有限差分的时间和空间频散及其对逆时偏移和全波形反演的影响

有限差分是最常用的地震波方程数值模拟方法,但时间和空间离散会产生数值频散.正演是逆时偏移和全波形反演的基本单元,成像和反演的精度很大程度依赖于所采用的数值模拟算法.本文研究了有限差分的时间和空间频散特性及其对逆时偏移和全波形反演的影响.通过时间有限差分+伪谱法、时间频散校正+空间有限差分、时间频散校正+伪谱法获取时间频散、空间频散和无频散数据;发展了抗时间频散、抗空间频散、抗时间+空间频散的逆时偏移和全波形反演方法;采用理论模型和实际资料对提出的方法进行了测试.数值结果表明：逆时偏移同时受时间和空间频散影响,时间频散导致同相轴不聚焦、成像位置偏离,空间频散会产生高频噪声和虚假反射界面;全波形反演在低频大尺度反演中几乎不受时间和空间频散影响,高频精细反演中时间频散引起波形相移、降低反演精度,空间频散增加多解性、导致反演不收敛;抗频散方法可以有效缓解时间和空间频散影响,获得高质量的偏移剖面和反演结果.

     

基于理想点-可拓云模型的隧道围岩稳定性评价

为了对隧道围岩稳定性进行准确评价并解决研究过程中存在的模糊性和随机性以及评价指标不相容的问题,减少单一的主客观赋权法所带来的误差,将云模型引入可拓理论中,利用可拓理论能够实现矛盾问题向相容问题转化的特点和云模型具有处理事物双重不确定性的优势并结合理想点组合赋权法对隧道围岩进行稳定性评价研究。通过文献调研、数据统计的方式,选取具有代表性的6个指标组成隧道围岩评价指标体系,用理想点法赋予评价指标组合权重,并构建可拓云模型对隧道围岩稳定性进行综合评价。通过将此方法应用于工程实例并与其他方法对比,结果表明：基于理想点-可拓云模型的隧道围岩稳定性评价方法能够减少评价过程中存在的不确定性问题,克服单一赋权方法的不足,具有良好的适用性,可以应用于实际工程中。     

辽东湾北部JXC-1孔稀土元素组成与物源判别

黄河对渤海海底沉积物贡献量巨大,但黄河物质进入渤海后向北扩散的范围尚不明确。本文对位于辽东湾北部海域岩芯总长为62.68 m的JXC-1孔1.2 Ma以来沉积物稀土元素进行测试分析,结合岩性、粒度参数和测年数据,研究了钻孔稀土元素垂向变化的影响因素,并对其物质来源变化进行了探讨。研究表明,沉积环境变化导致沉积物粒度和物质组成差异,钻孔沉积物的ΣREE与粒度变化有一定的相关性,但ΣLREE/ΣHREE、（La/Yb）_N和δEu等参数不受粒度控制。稀土元素分异参数有效示踪了物质来源,经对比,JXC-1孔沉积物分异参数特征与南部的黄河和北部的辽河（原双台子河）、大辽河沉积物较为一致,而与滦河和复州河有明显不同;结合判别函数（F_D）,推测JXC-1孔沉积物早更新世晚期以来主要来由南部的黄河和北部的辽河、大辽河搬运而来。分析结果表明,17.00 m以上层位为晚更新世沉积,0~2.00 m、4.00~11.00 m和14.00~16.00 m可能为海相地层,渤海环流将黄河入海物质向东北扩散的一支输送至辽东湾北部,同时接受潮流作用输送的北部辽河和大辽河细粒物质,但总体以黄河输送物质占主导;17.00 m以下层位主要为早更新世晚期以来的陆相沉积,以湖相环境为主,物源受距离河口远近和沉积物通量影响。36.00~48.00 m和58.00~70.30 m为湖相高水位期,古黄河水系流路可能位于现今流路以北的区域,受湖流等沉积动力影响,黄河输送物质扩散范围较广,对钻孔沉积物影响较大;在48.00~58.00 m低水位时期,钻孔沉积物以距离较近的北部辽河和大辽河输送物质占主导。16.40~36.00 m主要为河流相,物源复杂,但在26.00~36.00 m层位明显受辽河和大辽河影响较大。上述分析结果显示黄河东流入海（渤海古湖）以后,受海洋环流、距离河口远近和湖泊沉积动力等因素控制,携带沉积物扩散范围可以到达40.5°N左右或者以北的区域。本文的研究结果对辽东湾海域海底沉积物物源是一个新的认识,对黄河贯通、渤海环流及第四纪环境演化研究提供了新的证据。

     

