Burridge-Knopoff模型下的斜坡失稳非线性分析

采用B-K模型（Burridge-Knopoff）对斜坡进行了分析。B-K模型考虑了外部加载、滑带介质内部作用、滑体质量、坡面摩擦等影响斜坡稳定的4个主要因素。对模型进行了两种简化,第一种简化是取 的情况,忽略 的影响,对应的是滑面比较“软弱”的斜坡,是从斜坡系统的本构方程以及形变能的角度考察的;第二种简化是直接从力学与运动学的角度简化的,取 的情况,忽略 的影响,对应的是滑面比较“坚固”斜坡。由B-K模型的一些性质,例如,确定性浑沌、自组织等能够为理解斜坡演化和斜坡失稳预测问题提供有用的线索。     

中国近50年降水变化趋势及突变的Hurst指数试验

利用1953-2002年中国722个台站的降水资料,应用分形理论中的R/S分析法基本原理,设计了两种降水Hurst指数试验,研究预测了中国五大区年降水的气候变化趋势及其突变。通过两种试验对比得出:年降水20年试验能有效确定降水状态的转折点,进而判断降水变化的突变。研究表明:中国五大区年雨日有着完全一致的减少趋势,期间不存在年雨日由减少转为增加的突变点。今后年雨日仍将继续减少,依照五大区气候倾向率,未来10年,东部北方区、西北区、东部南方区、西南区、青藏高原区平均每10年减少雨日分别为6.8天、4.1天、5.9天、11.4天和3.7天。中国1953-2002年,有三次降水量突变。第一次年降水量由减少突变为增加,它包括了东部北方区的H11980、西北区的H11981和青藏高原的H11982;第二次年降水量由增加突变为减少,它依次包括上述三区的H21988,H21985和H21987;第三次年降水量由减少突变为增加,它仅包括青藏高原的H31991。中国五大区中,东部北方区和西北区的年降水量未来10年仍将继续减少,依气候倾向率,它们平均每10年分别减少15.3 mm和6.2 mm。东部南方区、西南区、青藏高原未来10...     

煤与瓦斯突出中单个煤壳解体突出的突变理论分析

在煤与瓦斯突出中,煤体自组织地形成最具抗力的球盖壳形式来抵抗被突出,煤壳一旦解体便丧失承载能力,高位势煤岩系统中与单个煤壳突出相应的各种能量得以释放。根据反映煤岩破坏特性的塑性变形局部化理论,导得突出前煤壳形变、位移时相应于偏应力的功、能增量关系,建立了煤壳失稳解体的突变模型,并对由于偏应力作用导致煤壳失稳解体机制进行了研究,给出失稳瞬间释放的偏应力应变能表达式、煤岩系统体积应变能释放量表达式和孔隙瓦斯粉碎解体后的碎煤及与煤层瓦斯渗流形成瓦斯-煤粉两相流描述。所得结果可深化对煤、地应力与瓦斯压力三因素对煤与突出演化规律综合作用的认识。     

1980—2005年海南岛尖峰岭热带山地雨林区气候突变与异常的初步研究

海南尖峰岭热带山地雨林作为典型的热带雨林生态系统之一,其长期的气候动态变化研究对全球变化研究有着重要的作用。采用1980—2005年海南尖峰岭森林生态系统国家野外科学观测研究站天池气象站地面常规气象观测资料,利用累积距平法和Mann-Kendall检验法分析了尖峰岭热带山地雨林区气候突变和气候异常,结果表明：该区26 a来,年平均气温、年平均地温、年平均最高最低气温、年积温和平均水汽压在1990年前后经历一次由低到高的突变,年平均风速在1993年经历由大到小的突变。在高强度ENSO事件发生的1998年,气温、地温均出现异常偏高,这些都表明该林区的森林气候变化正是对全球气候异常的明显响应过程。     

基于尖点突变理论的端承桩竖向承载力分析

国内外关于单桩竖向极限承载力的确定方法很多,但至今还未找到较为完善、科学和经济的方法求解桩的极限承载力的方法,因此尝试将尖点突变理论引入单桩竖向极限承载力的计算中,并与静载荷试验和抛物线法相结合,推导出端承桩单桩竖向极限承载力的计算公式。实例验证表明,当桩的位移值较小时,计算值接近实测值;当桩的位移值较大时,计算值与实测值偏离较大。结论可运用于实践。     

