单一频点上的声信号,为一窄带功率谱,谱峰对应信号中心频率。进而,从信号识别及多途效应处理两方面对算法进行改进:基于功率谱频带分布,设计Butterworth滤波器带通截止频率,从频域上滤除噪声信号;依据环境噪声电压幅值,制定其判定标准,从时域剔除与目标信号同频带噪声信号。算法改进后可较好适应低信噪比环境下多途拖曳声源信号能量计算,快速高精度得到传损失数据。     

“一带一路”地区能源金属矿床分布规律及开发工艺

对"一带一路"地区的能源金属锂和铀的矿床分布规律进行统计,并对典型矿床的地质特征与开发工艺进行概述,为了解"一带一路"地区的锂矿和铀矿提供基础信息,同时为中国进行"能源金属"的开采提供科学依据。研究认为,"一带一路"地区共有大型及以上锂矿36个,成因类型有硬岩型、盐湖型、沉积型和煤伴生型4种,资源储量分别为784×10~4t、1702×10~4t、237.5×10~4t和623×10~4t。盐湖型锂矿分布于中国和阿富汗,硬岩型锂矿分布在俄罗斯等国家,沉积型锂矿分布在塞尔维亚等国家,煤伴生型锂矿只分布于中国。鉴于盐湖型锂矿开发的环境影响较小,建议有关国家加大对盐湖型锂资源的勘探与开发。"一带一路"地区共有大型及以上铀矿130个,成因类型主要为砂岩型和火山岩型,主要集中在哈萨克斯坦等国家,铀资源储量(可靠回收成本≤130$/kg)达181.94×10~4t,占"一带一路"地区总资源储量的92.12%,建议中国与相关国家进行交流与合作,加大对中国境内北方地区砂岩型铀矿的寻找力度,同时进行火山岩型铀矿的勘探开发。     

150ka以来内蒙古河套古大湖沉积物粒度记录的湖泊水位变化

基于内蒙古河套盆地山前兵房沟湖相层剖面沉积物的粒度记录,结合~(14)C和光释光年代学测试,对比分析沉积物粒度敏感粒级及频率曲线特征,反演了河套古大湖150ka以来的湖泊水位变化。研究结果表明,河套古大湖水位变化经历了4个阶段:(1)初始形成阶段(150~130ka),河套古大湖处于浅湖环境,沉积物粒度由粗变细,湖泊处于水位上升期;(2)发展阶段(130~54ka),早期湖水面较高,处于深水环境,晚期沉积物粒度逐渐变粗,湖泊水位有所下降;(3)萎缩阶段(54~18ka),湖泊水位快速下降,细粒沉积物含量减少,中粗粒沉积物含量增大,湖泊水位迅速下降;(4)消亡阶段(18ka至今),由于山前活动断裂影响,阴山快速隆升,湖泊急剧萎缩,湖相层顶部被山间冲洪积物覆盖。控制河套古大湖湖泊水位变化的主要因素是构造运动和气候环境突变。     

不同月球重力场模型的比较与分析

针对3个不同时期解算的月球重力场模型特点,对重力场模型的功率谱和地形相关性进行了分析。基于LP150Q、SGM100i和GL0660B月球自由空气重力异常的比较,研究分析了月球重力场的特征。结果表明,所有的重力场模型都能很好地反映月球正面的重力场特征。基于星间Ka波段测速数据解算的GRAIL系列模型不仅分辨率得到了较大的提高,而且能更好地反映月球背面的重力场信息。     

