Inverse Analysis of Deep Excavation Using Differential Evolution Algorithm

This paper presents the applications of the differential evolution (DE) algorithm in back analysis of soil parameters for deep excavation problems. A computer code, named Python‐based DE, is developed and incorporated into the commercial finite element software ABAQUS, with a parallel computing technique to run an FE analysis for all trail vectors of one generation in DE in multiple cores of a cluster, which dramatically reduces the computational time. A synthetic case and a well‐instrumented real case, that is, the Taipei National Enterprise Center (TNEC) project, are used to demonstrate the capability of the proposed back‐analysis procedure. Results show that multiple soil parameters are well identified by back analysis using a DE optimization algorithm for highly nonlinear problems. For the synthetic excavation case, the back‐analyzed parameters are basically identical to the input parameters that are used to generate synthetic response of wall deflection. For the TNEC case with a total of nine parameters to be back analyzed, the relative errors of wall deflection for the last three stages are 2.2, 1.1, and 1.0%, respectively. Robustness of the back‐estimated parameters is further illustrated by a forward prediction. The wall deflection in the subsequent stages can be satisfactorily predicted using the back‐analyzed soil parameters at early stages. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

鲁西地区新太古代地壳增生事件：来自花岗岩和二长花岗岩U-Pb年代学、Hf同位素和岩石地球化学的证据

鲁西地区是全球完整保存新太古代早期TTG（英云闪长岩-奥长花岗岩-花岗闪长岩）和绿岩带的区域,是研究太古宙岩浆演化类型和太古宙时期壳幔作用以及构造模式的典型区域。本文在野外地质调查的基础上,通过年代学、Hf同位素和岩石地球化学等手段,探讨了鲁西地区新太古代花岗岩和二长花岗岩的地球化学特征和形成背景。鲁西地区新太古代花岗岩和二长花岗岩U-Pb年龄主要为2 537和2 566 Ma。花岗岩（TA1802）εHf (t)值为-1.4～2.9,平均值为0.65,二阶段模式年龄约为2.9 Ga;二长花岗岩（TA1812）εHf (t) 值为-0.4～2.7,平均值为1.31,二阶段模式年龄为 3 073～2 886 Ma,平均值约为2.9 Ga;二长花岗岩（TA1817）εHf (t) 值为0.3～4.7,平均值为3.35,二阶段模式年龄为3 032～2 762 Ma,平均值约为2.8 Ga。在εHf (t)-t 图解上,鲁西地区新太古代花岗岩和二长花岗岩年龄演化线均落在2.9～2.8 Ga地壳演化线上,且与二阶段模式年龄大致相同,即表明鲁西地区新太古代花岗岩和二长花岗岩源于2.9～2.8 Ga的古老地壳重融。鲁西地区新太古代花岗岩和二长花岗岩均表现为高w(SiO2)、w(Al2O3)和富Na2O特征,大部分属于准铝质岩石。稀土元素球粒陨石标准化分布型式上,均表现为轻稀土元素（LREE）富集和重稀土元素（HREE）亏损,且中重稀土元素出现分馏。花岗岩样品中,有两个样品（TA1801-1与TA1824）表现出Ta富集,其余样品均表现为K、Rb、Ba和Th等大离子亲石元素富集,Nb、Ta、Ti亏损。二长花岗岩也同样表现为K、Rb、Ba和Th等大离子亲石元素富集,Nb、Ta、Ti亏损,部分熔融残余矿物存在石榴石、金红石以及少量斜长石、角闪石。根据上述地球化学特征, 并结合区域地质特征,鲁西地区新太古代花岗岩和二长花岗岩构造背景为同碰撞背景,该构造模式是大陆地壳有效增生。     

中国古代牧业社会骨制品的初步考察:以新疆巴里坤石人子沟遗址为例

考古遗址出土骨制品的研究对于揭示古代社会的动物资源获取和利用、手工业生产、社会组织结构等问题具有重要意义。国内骨制品研究目前多集中在农业区域,这些研究为探讨新石器时代至青铜时代的动物使用及其与社会发展、早期国家形成的关系等问题作出了重要贡献。然而,针对牧业社会骨制品的考察十分缺乏。新疆哈密地区巴里坤草原分布有大量古代牧业文化遗址,石人子沟遗址（43°31'12.8"~43°34'28.9"N,93°13'44.8"~93°16'49.1"E）是其中一处青铜时代晚期至铁器时代早期的大型聚落。本文从动物考古学视角研究该遗址2006年至2011年发掘出土的426件骨制品。结果显示,石人子沟遗址骨制品的原料主要为以羊（Ovis aries/Capra hircus）、马（Equus caballus）为主的家养动物和以鹿（Cervidae）为主的野生动物,其中羊的比例最高（69.7%）,鹿（13.8%）、马（2.3%）次之,这与中原地区青铜时代农业文化遗址的骨制品多以牛为原料的情况明显不同。羊在骨制品原料中占绝对多数且大量使用羊距骨制品的现象是对石人子沟遗址以牧业为主的生业经济方式的直接反映。石人子沟遗址不同类型骨制品的制作各具特点,但整体表现出"省时省力"的特点,即对使用部位细致打磨,对非使用部位仅做简单处理。与中原地区商周时期大型制骨作坊规范化、规模化、产业化的骨器生产不同,石人子沟遗址未见专门的制骨场所,骨制品生产的操作链条也并不完整。遗址的骨制品生产可能是以家庭为单元进行的,产品的专业化、精细化程度也相对较低。该研究填补了我国古代牧业文化遗址出土骨制品动物考古学专门研究的空白,为进一步探究我国古代不同区域、不同生业经济基础下的制骨手工业面貌提供了重要资料。

