基于TLS的滑坡形变分析方法研究

以四川理县一地质滑坡为例,分析扫描点空间位置的理论精度,探讨点云数据获取以及点云过滤、点云拼接、地理参考等数据预处理的关键技术,给出一套比较直观、全面的滑坡形变分析方法,包括基于点云比较的形变分析、基于TIN比较的形变分析、基于特征点的形变分析以及基于DEM的形变分析。为了充分利用非地面点云数据,提出一种提取滑坡区域电线杆、树干的几何特征来分析滑坡水平变化的新方法。通过分析得到的滑坡形变量与GNSS远程实时监测结果基本一致。     

从地理信息系统到虚拟地理环境的认知转变

自20世纪60年代初以来,地理信息系统引领了地理信息的分析与服务。然而,由于地理学家对于地理过程开展多维模拟的需求,同时许多大型工程需要对于不同方案的后果事先开展模拟评估,为此中国学者们在世纪相交之际开始了对于虚拟地理环境的探索。本文从地理信息系统到虚拟地理环境的认识上的转变着手,分析了虚拟地理环境的演进过程、当前的阶段定位与挑战,着重探讨了虚拟地理环境研究的新态势：基于虚拟地理环境的地理空间认知研究、虚拟地理环境与实验地理学新方向、大数据背景下的虚拟地理认知实验方法和虚拟地理环境与地理知识工程,并给出最新研究思路。     

深海浮球内部气压对水下内爆波的抑制机理

深海潜器常携带中空浮球来为其提供浮力。陶瓷因其高强度、低密度等优点成为浮球的理想材料。然而,中空结构在外部高压环境下易发生内爆,产生的内爆波会对周围结构产生毁灭性损害。为了探索浮球内部初始气压对内爆波的影响,首先,利用气泡动力学对其不考虑球壳影响时进行理论分析,得到内爆波压力脉冲沿径向以指数?1 衰减,并指出其物理意义和隐含假设,进而从能量分析得到增加内压使压缩空气消耗的能量增加,从而减弱释放到水中的压力波能量;其次,采用三相流固耦合有限元模型进行计算,考虑水的可压缩性和球壳因挤压引起的脆性破裂的影响,得到更为接近实际的内爆压力的分布。由于两侧挤压球壳,外部的水在不断扩大的缺口处产生向内的射流,造成内部气体非球形塌缩,后续压力波呈现出与球壳碎裂方式有关的方向性差异。通过有限元模型对内部初始气压的研究表明,增加初始内部气体压力到 1 MPa 时,压力脉冲在球壳表面处下降了 15. 6%~24. 8%。这一结果表明,在几乎不增加浮球质量的条件下,增加内部初始气压具有很好地抑制近端内爆波强度的效果。     

未来北极夏季陆面气温变化区域特征及其与北大西洋海面温度的关系

未来变暖背景下北极气候变化特征研究具有重要意义,基于国际耦合模式比较计划第六阶段（Coupled Model Intercomparison Project Phase 6,CMIP6）中对北极气候变化模拟能力较好的模式模拟结果,研究SSP2-4.5情景下21世纪北极2 m气温的时空变化特征及其影响因素。结果表明：（1）极地陆地的欧亚大陆（Eurasia,EA）和北美-格陵兰（Greenland,GL）对全球变暖具有不同的响应。EA在21世纪中叶前变暖趋势显著,之后主要表现为年代际尺度的冷暖振荡;GL则始终保持增暖趋势。EA、GL分区气温均存在年际、年代际（10~20 a）尺度上的波动,GL分区还存在20~40 a的准周期变化。（2）前冬北大西洋涛动正位相会引起次年夏季北大西洋呈南北向“-、+、-”三极型海面温度异常,并通过影响大气环流导致EA分区气温正异常,这种影响主要体现在年代际尺度上。（3）北大西洋多年代际振荡为正异常时,北美至格陵兰位势高度偏高,GL分区增暖,并且这种影响在21世纪70年代后更重要;北太平洋北部的海面温度正异常对GL分区增温也有贡献。     

储层致密化与油气充注的关系:以三肇凹陷白垩系扶余油层为例

为了明确松辽盆地三肇凹陷扶余油层储层致密化与油气充注相关性,利用微米CT、流体包裹体显微分析、盆地模拟等方法,研究了该储层微观孔喉特征,且定量分析了其成藏期.根据储层孔隙演化信息分析了研究区储层致密化过程和油气成藏的关系.结果发现:三肇凹陷扶余致密储层岩石类型以长石岩屑砂岩和岩屑长石砂岩为主,孔喉特征表现为窄喉道、宽孔...     