云南鲁甸M_S6.5地震红石岩滑坡稳定性的数值模拟

2014年8月3日鲁甸MS6.5地震触发了大量的滑坡崩塌,其中,位于鲁甸县李家山村和巧家县红石岩村交界处的牛栏江干流北岸的红石岩滑坡规模巨大,与此处位于左岸的红石岩古滑坡体的前缘部分一起堵塞了牛栏江而形成高达120m、体积达1 200×104m3的大型堰塞体。通过震后开展的野外实地调查,获得了红石岩滑坡发生处的地形地貌、地质构造、岩体结构及物质组成等资料。以这些第一手资料为基础,构建了红石岩滑坡的边坡模型,并应用边坡稳定性分析软件Geo Studio中Slope/W模块分别计算了红石岩滑坡体震前坡体安全系数和地震作用下的坡体安全系数。结果表明,红石岩滑坡体发生处的坡体安全系数在地震前为1.450,处于相对稳定状态,而鲁甸地震的地震动作用则使坡体的安全系数降低至0.962,直接导致红石岩坡体的失稳。文中进一步讨论了坡体滑动面的存在与否对坡体稳定性的影响:安全系数计算的结果表明,在中强地震作用下,先存滑动面的存在是导致大型滑坡形成的重要条件;对于高陡岩质边坡,如果没有先存滑动面,只可能形成浅表性滑坡。     

基于DEM-NDVI的高山植被带定量刻划

根据不同高山植被类型具有不同归一化植被指数响应的特点,通过对NDVI的分析来定量刻划高山植被带的海拔分布。首先,利用DEM、NDVI构建DEM-NDVI散点分布图;然后,结合地面调查资料与WorldView-2高分遥感影像对DEM-NDVI散点分布图进行统计回归分析;最后,利用分析结果定量刻划高山植被垂直分带结构。将该方法应用于四川卧龙大熊猫保护区的卧龙关沟,结果表明：① NDVI随海拔升高而呈“Z”字形变化;② DEM-NDVI散点图比样本点DEM-NDVI分布图能更完全地表达高山植被NDVI随高程变化的特征;③ 卧龙关沟东北坡高山植被带海拔高度为3255~4415 m,西南坡高山植被带海拔高度为3193~4473 m,与地面调查得到的区域代表植被的分布高度基本一致。     

黏弹性介质中瑞利波频散曲线和衰减系数曲线的反演

瑞利波具有能量大、信噪比高等特点,可以用来反演介质内部的力学信息,近年来在浅层地球物理勘探、深层地震学研究以及超声波无损检测等多个领域都有较广泛的应用。目前大多数瑞利波的应用中都假设介质是弹性的,然而实际中岩石、土壤和金属等介质都在一定程度上体现出了黏弹性。当介质的黏弹性较强时仍然采用弹性假设研究其中瑞利波的反演将增大误差,因此有必要考虑黏弹性介质中的瑞利波反演,但是目前这方面的研究仍不够深入。本文研究黏弹性介质中瑞利波频散曲线和衰减系数曲线的反演问题,给出其在半空间中联合反演的方法,并对该方法的误差进行分析。     

2014年2月12日新疆于田7．3级地震抗震安居（安居富民）房破坏比初步分析

2014年2月12日新疆于田Ms7．3地震是新疆开展抗震安居（安居富民）房建设以来首次产生较大规模成灾破坏震例,以震区抗震房不同结构类型破坏程度和抽样调查数据确定震区抗震房Ⅵ度区和Ⅶ度区的破坏比,与新疆历史破坏性地震相似结构类型房屋的破坏比进行对比分析。     

散粒体中锚杆间距的锚固效应研究

采用细观数值模拟方法研究散粒体的锚固效应,基于随机模拟技术生成三维多面体颗粒及其在空间中的分布,在随机散粒体不连续变形模型的基础上将砾石锚固试验进行数值实现,分析加锚散粒体材料的宏观与细观力学性能,研究加锚密度及其与颗粒粒径的关系对散粒体力学性质的影响,并探讨锚杆在散粒体材料中的作用机制。分别建立不同锚杆间距和不同颗粒粒径的数值试样,数值模拟结果表明：散粒体锚固数值试验能够较好地反映不同加锚散粒体结构的变形规律与锚固效应;散粒体材料的宏观特性与其细观组构的演化密切相关;锚杆加固散粒体的作用机制为加锚散粒体内形成压缩区,挤压加固作用提高了散粒体间的接触作用力,散粒体结构的整体性得到加强并能承受一定荷载;不考虑锚杆长度的情况下,当锚杆间距小于3倍的散粒体平均粒径时,锚杆能够有效地加固散粒体形成稳定结构。