Flexible support of a pile embedded in unsaturated soil under Rayleigh waves

Under the action of Rayleigh waves, pile head is easy to rotate with a concrete pile cap, and pure fixed-head condition is rarely achieved, which is a common phenomenon for it usually occurs on the precast piles with insufficient anchorage. In addition, the propagation characteristics of Rayleigh wave have been changed significantly due to the existence of capillary pressure and the coupling between phases in unsaturated soil, which significantly affects the pile-soil interaction. In order to study the above problems, a coupled vibration model of unsaturated soil–pile system subjected to Rayleigh waves is established on the basis that the pile cap is equivalent to a rigid mass block. Meanwhile, the soil constitution is simplified to linear-elastic and small deformations are assumed to occur during the vibration phase of soil–pile system. Then, the horizontal dynamic response of a homogeneous free-field unsaturated soil caused by propagating Rayleigh waves is obtained by using operator decomposition theory and variable separation method. The dynamic equilibrium equation of a pile is established by using the dynamic Winkler model and the Timoshenko beam theory, and the analytical solutions of the horizontal displacement, rotation angle, bending moment and shear force of pile body are derived according to the boundary conditions of flexible constraint of pile top. Based on the present solutions, the rationality of the proposed model is verified by comparing with the previous research results. Through parametric study, the influence of rotational stiffness and yield bending moment of pile top on the horizontal dynamic characteristics of Rayleigh waves induced pile is investigated in detailed. The analysis results can be utilized for the seismic design of pile foundation under Rayleigh waves.     

最小能量准则用于1995年河北沙城ML 4.1地震序列破裂性质的探讨

运用变分原理,我们得到了最小地震波辐射能量约束准则并用于研究震源的物理过程.通过研究1995年ML4.1河北沙城地震序列主震和余震的动力学过程,可知主震和余震震源的动态破裂过程明显不同;ML4.1主震的破裂速度与瑞利波速相近,约为剪切波速度的0.89倍;而28个余震的破裂速度远远小于剪切波速度,大约是剪切波速度的0.05到0.55倍.根据裂纹扩展模型,计算得到其余震的地震波辐射效率多在10%以下,这也说明了余震的地震效率较低.我们认为余震震源的动态破裂过程应与断层内部新生裂纹的扩展有关,而非简单的岩体间的相对滑动.余震震源的动态破裂传播与破裂能占主导地位的小地震有关.这些小震所带来的破裂能也导致了断层的进一步扩展.在对该地震序列的研究中,我们发现主震与余震的震源破裂过程在能量分配上有着本质的区别.因此当地震断层尺度相当小时,破裂能的贡献不能忽略,它的大小将显著地影响地震波辐射能的大小.     

热带风压场平衡特征及其对GRAPES系统中同化预报的影响研究Ⅱ:动力与统计混合平衡约束方案的应用

研究I的结果表明:线性平衡方程(LBE)在热带地区不适用,而进一步改进方向是削弱LBE在该区域的约束程度。本文以此为基础,在GRAPES(global/regional assimilation and prediction system)全球变分同化系统中引入动力与统计混合平衡约束方案。新方案在逐层求解LBE的基础上增加垂直方向的线性回归,回归系数随纬度和高度变化。针对背景误差协方差的分析表明,新方案可以更好的保证独立分析变量间预报误差不相关的基本要求,并大幅度减小热带地区平衡气压预报误差方差的量值和占总方差的比例。单点试验结果表明,与LBE方案相比,新方案对中、高纬影响很小,但在热带地区成功实现了风、压场分析的解耦,两者分析更为独立。并且,虽未考虑具体波动模态,但新方案给出的风、压场协相关结构与研究I的理论分析结果相近。一个月的同化循环与预报结果表明,引入新方案后,赤道外地区的同化预报效果为中性偏正,而热带地区风场的同化预报效果显著提高,LBE方案中平流层低层的风场同化预报异常被基本消除。     

大交角近景影像的仿射不变特征匹配方法研究

针对近景数字摄影测量中大交角影像的匹配问题,本文提出了一种仿射不变特征提取与匹配方法。该方法集成Hessain-Affine和MSER特征检测算法提取一定数量的仿射不变特征区域,并将提取的椭圆形特征区域归一化处理为圆形区域,再用SIFT特征描述算子对特征区域进行描述,然后进行基于距离的粗匹配,最后在核线约束下进行精匹配。实验表明,本文的方法在对大交角近景图像进行匹配时,可以得到相对多数量的匹配对和较高的正确匹配率,具有很好的稳定性和鲁棒性。     

顾及拓扑关系的立体影像直线特征可靠匹配算法

针对单直线匹配过程中缺乏考虑邻近直线特征之间关系,纹理断裂处单一直线描述符的弱可靠性,提出了一种顾及拓扑关系的立体影像直线特征可靠匹配算法。该算法首先根据直线间距离、角度等基本拓扑关系对参考影像、搜索影像上提取的直线进行编组;然后将编组得到的直线组作为匹配基元,充分利用直线特征组内的拓扑关系,依次采用核线约束、单应矩阵约束、象限约束、不规则三角形区域灰度相关约束对其进行匹配;最后将同名直线组分裂为两对同名单直线、并对分裂后的结果进行整合、拟合、检核等后处理,得到"一对一"的同名直线。选取典型纹理特征的航空影像和近景影像进行参数分析及直线匹配试验,结果表明,本文算法能获取可靠的直线匹配结果。     