长江下游南漪湖沉积记录的全新世以来温度变化

了解全新世的温度变化能为理解目前日益突出的全球变暖、评估未来全球气候变化给出重要的参考。在这项研究中,基于长江下游南漪湖沉积岩芯深度为0~450cm中161个样品的brGDGTs代用指标,对过去12.0ka的大气温度进行重建,以进一步深化对全新世温度变化的理解。发现湖泊周边土壤与湖泊沉积物brGDGTs分子组成存在显著差异：土壤以brGDGTs-Ⅰ系列为主,占到总比重的80%以上,计算得的MBT'_5ME平均值为0.81;湖泊表层和柱状沉积物的brGDGTs分子组成更相似,其brGDGT-Ⅰ和brGDGT-Ⅱ分别为43%、48%和62%、35%,对应的MBT'_5ME平均值分别为0.44和0.62,因此认为湖泊沉积物brGDGTs主要为自生来源,进而选用基于MBT'_5ME的湖泊温度经验计算式进行古温度的重建。重建的南漪湖年均大气温度自12.0 ka B.P.以来变化范围为13.8~22.4℃,根据变化趋势,可以分为4个阶段：①阶段,早全新世（约12.0~8.2 ka B.P.）,温度变化范围为15.1~20.6℃,属低温阶段;②阶段,中全新世（约8.2~6.0 ka B.P.）,温度为16.8~20.0℃,为稳定高温阶段;③阶段,中晚全新世（约6.0~3.0 ka B.P.）,温度为13.8~19.4℃,快速降温阶段;④阶段,晚全新世（约3.0 ka B.P.以来）,温度在17.4~22.4℃,快速升温阶段。通过对比其他古气候记录,可以得到以下结论：长江下游地区在约12.0~8.2 ka B.P.时期温度变化主要受高纬度冰川残留的影响,为低温时期;在约8.2~6.0 ka B.P.时期的温度变化主要受到较强的太阳辐射量控制,属稳定高温期,对应全新世大暖期;约6.0 ka B.P.后,温度受到6.0~3.0 ka B.P.中低纬度冷事件以及上升温室气体辐射强迫共同影响,呈现先降后升的"V"型变化趋势。本研究表明长江下游地区自12.0 ka B.P.以来温度变化主要受全球温度变化控制,自晚全新世以来温室气体辐射强迫是影响其温度变化的主要因素。

     

石灰改良高液限土强度特性的函数模型研究

针对广西荔玉高速路基沿线产生的大量高液限土弃方问题,采用生石灰对高液限土进行改良处理。选取弃土场的高液限土,分别配制不同初始含水率、不同石灰掺量的试样进行侧限压缩试验和快剪试验,采用基本初等数学函数模型拟合不同饱和状态、不同初始含水率下石灰掺量对试件压缩特性和抗剪强度影响。结果表明：(1)高液限土的压缩系数随石灰掺量增加呈指数形式减小;(2)不同饱和状态试件的黏聚力和内摩擦角随石灰掺量增加呈二次函数形式变化;(3)高液限土具有水敏性,饱和素土试件最大抗剪强度对应的含水率较击实试验最大干密度对应的含水率高3%～6%;(4)当初始含水率不高于26.73%时,建议石灰掺量不低于6%,否则改良高液限土的石灰掺量不低于8%,可在满足经济性的前提下达到较好的改良效果。     

TBM机施工隧道瞬变电磁超前探测研究

在隧道掘进机(TBM)施工隧道内,传统瞬变电磁的装置形式受到了TBM机械的限制,TBM自身的金属构件对二次场衰减电压的采集产生了强烈的电磁干扰.为了克服瞬变电磁法在TBM施工隧道内遇到的困难,在前人工作的基础上,尝试提出了一种基于电性源激发、电场分量采集的施工隧道瞬变电磁超前探测装置形式.针对钻爆法与TBM施工隧道各自不同的工况,利用三维时域有限差分法对单个电性源激励下隧道前方瞬变电磁场的分布规律与响应特征进行了正演模拟.通过对瞬变电磁场的分布规律以及响应特征进行分析,认为所述的电性源发射装置不仅可以在钻爆法施工隧道内使用,并且具有在TBM施工隧道内进行隧道超前预报的能力.     

鄂尔多斯盆地煤储层低温氮等温吸附特征分析

利用美国Micromritcs ASAP 2000自动等温吸附仪,测试了鄂尔多斯盆地煤储层孔隙特征。在测试数据分析的基础上,确定了等温吸附和脱附曲线3种类型:第1类属孔结构是具有平行权构成的狭缝毛细孔型;第2类为发育一端尖灭的不平行的裂隙型;第3类属“墨水瓶”型孔。总结了鄂尔多斯盆地煤储层几种常见的比表面积分布曲线及累计孔体积分布曲线模型。     

黄淮海平原晚新生代重大地质事件

晚新生代以来,青藏高原的隆升导致中国地貌格局、古气候系统及晚新生代沉积体系发生巨变。青藏高原以东至边缘海的广大区域形成统一水系,将巨量沉积物搬运至中国东部连续堆积形成黄淮海平原。太行山的隆升、边缘海陆架的沉降,黄河的贯通及晚第四纪大规模海侵等,深刻改造了黄淮海平原的自然环境,至今仍然影响其社会经济的发展,成为重要的科学问题。针对这些事件的研究,对于理解晚新生代黄淮海平原的形成和演化具有重要意义,也可为缓解该地区目前紧张的人地关系提供理论基础。对晚新生代黄淮海平原形成发育的构造地貌过程、黄河贯通和晚第四纪海侵等重大事件研究现状进行了综合分析,认为：①青藏高原隆升是黄淮海平原当今地貌及海陆格局形成的根本原因;②黄河贯通对黄淮海平原地表过程、水系演化及源-汇体系带来深远影响;③沿海地区晚更新世以来3次重要的海侵事件及相关的海陆相互作用,不但造成了沉积环境的变化,还形成了下切河谷特殊地貌景观;④晚新生代黄淮海地区重大地质事件的时间节点是中新世和晚第四纪。系统总结了黄淮海平原在构造-气候相互作用、地貌动态演化和年代学研究中存在的问题,认为未来亟需对黄淮海平原开展多学科系统性的工作。