火山岩与地形联合约束下海岛土壤稀土元素地球化学空间分布异质性——以广西涠洲岛为例

海岛土壤地球化学特征的研究对于认识海岛表生地质环境有重要意义。本研究以我国最大的第四纪火山海岛——涠洲岛为案例,重点研究亚热带海岛环境下火山岩风化土壤的稀土元素（REE）地球化学特征,并探讨影响其空间分布的关键因素。结果表明,涠洲岛土壤REE总量（ΣREE）自然变化范围较大,介于59.07~575.30 mg/kg,平均值为285.53 mg/kg,高于中国大陆土壤背景值（163.86 mg/kg）,指示火山岩风化海岛具有较高的土壤REE丰度。反距离权重插值法（IDW）分析指示,岛内土壤的REE含量高低变化呈现出以带状和斑块状为主体形态的空间分布不均一性,推断其成因与母质岩石类型和地形位置等因素密切相关。3种不同岩性的成土母岩的ΣREE含量变化序列为：玄武岩（236.66 mg/kg）>火山碎屑岩（215.58 mg/kg）>含生物碎屑海滩沉积物（18.99 mg/kg）,对应的土壤ΣREE含量具有类似变化规律,即玄武岩土壤（307.20 mg/kg）>火山碎屑岩土壤（297.46 mg/kg）>含生物碎屑海滩沉积物土壤（89.73 mg/kg）。该证据指示母岩是控制岛内土壤REE含量变化的首位因素,玄武岩整体上易形成具有较高REE丰度的土壤,火山碎屑岩次之,而含生物碎屑海滩沉积物反之。此外,本研究还发现火山碎屑岩单一岩性区内,发育的土壤REE含量也会随地形地貌差异而出现显著变化,其原因是地形地貌制约了土壤矿物和化学风化程度,海蚀丘陵比海积平原更利于海岛土壤中REE次生富集作用的发生。

     

运用地理信息系统创建空间图形数据库及其在地质学中的应用

地理信息系统（GIS）在组建和发展空间图形数据库中发挥着重要作用.GIS的核心是建立空间图形库与属性数据库的联动关系.在"辽宁省1/20万空间图形数据库"项目建库及系统结构设计中,利用国产GIS基础软件平台MAPGIS进行系统图层分类、数据输入和图形编辑,最终建立起空间图形数据库.利用GIS创建的空间图形数据库是进行其他地质研究的基础,可为下一步进行矿产预测提供多源图层及空间信息资料.GIS在矿产资源预测和其他地质领域,尤其是在区域地质调查、区域矿产资源与环境评价、矿产资源与矿权管理中也将发挥越来越重要的作用.     

用双频GPS观测值建立小区域电离层延迟模型研究

介绍了用双频GPS伪距观测值建立区域性电离层模型的基本原理和方法。模型的初步结果表明,该电离层模型建立后,可为覆盖区域内的广大单频用户提供在天顶方向优于0.4m精度的电离层延迟改正量,且具有30min以内天顶方向优于0.4m的预报精度。     

条形药包爆炸作用在土中显著影响范围的数值模拟

爆炸固结法是软土地基处理的新方法。为了分析爆炸作用在土中的变化规律,通过有限元方法对单孔条形药包在土中爆炸的数值模拟,在验证计算结果与实测数据的基础上,对地基中单孔条形药包在上覆压力和药量两组爆炸参数下进行模拟对比分析,以解决在不同上覆压力和药量条件下条形药包爆炸作用在土中的显著影响范围。针对条形药包土中爆炸问题,运用ALE算法解决了炸药网格的畸变问题。研究结果表明,上覆压力发挥作用的主要时间不是在爆炸瞬间,而是在爆炸以后的时间段,主要的贡献是对爆炸产生的孔隙水压的消散作用。而炸药的药量对于布置爆炸孔和竖向排水通道的间距影响具有较大影响。     

软土地区人工冻土无侧限瞬时抗压强度的试验研究

冻结法施工在上海隧道建设中(如隧道旁通道、地下泵房等的设计与施工)得到广泛应用,也曾引发过严重的地质灾害(如上海地铁4号线外滩段的地质灾害)。因此安全、经济、合理地将冻结法用于上海软土地区隧道建设中已经成为上海工程建设中的一个重要的研究课题。本文以上海复兴东路越江隧道旁通道冻结法施工中遇到的第⑥层粉质粘土及第⑦层粉细砂为研究对象,针对设计冻结壁重要强度参数无侧限瞬时抗压强度,进行了室内试验研究,揭示了两种土的冻结强度随温度的变化关系,同时研究了粉细砂的冻结强度随含水率的变化规律。     

隧道施工地质超前预报方法

隧道施工地质超前预报是一项多种方法的综合运用,对预防异常情况及掌子面前方不良地质体的存在具有重要意义,其有利于安全施工、提高效率、缩短工期、避免事故,具有较大的社会效益和经济效益.通过合理组织预报作业流程、采用多种方法和对预测结果进行综合分析,能够提供更为准确的相关信息.     

温州湾海域潮形偏态时空分布特征研究

人类活动引起的岸线变化影响着近岸海域的潮波在传播过程中的运动特征。本研究基于瓯江口与乐清湾5个验潮站,时间跨度为1984−2019年的逐时潮位实测资料,分析了该海域潮波形态的时空变化规律并解构造成潮汐不对称性的主要分潮簇的贡献度。研究发现,温州湾海域瓯江河口与乐清湾潮形有明显的不同,潮汐不对称性在瓯江河口涨潮占优,且向上游方向持续增大,但在乐清湾内则落潮占优。该海域潮汐不对称性呈现出明显的季节性变化特征。在6−7月、12月至翌年1月时$ \gamma $值达到最大。该海域潮汐不对称性主要由分潮组合M2/M4、M2/S2/MS4、M2/N2/MN4等分潮簇控制,分潮簇如M2/S2/MS4、M2/N2/MN4、O1/K1/M2的不对 称贡献度则表现出明显的季节性变化。从2000年起,温州湾海域涨潮占优的潮汐不对称性呈现逐渐减弱的趋势,这与瓯江河口频繁的海岸工程存在一定的联系。