区域地质灾害危险性评价的思路与基本方法

本文首先分析了地质灾害的区域性特征,指出地质灾害的灾种分布、形成条件、成灾制约因素都存在区域性规律。进而强调指出:区域地质背景分析、灾害成生规律分析、主控因素分析是区域地质灾害危险性评价的关键。最后,简要说明了区域地质灾害危险性评价基本思路及评价方法程序。      

台风“碧利斯”的雷达反演与改进

利用两步变分反演方法研究2006年第4号台风＂碧利斯＂,比较单部雷达资料和双部雷达资料的反演结果。结果表明：利用单部雷达资料不能很好地反演出台风的风场结构特征,而双部雷达资料在第一步反演背景场时,可以显示出台风的涡旋特征。通过检验发现,此次台风过程的水平切向风在最大风速半径内部与Rankine模型相近,外部与Chen 3模型接近。为了更有效地利用单部雷达的观测信息准确定位台风的移动路径,故在单部雷达资料第一步反演背景场时加入模型弱约束。反演结果表明,加入模型弱约束后,反演的背景风场可以看出台风的涡旋特征,通过第二步反演后与双部雷达资料结果相近;加模型弱约束的单部雷达反演结果与双部雷达反演结果间u、v分量的相关系数均为0.8或以上,2—7 km高度层u、v分量的均方根误差明显减小。     

岩石试件端面效应的变形局部化数值模拟研究

试件端面效应直接影响试件内的应力分布、试件破坏形式和剪切带图案。采用FLAC - 3D模拟了端面效应对岩石试件剪切带图案、速度场和位移场的影响。试样端部的缚束作用较强时 ,仅在试样中部出现X形的剪切带 ;反之 ,在试样端部出现了倾斜的剪切带。压头刚性越大 ,剪切带倾角越大。块体具有整体平移的特性 ,剪切带边缘位移梯度却较大 ,反映了块体沿剪切带发生滑动的剪切破坏本质。数值模拟结果可在众多的试验结果中找到佐证。     

中国大陆大规模成矿作用油气田形成——来自岩石圈的约束

由克拉通、造山带、裂谷、边缘海洋壳和岛弧等5大岩石圈类型构成的中国大陆,由于不同类型岩石圈对应的动力学机制及其效应不同,岩石圈不同类型之间的连接带必定是不连续带,与大陆成矿作用有密切的联系。中国大陆已知的绝大多数金属矿床分布于岩石圈不连续和再活化不连续处,表明岩石圈不连续为大型矿床(矿集区)形成提供有利的运-储空间。中国大陆西北、中国东部和西南地区构造-岩浆-成矿事件序列对比表明,一个地区岩石圈的壳-幔岩石学结构、大规模成矿作用,取决于最强的、最后一次的岩浆作用,大规模成矿作用的发生起始于造山岩石圈根失稳、去根和大规模软流圈上涌时期,C型埃达克岩的出现是其标志之一。分布于中国内陆的扬子、鄂尔多斯、塔里木和准噶尔盆地等地表热流值低的“冷盆”,深部属于克拉通型岩石圈背景,在构造上往往为造山带的前陆盆地,克拉通型岩石圈构造上的稳定性决定了这些克拉通盆地不断被周围造山带吞食、掩埋、改造的格局,虽然在这些盆地内如今都已发现油气田,但在盆地外那些现今被造山带前缘逆冲体覆盖的区域,也应该是油气田产出的有利区域,即盆地外造山带花岗岩下依然是寻找油气田的重要远景区。分布于中国东部的平原区和黄海、东海及南海等陆缘海区,属于地表热流值高的“热盆”,这些盆地下对应的是裂谷型或洋壳型岩石圈,它们是在新生代时期中国东部沿海地区进入了新的构造演化阶段——大陆裂谷作用下形成的,以伴随广泛的玄武岩喷发为标志,对流地幔物质和热输入使盆地热流值升高成为“热盆”、大陆裂谷型岩石圈,乃至洋壳岩石圈(如南海中央海盆);伴随裂陷作用及伸展构造普遍发育的幔源玄武岩浆大量喷发,以及大量沉积物的快速沉积、埋藏有利于油气田的形成,其中的组分,如CO2气田中的CO2可能主要源于地幔。中国东部平原及边缘海区域是最具前景的油气田分布区之一。     

一种求解不等式约束秩亏平差问题的新算法

提出一种求解不等式约束秩亏平差问题的新算法,该算法将先验信息表示为不等式形式,并与秩亏平差模型构成不等式约束秩亏平差模型。结合Karush-Kuhn-Tucker条件可将该模型转化为线性互补问题,然后利用Lemke算法求解,克服了秩亏网中必要起算数据不足的问题,能保证解的唯一性。最后,模拟附先验信息的秩亏的GPS观测网,并结合多种经典的秩亏平差方法,验证了Lemke算法在处理不等式约束秩亏问题上的有效性。