     

内蒙古阿拉善北部雅干构造带白山组火山岩年龄、地球化学特征及其对区域构造演化的约束

阿拉善北部雅干地区古生代火山岩发育,研究其形成时代和地质特征,对探讨中亚造山带中段南缘北山弧盆系的演化具有重要的意义。对雅干地区原划奥陶系火山岩进行了同位素年代学与地球化学研究,获得流纹岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为298.4±1.5Ma,时代为早二叠世初期,结合岩石组合特征和区域对比,将其重新厘定为上石炭统—下二叠统白山组。该套火山岩富SiO2、高K2O、低TiO2,属于钙碱性系列; 相对富集Rb、Pb、K等大离子亲石元素,明显亏损Ta、Nb、P、Ti等高场强元素; 呈现为轻稀土元素相对富集、重稀土元素相对亏损的的右倾特征,具有较明显的负Eu异常,显示出陆缘弧火山岩的地球化学特征。上述证据表明,雅干地区白山组火山岩形成于古亚洲洋向明水-旱山地块北缘俯冲的陆缘弧构造环境。     

Energy distributions of the large-scale horizontal currents caused by wind in the baroclinic ocean

Wind is the main energy source for the generation of the internal waves and the ocean mixing. Wunsch[1] estimated that about 1 TW (1 TW = 1012 W) energy was transported into the ocean from the winds by us-ing the altimeter data. Watanabe et al.[2] numerically calculated that the mixing processes obtained 0.7 TW energy from the global wind, which afforded most of the energy needed by the maintenance of the Merid-ional Overturning Circulation (MOC). During the past 50 years, in the Norther…     

一个湍能封闭模型对风暴潮海底底应力的应用研究

将一个三维湍能封闭模型应用于开阔海区的风暴潮，通过数值计算探讨了Ｔａｙｌｏｒ底摩擦二次率的拖曳系数随空间的分布及拖曳系数与水深、海底粗糙度、风向和风速等因素的关系。本文对底摩擦二次率的可靠性做了评价。     

A Note on Reviving the Goddard Satellite-Based Surface Turbulent Fluxes （GSSTF） Dataset

Accurate sea surface flux measurements are crucial for understanding the global water and energy cycles. The oceanic evaporation, which is a major component of the global oceanic fresh water flux, is useful for predicting oceanic circulation and transport. The global Goddard Satellite-based Surface Turbulent Fluxes Version-2 (GSSTF2; July 1987--December 2000) dateset that was officially released in 2001 has been widely used by scientific community for global energy and water cycle research, and regional and short period data analyses. We have recently been funded by NASA to resume processing the GSSTF dataset with an objective of continually producing a uniform dataset of sea surface turbulent fluxes, derived from remote sensing data. The dataset is to be reprocessed and brought up-to-date (GSSTF2b) using improved input datasets such as a recently upgraded NCEP/DOE sea surface temperature reanalysis, and an upgraded surface wind and microwave brightness temperature V6 dataset (Version 6) from the Special Sensor Microwave Imager (SSM/I) produced by Remote Sensing Systems (RSS). A second new product (GSSTF3) is further proposed with a finer temporal (12-h) and spatial (0.25^ox0.25^o) resolution. GSSTF2b (July 1987--December 2008) and GSSTF3 (July 1999--December 2009) will be released for the research community to use by late 2009 and early 2011, respectively.     

地面总辐射的异常减少对气候影响的数值试验

在与实际台风场近似一致的环境流场条件下，应用柱会标中的正压无辐散模式，讨论了台风中扰动的稳定性问题。研究表明，台风暖心结构的台风外围适当强度的冷空气活动有利限台风中扰动发展，且台风愈强，台风中扰动愈易发展。     

青藏高原净生态系统碳交换量的遥感评估模型研究

青藏高原作为世界海拔最高的区域,是全球气候变化的敏感区之一。定量估算这一区域的净生态系统碳交换量（NEE）有利于理解陆地生态系统碳平衡对未来气候变化的响应。本文构建了一个模拟该地区NEE动态变化的净碳收支模型（NCBM）。该模型由来源于MODIS影像的增强型植被指数（EVI）、陆地表面水分指数（LSWI）以及来源于地面观测的空气温度和短波辐射共同驱动,并利用青藏高原地区的3种植被类型（包括高寒灌丛、高寒湿地和高寒草甸）的碳通量长期观测数据对模型进行了校准和验证。结果表明,在模型校准站点年,NCBM模型可以模拟NEE观测值81%的变化,均方根误差（RMSE）为0.03molC/m2/d,模型效率（EF）为0.81。在模型验证站点年,NCBM模型可以预测NEE观测值84%的变化,RMSE为0.03molC/m2/d,EF为0.81。在大多数情况下,NCBM模型可以清晰地模拟各植被类型的NEE季节和年际变化。此外,NCBM模型因为结构简单,模型驱动变量易于获取等优势,具有在区域尺度上模拟NEE时空变化的潜力。但是该模型还需要进一步的改进和发展,特别需要提高对植被非常稀疏地区NEE变化的模拟能力。