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。

     

Early J2 basalts in SE China: Incipience of large-scale late Mesozoic magmatism

Magmatism in SE China was dormant during 204–180 Ma, but was reactivated in 180–170 Ma (early J₂), and then became more and more intensive towards the end of early Cretaceous. The small-scale early J₂ magmatism is the incipience to long-term and large-scale magmatism in this region. A near east-west (EW) trend volcanic belt was distributed across south Hunan, south Jiangxi and southwest Fujian was formed during early J₂ time. Along this belt from the inland toward the coast, the lithology of basalts changes from alkali into tholeiite, and the amount of erupted volcanic rocks and the proportions of rhyolites coexisting with the basalts increase. On the basis of geochemical characteristics of these basalts, we infer that the melting degree of source rocks and the extent of fractional crystallization and crustal contamination all increased whereas the depth of mantle source decreased from the inland to the coast, which led to the variations of geological characteristics of the volcanic belt. In early J₂, the western spreading Pacific plate began to subduct underneath SE China continental block, reactivating near EW trend deep fault that was originally formed during the Indosinian event. The stress of the western spreading Pacific plate and the extent of asthenosphere upwelling increased from the inland to the coast, which is consistent with the generation and evolution of early J₂ basalts.     

包头市昆都仑水库增雨燃烧炉首次作业的效果分析

通过2009年5月27日包头市昆都仑水库地面增雨燃烧炉作业实况和多普勒天气雷达速度、713天气雷达回波及区域地面自动雨量站资料的对比分析,发现在深厚的层状云系中,适时进行地面燃烧炉增雨作业,可增强区域降水量,提高增雨作业能力。分析结果为指导包头地区地面燃烧炉布点和增雨作业提供了科学依据。     

鄂温克旗干旱、洪涝灾害期评定及预测方法

根据鄂温克旗1959—2008年气象历史资料,统一归类,并采用统计预报方法,简要评定预测出鄂温克旗50年来主要气象灾害之一的干旱、洪涝灾害期,为鄂温克旗防范旱涝灾害做参考。     

阿尔金活动断裂带的分数维及分析

本文应用分数维理论，计算了阿尔金活动断裂带的分数维值，从分数维值的大小反映断裂构造复杂程度的观点出发，分析了阿尔金活动断裂带的活动特点。     

威海市杨家滩水源地地下水资源评价

本文分析了威海市杨家滩不源地第四系冲洪积－海相沉积物分规律和水文地质特征；在此基础上，应用有限单元方法进行了地下水量评价和预测水源地地下水位的变化趋势；提出了最优开采方案。     

横断山脉地区大气环流演变特征分析

应用Lamb-Jenkinson大气环流分型方法对横断山脉地区的8个经度×10个纬度范围内1948-2012年逐日平均的海平面气压场进行环流分型,由日平均海平面气压场算出6个环流指数（u、v、V、ξu、ξv、ξ）,并由此划分出27种不同的环流型。分型结果表明：横断山脉地区主要环流分型为E型、NE型、SE型、N型和C型,其频率分别为：21.4%、14.6%、13.7%、9.8%和9.5%;E和NE型环流频率逐渐增加,C型环流型频率逐渐减少。春季横断山脉地区主导环流比较繁琐;NE、N型为夏季的主要环流型,但E型环流在夏季的频率也相当大;秋季和冬季横断山脉地区的主导环流型都为E型和SE型。夏季主导环流型持续时间较长,冬季也是主导环流持续的时间较长,个别年份主导环流型持续时间超过了一个月,这主要与横断山脉地区复杂的地形有联系。