中国大陆6级以上强震前的地震应变场研究

以地震应变场作为地震活动的变量,通过自然正交函数展开方法,计算了中国大陆6级以上强震前的地震应变场,提取出震前时间因子的异常变化.计算结果分析发现大地震前时间因子在平稳背景上会出现突跳上升或突跳下降变化,且震前地震应变场前4个典型场中至少有3个典型场会出现异常变化,具有多分量显示异常的特点,而异常出现的最早时间大约在震前3年,并且一些地震前出现短临的时间因子异常变化特征.通过震例研究表明用地震应变场分析地震活动异常,提取的时间因子异常结果比应用地震能量场更具有独特的优越性,并讨论了应变场与能量场的差异.

     

城市热岛斑块遥感识别及空间扩张路径研究——以北京市为例

研究利用MODIS地表温度数据产品,引入概率阈值算法提升城市热岛斑块空间识别精度。在此基础上,构建城市热岛扩张指数将城市热岛斑块时空变化过程分解为飞地型、边缘型、填充型扩张模式和缩减型模式。基于土地利用变化过程,开展城市热岛斑块空间扩张模式的路径分析,准确识别城市热岛斑块空间扩张路径的来源和归趋。研究表明：2020年北京市夏季昼夜城市热岛斑块总面积分别为3932 km²和2 266 km²,占北京市总面积比例23.96%和13.81%。2005―2020年夏季昼夜城市热岛斑块面积比例分别增加43.40%和24.44%。增长型城市热岛斑块面积大于缩减型城市热岛斑块面积。边缘型扩张模式是增长型城市热岛斑块最主要的模式。耕地、城市建设用地、农村居民点是增长型城市热岛斑块主要的空间扩张路径。研究结果为揭示城市热环境形成过程和精细化管理提供理论依据和数据支撑。     

黄土高原粮食生产空间重构过程中的生态系统服务权衡——以陕北榆林市为例

粮食生产空间重构集中了土地系统变化的主要矛盾,探索粮食生产空间重构过程中的生态系统服务权衡变化有利于明确粮食安全、生态修复与经济发展之间的矛盾,从而推进区域生态文明建设和高质量发展.采用生态系统服务评估模型及均方根偏差法,对2000—2018年陕北榆林市粮食生产空间重构过程中的固碳、食物供给、土壤保持和产水服务及其权衡...     

川西北碧口地块中新生代隆升及构造扩展特征

青藏高原东北缘的向东构造扩展特征是地质热点问题之一,为了精确厘定该扩展速率及变化特征,本文对碧口地块及其东西两侧地层的磷灰石和锆石样品开展了裂变径迹测定和分析。结果表明：磷灰石裂变径迹长度在11.5 ~ 12.6 μm之间,绝大部分磷灰石和锆石裂变径迹年龄分别为古近纪（66.9 ~ 45.4 Ma）和侏罗纪—早白垩世（201.5 ~ 105.9 Ma）。研究区热史演化总体上具有阶段性,其中碧口地块构造隆升具一致性,而东侧地区热史演化相似且明显滞后于碧口地块,即碧口地块在27 ~ 15 Ma之间急剧隆升,而东侧区域不同位置随后在12 Ma和4 Ma开始发生急剧构造隆升。这种构造隆升时间差异是因为碧口地块在随青藏高原地块向东南构造挤压过程中,构造应力向东南方向传递且发生构造扩展所致,构造扩展速率由西至东递减显著,由碧口地块内部的20 km/Ma逐渐降至四川盆地边缘的1.40 km/Ma。构造扩展速率受到地层岩性及构造变形样式等多种因素影响,碧口地块内部的构造扩展速率大约是东侧区域的12 倍,构造扩展至四川盆地边缘逐渐减弱并在盆地内消失。     

采空区冒落结构与充水性特征

采空区积水一直严重威胁着我国诸多煤矿的安全生产。以谢桥矿12226工作面采空区第三积水段为例,通过对积水段预计积水量与实际放水量的对比分析,结合工作面顶、底板岩性组合特征分析,研究得出采空区内岩（石）层空间冒落结构与充水性特征之间的关系,以及顶板岩性与充水系数、碎胀系数之间的对应关系。该方法及研究成果,为今后类似条件下采空区积水量准确预计,提供一种新思路和新方法。     

