冰川区不同气温估算方法评估 ——以藏东南帕隆4号冰川为例

冰川作为地表特殊的下垫面,冰川区内气温明显低于同高度非冰川区大气温度。如何利用低海拔非冰川区观测资料精确估算高海拔冰川区气温,直接关系着青藏高原冰川消融估算及其水文效应的评估。利用架设在藏东南帕隆藏布4号冰川不同高度带的四台自动气象站资料,分析了冰川区与非冰川区气温的波动特征,评估了迄今为止通用的线性递推模型（DT模型）、分段拟合模型（SM模型）和简化热力学模型（GB模型）三种方法在藏东南冰川区气温估算方面的应用效果。对比研究发现：SM模型在帕隆4号冰川上的模拟效果最为理想且操作相对简单;传统DT模型在消融区存在严重的高估,帕隆4号冰川表面夏季（6-8月）正积温的高估比例接近39%;GB模型由于受到诸如冰川风边界层厚度等不确定性的影响,降低了大范围温度估算的可操作性。     

软煤储层顶板水平井穿层工况下压裂缝扩展模型

为了探索煤层顶板中水平井向目标层穿层压裂的裂缝扩展规律,以华北石炭-二叠纪煤田为例,运用断裂力学、损伤力学以及流体力学等经典理论并结合现场实测资料,开展了压裂缝延伸距离与压裂时间时空演化规律的建模与验证。首先,基于原生裂缝特性、渗透特性以及压裂射孔段附加应力等因素,提出了顶板水平井垂向造缝的起裂压力计算公式;其次,在考虑裂缝性煤岩体损伤效应的基础上,引入Dougill损伤因子,将该计算模型拓展为延伸压力计算模型;最后,基于改进的经典PKN裂缝模型和压裂液滤失理论,建立了连续穿层工况下压裂缝延伸距离与压裂施工时间的函数关系。实践验证表明,根据理论模型合理调配时间参数,可以控制穿层裂缝的延伸距离。     

地表一致性静校正量误差分析

目前,在生产中广泛使用的静校正方法几乎都是基于地表一致性假设的。在地表复杂地区,地形起伏较大,低速带厚度和横向速度变化较大,地表一致性假设往往与实际地质情况不符,在这种情况下再运用地表一致性静校正,势必产生很大的误差。笔者利用模型正演方法着重讨论复杂地区地表一致性静校正误差存在的原因及这种原因跟基准面、炮检距、低速带和基岩速度、低速带厚度、反射面深度等之间的关系,分析其变化规律,提出解决复杂地区静校正问题的建议,以期改进现有的静校正方法,达到减小误差的目的。     

基于Fisher判别准则的河湖相判别模型的构建:以江汉盆地汉江上游段为例

为了探究Fisher模型在盆地第四纪河湖相演变上的实用性,以江汉盆地汉江上游段某单一钻孔的粒度资料和沉积相划分作为模型的训练样本,利用Fisher基本原理计算得到河湖相判别模型,最终利用模型实现对研究区沉积环境演化分析.依据单因素方差以及显著性分析结果可知,Fisher模型对河流相、河湖过渡相、湖相具有很好的区分效果.留一交叉验证结果达到80.6%,超过了判别模型应用要求的75%标准.同时,将多孔沉积相判别结果与定性划分结果进行了对比,其综合吻合率达到85.06%,进一步验证了Fisher模型在河湖相判别上的实用性.依据判别分析结果可知,自早更新世开始,研究区存在4期较大的沉积旋回,可划分为8个沉积阶段,不同沉积阶段水动力来源复杂且变化迅速,区域沉积环境演化与新构造运动相吻合.本研究说明依据粒度资料建立Fisher模型用于沉积相以及沉积环境的分析是可行的,同时丰富了江汉盆地汉江段沉积环境资料,为盆地水资源调查及保护提供重要参考.      

土遗址全长黏结式锚固系统动力响应解析方法

以纵向宽大裂隙引起的夯土城墙遗址稳定问题为背景,建立危险土体?锚杆?稳定土体锚固系统简化力学模型。该模型将土体对锚杆的摩阻作用简化为一个线性弹簧和一个与速度相关的阻尼器的并联机构,将裂隙段锚杆对两侧土体的拉结作用简化为一个线性弹簧。基于弹性体动力理论建立锚固系统动力平衡方程,并推导了锚杆轴力和位移的动力响应解析解。最后,以新疆高昌故城南城墙某段锚固工程为例对提出的解析方法进行了说明,明确了锚杆轴力响应特征及其分布规律,并通过数值分析对其合理性进行了验证。结果表明：在动力作用下同一位置锚杆的轴力响应呈围绕静力平衡位置的波动形态,轴力峰值点位于裂隙附近,且逐渐向临空端和锚固端指数衰减。在考虑地震加速度沿遗址高度的放大效应后能够获得较精确的锚杆轴力响应。     

