常Q滞弹性介质地震波动数值模拟——时域本构优化逼近

在地震波动模拟中计入常Q滞弹性阻尼,可有效降低模拟波形的误差.就时域有限差分和有限元模拟而言,常基于广义标准线性体建立阻尼介质的时域本构逼近.广义标准线性体由若干标准线性体并联得到,增加标准线性体个数能有效提高模拟精度,但计算量及计算存储将成倍增长.目前尚未有普适的标准线性体个数优化取值方案.本文基于广义标准线性体参数的非线性优化拟合方法,详细分析了时域本构逼近误差的影响因素,清楚揭示了逼近误差仅取决于频带宽度,与频带上下限取值无关这一特性,阐明了构建具有普适性标准线性体个数优化取值方案的可行性.论证了波形模拟精度主要取决于波传播距离与模拟波长的比值以及标准线性体的个数取值.综合考虑上述两个控制因素,结合在波动正反演问题中广为采纳的波形时频误差衡量准则,对不同Q值介质给出了标准线性体个数优化取值表.进一步,本文提出采用不同个数标准线性体以近似不同Q值的阻尼介质时域本构,解决了以往波动数值模拟中统一采用相同个数标准线性体而导致的计算量及计算存储浪费或模拟精度低下等问题,并基于数值实验验证了这一方法的精度.本文工作对推进滞弹性介质波动数值模拟及其在全波形反演问题中的应用具有理论价值和实践意义.

     

一种优化的频率域三维声波有限差分模拟方法

为提高频率域有限差分（FD,finite-difference）正演模拟技术的计算精度和效率,基于旋转坐标系统的优化差分格式被广泛应用,但是只应用于正方形网格的情况.基于平均导数法（ADM）的优化差分格式,应用于正方形和长方形网格模拟.这些频率域有限差分算子,各自具有不同的差分格式和对应的优化系数求解表达式.本文基于三维声波方程发展了一种新的优化方法,只要给定FD模板形式,可直接构造频散方程,求取FD模板上各节点的优化系数.此方法的优点在于频率域FD算子的优化系数对应各个节点,可扩展优化其他格式.运用此优化方法,计算得到了不同空间采样间距比情况下27点和7点格式的优化系数.数值实验表明,优化27点格式与ADM 27点格式具有相同的精度,优化7点格式比经典的7点格式具有更小的数值频散.

     

汶川地震前的b值变化

Gutenberg-Richter定理给出了地震频度随震级的分布特征.大量研究表明频度-震级关系的斜率（b值）在大地震孕育的过程中会出现减小.为了考察b值在汶川地震孕育过程中的时间演化特征,本文尝试基于破裂断层选取研究区域,考察了2000年1月至2008年4月间,汶川地震（M_S8.0）破裂区的地震活动性,并对该区域b值的变化进行了探讨.结果表明,在2005年中至2006年底,地震月频度及季度频度有一个较明显的下降.b值从2002年始至地震前呈现出一个长期趋势性减小;在地震前约半年,出现快速、显著的下降.b值的这一时间变化特征与其他研究者报道的日本东北M_W9.0级地震前的b值变化特征具有很高相似性,可能反映了大地震准备过程中的应力变化.以上结果有益于认识和理解大地震孕育演化过程,同时也表明b值在中长期地震灾害评估中具有潜在价值.

     

地震作用下平行地裂缝场地隧道动力响应分析

以西安地铁3号线小寨区间近距离平行地裂缝的特殊工程场地为工程研究背景,基于有限差分原理的FLAC3D数值模拟方法,研究地震和地裂缝场地沉降耦合荷载作用时地铁隧道地震动力响应问题。结果表明：地表峰值加速度在地裂缝附近取得最大值,且PGA放大系数由地裂缝向两侧逐渐衰减;地裂缝隧道场地水平地震土压力增量随着输入地震波峰值加速度PGA的增大而增大;上盘的水平土压力增量明显大于下盘,且曲线在地铁隧道处存在一个峰值;隧道结构中,左拱腰处水平土压力相比右拱腰及拱顶处水平土压力较大,且拱底与左拱腰处水平土压力一致;隧道拱顶处水平土压力增幅量明显,且隧道处水平土压力增量随输入地震波PGA的增大而增大,左拱腰处的水平土压力地震响应大于右拱腰,但增幅小于右拱腰。     

甘肃北山地区花牛山群变英安岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄、地球化学特征及其地质意义

