砂土微观结构样品制备技术及量化方法研究

土体的微观结构是决定其工程特性的重要内在因素,但对于砂土而言,如何制备适合微观分析的样品以及快速准确量化结构参数一直面临诸多挑战。为此,提出一种真空冷冻干燥?注胶相结合的砂土样品制备技术,该技术可在有效去除土样水分的同时保持样品原状结构不被扰动,并可用于后续加工处理。针对不同粒度的砂土样品,分别使用扫描电子显微镜和光学显微镜对制备的试样进行观察,基于自主研发的土体微观结构定量分析系统SMAS对拍摄的照片进行精细量化分析,提出了由土颗粒数量、颗粒周长、表观孔隙率、形状系数、等效直径、分形维数和形态比等参数构成的量度指标体系对砂土样品微观结构特征进行定量评价。研究结果表明：提出的真空冷冻干燥?注胶相结合的砂土样品制备技术具有操作简单、稳定可靠等特点,能有效维持砂土的原状结构;比较而言,扫描电镜更适用于粉细砂的微观结构分析,而光学显微镜更适用于中粗砂的微观结构分析;SMAS能有效识别微观结构图像中的土颗粒及孔隙,为定量分析砂土或其他土体的微观结构特征提供了高效的工具。     

富P过铝质岩浆体系的研究现状及存在的问题

高度演化的富P过铝质岩浆体系,具有鲜明的、不同于其他体系的地球化学行为.富P过铝质熔体以富P,高ASI,贫Fe、Mg、Ca,强烈亏损REE、Th、Y以及具有W、Sn、Nb、Ta等金属的矿化为特征.富P过铝质岩浆体系中的碱性长石为富P长石,长石中P可以有效地指示过铝质岩浆体系的演化历程;在岩浆演化的晚期,P与Li具强的亲和性,形成锂辉石-磷铝锂石-羟磷铝锂石的组合.已有的实验研究揭示,P能降低简单花岗岩的液相线和固相线温度、粘度以及增加H2O在熔体中的溶解度.然而,这一体系还存在许多问题亟待研究,P能否促进过铝质岩浆的液态不混溶,能否促使等价不相容元素在过铝质岩浆演化过程中的分异,是否在稀有金属成矿过程中起作用等都是值得关注的问题.     

基于自适应多分辨率奇异值分解的大地电磁数据处理

针对强电磁干扰极易掩盖微弱的大地电磁有用信号,本文结合奇异值分解在去噪方面的优越性,提出基于自适应多分辨率奇异值分解（Adaptive Multi-Resolution Singular Value Decomposition,AMRSVD）的大地电磁数据处理方法.首先对大地电磁数据构建Hankel矩阵,利用MRSVD得到不同分辨率的近似信号和细节信号;然后选用近似信号和细节信号的标准差差值,对大地电磁数据进行信噪辨识;接着结合MRSVD和相邻细节信号的标准差差值,提出先验信息未知情况下的AMRSVD法;最后对辨识出的强干扰运用AMRSVD去除噪声,重构有用信号.实验结果表明,该方法的处理效率高,能有效分离出相关性较强的噪声,时间序列和视电阻率-相位曲线均得到有效改善.

     

华南三水盆地白垩纪—早第三纪古纬度漂移与南海演化

本文主要依据三水盆地古地磁数据所反映的华南地块的古纬度漂移讨论南海的演化模式。结果认为,华南在南海的形成演化中居主导地位,南海基本上是晚白垩世至中新世期间通过华南的南漂及其后的北向回漂过程中,华南大陆南部的拉张、断裂、解体并自东向西扩展的方式形成的,而南海中散布的微大陆碎块则是在华南回漂时被滞留下来的。演化过程中,其周缘菲律宾岛弧自南向北漂,直到上新世后才构成南海的东界;印支地块则仅起转换边界作用;加里曼丹则基本土没有明显的漂移。     

Comprehensive Marine Observing Experiment Based on High-Altitude Large Unmanned Aerial Vehicle(South China Sea Experiment2020 of the “Petrel Project”)

In collaboration with 12 other institutions, the Meteorological Observation Center of the China Meteorological Administration undertook a comprehensive marine observation experiment in the South China Sea using the Yilong-10 high-altitude large unmanned aerial vehicle(UAV). The Yilong-10 UAV carried a self-developed dropsonde system and a millimeter-wave cloud radar system. In addition, a solar-powered unmanned surface vessel and two drifting buoys were used. The experiment was further supported by an intelligent, reciprocating horizontal drifting radiosonde system that was deployed from the Sansha Meteorological Observing Station, with the intent of producing a stereoscopic observation over the South China Sea. Comprehensive three-dimensional observations were collected using the system from 31 July to2 August, 2020. This information was used to investigate the formation and development processes of Typhoon Sinlaku(2020). The data contain measurements of 21 oceanic and meteorological parameters acquired by the five devices, along with video footage from the UAV. The data proved very helpful in determining the actual location and intensity of Typhoon Sinlaku(2020). The experiment demonstrates the feasibility of using a high-altitude, large UAV to fill in the gaps between operational meteorological observations of marine areas and typhoons near China, and marks a milestone for the use of such data for analyzing the structure and impact of a typhoon in the South China Sea. It also demonstrates the potential for establishing operational UAV meteorological observing systems in the future, and the assimilation of such data into numerical weather prediction models.     