海域流动点外部扰动引力无奇异计算模型

针对海域重力场变化特征和远程飞行器机动发射保障应用需求,本文分析研究了地球外部空间扰动引力三类传统计算模型的技术特点及其适用性,指出了采用表层法作为海域流动点扰动引力计算模型的合理性及需要解决的关键问题,分析论证了空中扰动引力计算对地面观测数据的分辨率和精度要求,提出通过引入局部积分域恒等式变换、局域泰勒级数展开和非网格点内插方法,消除表层法计算模型积分奇异性固有缺陷的研究思路,进而推出了适合于海域流动点应用的扰动引力无奇异计算模型,较好地满足了全海域和全高度段对局部扰动重力场快速赋值的实际需求.以超高阶全球位模型EGM2008作为标准场,通过数值计算验证了无奇异计算模型的可行性和有效性,在重力场变化比较剧烈的海沟区,该模型的计算精度优于2×10^-5m·s^-2.

     

模型扩展和地形平化起伏地形处理方案在地震走时层析成像中的对比研究

中国大陆中西部普遍具有强烈的地形起伏,起伏地形会对地震资料的处理分析产生严重干扰.精细处理起伏地形成为高精度地震成像的必然要求.传统方法通过填充低速介质将不规则模型扩展为规则模型来处理起伏地形.近年来,借助坐标变换将物理空间不规则模型转换为计算空间规则模型的地形平化方法,为解决起伏地形问题提供了新思路.本文基于经典的模型扩展和新发展的地形平化方法分别处理起伏地形,从走时正演、射线追踪和反演成像三个方面,全面细致地评判了两种地形处理方法在起伏地形层析成像中的适用性和有效性.结果表明,模型扩展中阶梯状近似和填充介质速度参与计算,会造成起伏地形走时计算精度损失,出现虚假射线路径和错误出射角,导致反演分辨率降低,成像结果模糊甚至失真;地形平化中采用贴体网格参数化,能够保证离散模型完全匹配起伏地形,并且保持起伏地形在物理空间和计算空间中均为自由表面.在此基础上发展的层析成像技术具有高度的保真性,有效地处理了地形起伏效应,为起伏地形区域精细速度成像提供了有力的技术保障.

     

Analysis of dynamic spherical cavity expansion in undrained modified Cam Clay soil

In order to capture the influence of the cavity expansion velocity, this paper presents a semianalytical solution for dynamic spherical cavity expansion in modified Cam Clay (MCC) soil. The key problem is solving the six coupled partial differential equations (PDEs) of cavity expansion, in which the dynamic term is considered in the stress equilibrium equation. The similarity transformation technique is used to transform the PDEs into ordinary differential equations (ODEs). Subsequently, the numerical method using the function “ODE45” in MATLAB is selected to solve the ODEs, which allows the stress and excess pore pressure around the expanding spherical cavity wall to be obtained. The proposed semianalytical solution for dynamic spherical cavity expansion was validated by comparting the degenerate solution with the published quasistatic solution for the MCC model. Parametric study was then conducted to capture the influence of the cavity wall velocity on the cavity expansion response. The proposed solution has potential application to geotechnical problems such as dynamic pile driving, the dynamic cone penetration test, and so forth.     

Exact solution for drained spherical cavity expansion in saturated soils of finite radial extent

This study presents an exact solution for drained spherical cavity expansion subjected to constant stress and zero displacement boundary conditions in finite medium. The solution is exact as no simplification is involved in the solution procedure in the plastic region and can be solved as an initial value problem. The effect of finite radial extent on the results of cavity expanding to a certain radius is accounted for through the initial values at the elastic-plastic boundary. A critical state constitutive model with a nonassociated flow rule is adopted. The model parameters from literature are then used in generating the results for cavity expansion in infinite and finite radial extent to highlight the difference. Also, the results are presented in a way that can be used to account for the boundary effect for the interpretation of cone penetration tests conducted in calibration chambers.     

烟台市城市群空间扩展特征分析

准确判别城市扩展规律、剖析演化过程,对于预测城市未来演化趋势、制定合理的调控政策具有重要的意义。本文以1989年TM、2000年ETM+、2009年TM影像为依据,应用RS和GIS手段提取了山东半岛北部烟台市城市群的实体边界,分析了烟台地区1989年-2009年间城市扩展的面积、方向以及城市扩展的导向规律。研究结果表明:烟台市城市群在近20年一直处于城市扩展的快速发展阶段,并受到地形、临港产业、交通干线以及政府调控等方面的影响。