采用锆石U-Pb方法在甘肃北山地区花牛山群中变英安岩中获得LA-ICP-MS U-Pb年龄为（454.7±0.87）Ma（MSWD=0.28）,属晚奥陶世早期的产物,该年龄可为准确厘定花牛山群的沉积时代提供新的依据,从而将其修订为上奥陶统。同时岩石地球化学具高碱、高铝,富集Rb、Th、U、K、Pb,亏损Nb、Ta、Ti,无明显δEu异常,显示出明显的火山弧岩浆特征。结合区域地质资料表明,岩体形成于活动大陆边缘,其形成与俯冲流体交代或俯冲沉积物的加入有关,与花牛山铅锌矿的喷流（气）沉积型块状硫化物矿床形成环境不同,因此,认为花牛山群并非花牛山铅锌矿的赋矿层位。     

地质构造对岩层富水性的控制作用

水文地质结构系统控制地下水系,但在构造控水方面的研究仍较为薄弱。华北型淮南煤田整体断层、褶皱等地质构造极为发育,研究这些地质构造对地下水的控制作用机理、总结地质构造对岩层富水性的控制规律,对地质构造复杂地区采矿工程中的矿区地下水富集特征认识及煤层底板水害防治有指导作用。本文以淮南煤田北部矿区为研究对象,研究区地质构造复杂,运用水文地质结构系统分析法并结合大量实测数据研究了典型地质构造对岩层富水性的控制机理,认为地质构造对岩层富水性的控制有直接和间接两种途径,分述了两种途径的作用过程。丰富了构造控水理论,对矿山水文地质条件再认识有着重要现实意义。     

嵩山地区新太古宙歪咀山岩体成因及其地质意义

嵩山是新太古宙TTG岩石出露的典型地区,新太古宙歪咀山片麻状奥长花岗岩分布于嵩山地区歪咀山一带,岩体呈灰白色,具中粒花岗结构,片麻状构造,局部发育条带状构造.富Na2O(4.08% ~ 5.30%)和SiO2(平均65%),贫Fe、Mg,Na2O/K2O值较高(1.5~3.9),Al2O3含量为14.14%~17.44%,平均为15.33%,>15%,显示为过铝质特征.ΣREE为121×10-6~267×10-6,重稀土亏损,轻重稀土强烈分异,Eu出现微弱负异常,具高的Sr含量,Cr、Yb、Y含量较低,与新生代高硅埃达克岩地球化学特征相似;岩石的Nb、Y、Rb、Th、La和Yb之间的关系特征和岛弧火山岩相似.地球化学特征表明歪咀山岩体是在高压下由俯冲的含水玄武质洋壳部分熔融形成.     

马兰煤矿主斜井底水仓底板加固防治水方法

山西太原古交矿区马兰煤矿主斜井底水仓布置在奥陶系顶部隔水关键层内,其底板为奥陶系峰峰组灰岩,隔水层厚度4.17 m,受到底板奥灰承压含水层的严重威胁。为了消除突水隐患,在水仓底板岩石变形破坏机理模拟研究的基础上,同时考虑到研究区奥灰含水层距离近、水量大的特殊情况,探索出一种新型注浆加固方法对水仓底板进行注浆加固,并取得了良好效果。设计为一钢筋混凝土盖先覆于水仓底板上,同时用加强筋与围岩连接,之后再采用浅孔低压与深孔高压交替注浆充填的方法进行加固。此方法使水仓底板与围岩成为一个整体,对浆液起到封闭作用,使底板更加稳固。     

单晶高温合金X射线衍射斑点自动识别算法研究

单晶高温合金展现出优越的抗疲劳性能和高温蠕变性能,广泛应用于航空发动机和燃气轮机的热端部件。但是,其制备过程中会产生晶体取向偏离、杂晶等缺陷。目前国际上已经普遍使用X射线劳埃衍射技术对单晶叶片的晶体缺陷进行无损检测,但是这种检测方法主要依赖人工识别,效率低,结果可重复性差,不适合批量化检测。本文结合工程需要,提出对劳埃衍射斑点进行自动识别的算法,主要包括衍射图样的预处理、轮廓检测、轮廓形态筛选及轮廓符合检测等。该算法能够自动检测出衍射图样上的衍射斑点,并最终给出斑点的位置坐标数据及其误差。根据衍射斑点的位置,通过衍射分析算法,计算出单晶叶片上的晶体取向,并最终对叶片的晶体缺陷给出综合评价。