基于改进极限学习机模型的岩质边坡稳定性评价与参数反演

岩质边坡的稳定性评价与参数确定是岩土工程领域的经典难题。基于大数据智能计算的优点,提出了一种结合变量遗忘因子的正则化在线序列极限学习机模型(FOS-ELM)的岩质边坡稳定性评价和参数确定方法。根据收集的1 235例岩质边坡的几何力学与Hoek-Brown模型参数,应用贝叶斯信息准则(BIC)优选基于岩体强度指标(GSI)、扰动因子(D)、岩石材料常数(m_i)、单轴抗压强度(σ_ci)、岩体重度(γ)、坡高(H)、坡角(β)的最优输入组合预测边坡稳定安全系数(F),并建立7个模型对最优输入组合进行评价,论证模型的预测精度,结果表明全参数输入组合精度最高,但输入参数并不是越多越好。同经典的极限学习机模型(ELM)相比,该模型具有预测精度高、预测速度快、后期增加边坡数据无须重新训练等优点。并采用不同赋值的全参数输入模型(FOS-ELM-M₇)建立边坡参数反演模型,结果表明该模型对边坡单参数和双参数的反演计算速度快、精度高,为获取岩体边坡参数提供了一种快捷的新方法。     

Bouc-Wen土体动力模型的阈值应变研究

探讨Bouc-Wen土体动力模型的适用条件与参数对滞回圈的影响等。基于热力学基本定律,研究了Bouc-Wen土体动力模型的增量耗散函数表达式,讨论了不同动应变水平下某筑坝土石料的能量耗散机制。发现筑坝土石料的动力特性存在2个阈值应变,即第l和第2阈值应变。其对应的模量比分别为0.94左右及0.50～0.80之间。第2阈值应变与传统意义上以孔压升高或体积变化为标准的门槛应变相当。对进一步认识土体动应力-应变特性有一定意义。     

弹黏塑性模型及其在预压处理软基沉降计算中的应用

以准确计算预压荷载作用下软土路基的工后沉降为目的,分析了不同预压法加固软土地基时土体的应力变化。提出了用弱化应力路径变化过程的弹黏塑性模型表示软黏土的应力-应变关系。结合经典比奥固结理论,推导了预压荷载作用下土体沉降计算的有限单元法。通过具体算例,验证了所提方法。结果表明：（1）不同预压方法的加固机制和应力路径均不相同。堆载预压法加固软基是一不等向的正压固结过程,真空预压法则是在负压作用下的等向固结过程;（2）弹黏塑性模型是不受瞬时施加应力的大小及具体应力路径变化过程影响的软土流变模型,运用于预压荷载作用下的软基时具有不考虑应力路径和不划分主次固结的优越性;（3）在比奥固结理论中,用弹黏塑性模型反映软土的物理方程时,可计算软基考虑了弹黏塑变形性质的固结沉降和工后沉降;（4）弹黏塑性模型的软土体黏性参数? /V和塑性参数? /V对竖向位移都有比较明显的影响。     

河南千鹅冲钼矿地球化学异常特征及找矿模型

河南省光山县千鹅冲钼矿是近年在大别山北麓发现的特大型隐伏斑岩钼矿床。通过梳理该矿床从发现到突破近30年的找矿历程,研究矿床成矿地质特征及与矿床相关的元素区域异常、局部异常和原生异常特征,总结了该钼矿地球化学找矿标志及找矿模型。该矿床的找矿实践又一次证明了斑岩型钼矿化探具有较好的找矿效果,无论是1∶20万、1∶5万水系沉积物测量,还是1∶1万土壤测量或钻孔岩石测量等方法,均能揭示斑岩型钼矿的指示元素,并具有良好的找矿指示作用。     

基于PFC2D数值试验的异性结构面剪切强度特性研究

天然岩体中广泛发育两侧岩性不同的异性结构面,开展异性结构面变形和强度特性研究旨在为岩体稳定性评价和利用提供依据。选取三峡库区侏罗系典型的砂岩-泥岩异性岩层,首先运用分形几何理论,定量计算了平直和4种不同不规则起伏形态结构面的粗糙度系数JRC值,然后基于PFC2D颗粒流程序,分别开展了以上5种形态异性结构面的数值剪切试验,获得了各形态结构面在不同正应力下的剪切应力-位移曲线。根据数值试验结果,采用巴顿的JRC-JCS模型分析了异性结构面强度特性,并与同性结构面强度性质进行对比研究。最后,在考虑异性结构面剪切破坏机制的基础上,引入强度因子的概念,提出了新的适用于异性结构面强度评价的两类改进巴顿准则。研究结果表明：异性岩体结构面抗剪强度介于相同粗糙度的两种同性结构面强度之间,在较低正应力下接近软岩同性结构面强度,符合Ⅰ型改进巴顿准则;在较高正应力下偏向硬岩同性结构面强度,符合Ⅱ型改进巴顿准则。实际工程中可利用改进准则并根据异性结构面应力状态对岩体稳定性进行评价,弥补了以往研究的不足。