基于PyQt5的水深比对检测系统在水下地形测量检查中的应用

水下地形测量质量检查主要通过布设一定数量的检查线,通过比对检查线和主测线相交处一定范围的测点水深差值来衡量,还需检查主测线长度、检查线长度、各深度区间中误差、不符值比例等参数信息。主测线数据和检查线数据量一般都比较大,单纯依靠人工对比计算难以高效、准确实现。目前Python语言以其简洁易用、可扩展行强的优点逐渐成为主流编程语言。PyQt5是Python中一个广泛使用的GUI工具包,可方便构建图形用户程序。本文针对水下地形测量质量检查检测数据量大、检查参数多的特点,利用Python语言,基于PyQt5设计开发了一套水深比对检测系统,在山东省水库水下地形测量质量检查中得到了实际应用,取得了较好的效果。     

分形几何在岩土力学研究中的过去、现在与未来

首先简略地介绍了分形几何理论及其方法。从岩土材料结构的定量描述、流体在岩土体中的渗流问题、岩土材料强度的分形模型和分形空间的力学特征四个方面叙述了分形理论在岩土力学研究中取得的成果及应用。指出只有将岩土力学系统在欧氏空间的各种基本变量、原理和方法向分形空间推广和拓展,才能产生对岩土材料非线性力学行为的新认识,这也是分形理论在岩土力学研究中进一步深化的基础。     

含超轻元素Be矿物的电子探针定量分析——测试条件的约束

铍（Be）是战略性资源,属于关键金属。Be在电子探针（EMPA）可分析的元素范围内属于最难测准的一个元素。难测准的原因在于Be属于超轻元素,其特征X-射线不但信号弱、能量低,而且易受其他元素强烈吸收效应的影响,因此硬件上需要EMPA配置大面网间距的特殊分光晶体。而不同厂家不同大面网间距分光晶体配置的EMPA在铍矿物的测试条件存在明显差异,即使同一EMPA测试不同Be矿物分析条件也不一致。尤其是占据国内市场主流的JEOL电子探针目前也只尝试分析过绿柱石一种Be的矿物。本文利用配置LDE3H分光晶体的JXA-8100（JEOL）电子探针,对除绿柱石之外的金绿宝石、硅铍石、硼铍石和锌日光榴石四种Be矿物开展了Be等元素最佳定量分析方法的研发。通过不同铍矿物的全元素扫描,发现与CAMECA电子探针不同,JEOL电子探针不存在Be_Kα峰被Si_L2,3,M1峰干扰问题。同时发现每种含Be矿物Be_Kα峰位存在不同程度的漂移现象,并结合原子轨道杂化及吸收效应等理论对该现象进行了合理的解释。在此基础上,建立起配置LDE3H分光晶体的JEOL电子探针定量分析金绿宝石、硅铍石、硼铍石和锌日光榴石不同Be矿物中Be等元素含量的有效方法。该Be矿物原位分析方法的探索,不仅为JEOL EMPA用户提供Be矿物分析的成熟经验,也必将为铍资源的相关研究和找矿勘查提供有力的技术支撑。

     

基于无人船的水质监测及控制系统设计

针对执行水质监测任务过程中固定浮标监测站单点监测存在局限性、船载观测人员取样耗时耗力等问题,本文设计了一种搭载多点、分层自动采水取样装置的智能无人船水质监测系统,可实现目标水域的多点、分层连续水质数据测量及取样。该智能无人船具备基于快速随机树(Rapid Random Tree)算法的自主避障和快速路径规划功能,解决了现有无人船技术存在的多障碍自主路径规划难等问题。同时,本设计结合了ARM9控制芯片、M5310无线传输模块,通过可视化的显示界面和远程WEB访问的功能,大大提升了科研人员及时处理特殊情况便捷性。通过实验测试及比对分析,证明本设计具有智能高效、稳定可靠等优点,能够满足职能部门对于水质监测工作的需要。     

二维黄金分割法在抗滑桩截面优化设计中的应用

在对抗滑桩截面宽度和截面高度与抗滑桩费用之间的关系进行综合讨论分析的基础上,引入二维黄金分割法与计算机编程方法,编制了专门的计算软件对抗滑桩截面进行优化设计,以实现满足抗滑要求的前提下使单抗滑桩工程总费用达到最低的优化目的.在三峡库区某工程的实例应用表明,该方法具有良好的社会经济效益,对滑坡的治理设计具有较重要的实际应用价值.