地下工程中支架和围岩相互作用的突变模型

建立了支架和围岩相互作用的突变模型,利用支架刚度和围岩的弱化刚度模量研究了围岩的突变失稳。研究结果从理论上解释了新奥法的支护原理。利用突变模型定量地给出了突变失稳的关键点。当围岩的变形量达到变形关键点以后,围岩就进入了散体区。变形关键点的大小是围岩－支架系统内部因素决定的,与外界条件无关。     

Simulation of the ocean surface mixed layer under the wave breaking

A one-dimensional mixed-layer model, including a Mellor-Yamada level 2.5 turbulence closure scheme, was implemented to investigate the dynamical and thermal structures of the ocean surface mixed layer in the northern South China Sea. The turbulent kinetic energy released through wave breaking was incorporated into the model as a source of energy at the ocean surface, and the influence of the breaking waves on the mixed layer was studied. The numerical simulations show that the simulated SST is overestimated in summer without the breaking waves. However, the cooler SST is simulated when the effect of the breaking waves is considered, the corresponding discrepancy with the observed data decreases up to 20% and the MLD calculated averagely deepens 3.8 m. Owing to the wave-enhanced turbulence mixing in the summertime, the stratification at the bottom of the mixed layer was modified and the temperature gradient spread throughout the whole thermocline compared with the concentrated distribution without wave breaking.     

中国东北地区及不同典型下垫面的气温异常变化分析

利用6个代表站1905-2001年较长时期的月平均气温,对缺测年代的数据进行了插补,建立了东北地区近百年平均季、年气温序列。对所建温度序列与同一区域内26个代表站平均温度序列的近46年同期资料做了相关分析,检验了序列的代表性。在所建序列基础上,分析了东北百年气温的年代、年和季节等不同时间尺度变化特点和地域分布特征,采用谱分析方法探讨了序列的周期性变化特征,并采用Mann-Kendall和Yamamoto方法对经过滑动平均的气温序列进行了突变分析。结果表明,东北近百年年平均温度表现为明显的增暖趋势,但为起伏式增暖;冬季增温非常强烈,夏季在1995年以前不仅没有升温,反而有明显降温趋势,但1995年以后夏季气温明显升高,春秋季的升温趋势与冬季类似,但幅度小得多;在区域内,增温强度似乎并不随纬度增大,纬度较低的沈阳增温最强;三种典型下垫面中以山地的增温幅度最强;功率谱分析表明了百年气温变化的2.3年和4.2年的主周期,其中2.3年周期比较显著。     

青藏高原40年来降水变化趋势及突变的分析

利用青藏高原84个台站自建站至2001年的气象资料,分析了近40 a来的降水变化时空分布特征、变化趋势及突变,结果表明降水有所增加,最大为10.2%;降水是渐进式的变化,高原主体突变不明显,青海和四川西北部分别于1968年和1972年发生突变。     

弹性地基条件下狭窄煤柱岩爆的突变理论分析

将未采煤层视为弹性地基条件下,运用maple9.5符号运算软件解得岩梁的挠曲线方程。根据能量守恒原理得到的功、能增量平衡关系式,求得岩梁–煤柱系统作准静态形变时的平衡方程--折迭突变模型平衡方程;用折迭突变总势能函数所作的稳定性判别表明,岩爆前兆阶段岩梁–煤柱系统处于不稳定平衡状态;煤柱岩爆的条件是Cook刚度准则,该准则可以动态地用煤柱形变增大时所需外界的能量输入率趋于0来表示;计算了煤柱岩爆地震能释放量,阐明煤柱岩爆机制是由于岩梁弹性能释放量超过峰后软化煤柱形变所耗的能量。通过岩梁弹性势能变化率曲线和煤柱耗能曲线,以几何形式描述了所得研究结果。计算表明,未开采煤层刚度变化对岩梁的等效刚度影响微弱。工作面开挖和采空区增大,将显著减小岩梁刚度Ke,对煤柱岩爆有重要影响。