局域化相空间中的VSP偏移成像方法(英文)

对VSP资料进行偏移成像可提高井附近地下结构的成像分辨率。本文给出了一种基于局域化相空间波场分解的VSP偏移成像方法。此方法采用了基于Gabor-Daubechies紧标架的延拓算子(G-D延拓算子)及其高频渐近形式对相空间波场进行延拓;基于局部平面假设,提出了一种局部角度域相关成像条件。合成和实际VSP资料的偏移成像结果表明,在满足渐近展开的条件下利用G-D延拓算子的高频近似式能够有效的减少计算时间;采用局部角度域相关成像条件能够在不增加计算量的同时,有效减弱VSP成像剖面上的偏移假象。     

基于渐近展开法的脆性岩石双尺度方法初步研究

将渐近展开法与细观统计模型相结合,研究了脆性岩石双尺度计算方法。该方法在细观尺度定义材料属性,假定材料参数符合Weibull分布,采用弹性－理想脆性本构模型,脆断标准采用修正的Mohr-Coulomb准则和最大拉应力准则,通过宏细观尺度耦合计算,得到细观尺度材料损伤演化及其对结构宏观性状的影响。方法包括确定材料统计参数、确定细观尺度代表性体积单元（RVE）及求解边值方程等步骤。数值模型采用商业软件ABAQUS及其内嵌的UMAT用户子程序实现。该方法适用于岩石单轴受压或低围压应力状态,考虑到计算效率,计算时宜采用混合尺度,即模型重点（关键）部位采用双尺度,而其他区域采用单尺度计算。宏观尺度材料软化后未采用正则化方法,此时的计算结果有网格依赖性。     

考虑体积变化影响的岩石应变软硬化损伤本构模型及参数确定方法

针对现有岩石损伤模型的局限性与不足,将应力作用下的岩石抽象为空隙、损伤与未损伤材料三部分,以空隙率反映岩石体积或空隙的变化,以损伤变量或损伤因子反映岩石力学性态的改变程度,通过对各部分材料的微观受力及其与宏观应力和应变的关系进行分析,建立了可反映岩石变形过程中体积或空隙变化特性的新型岩石损伤模型;从岩石微元强度合理度量方法研究入手,引进统计损伤理论,建立了可考虑损伤阀值影响的岩石统计损伤演化模型,进而建立了能模拟应变软硬化全过程的岩石统计损伤本构模型,并提出了参数确定方法。该模型不仅能反映岩石应变软硬化特性,而且能反映岩石变形的初期压密和后期扩容的特性。通过实例分析与讨论,表明模型合理与可行。     

非轴对称位移边界下球孔扩张挤土位移弹性解答

以现有半无限土体中球孔扩张挤土位移的解答为基础,分别对水平地表和非轴对称斜边两个位移边界进行应力修正,运用坐标转换法和叠加法的原理,改进现有的分析方法,得到较为简化的非轴对称位移边界下扩孔问题的解答,并对非轴对称斜边倾角以及球孔离斜边距离等因素对挤土位移的影响进行了分析。结果表明：倾斜边界条件的存在对球孔两侧的挤土位移有明显影响,且随着非轴对称边界倾角的增大,靠近倾斜边界侧的挤土位移也随之增大;球孔距自由边界的距离越大,自由边界对挤土位移的影响也越小。该解答对非轴对称边界条件下的静压沉桩以及相关扩孔问题的设计和施工具有一定的指导意义和实用价值。     

基于能量耗散的球孔扩张理论解答

以空间准滑动面（SMP）准则为基础,推导了扩底桩扩孔压力的理论解。从能量耗散的角度分析球孔扩张的全过程,利用应力不变量推导了符合球孔扩张的屈服准则;化简微分方程得到了弹塑性区应力表达式,进而求出位移、应变表达式;分别利用体积守恒和能量守恒性推导出扩孔压力的表达式。该法考虑了塑性区弹性变形,并得到了扩孔压力p、塑性区半径R与扩孔半径a的关系。算例分析表明,该方法计算的扩孔压力与现场试验得出的结果较好地吻合,塑性区半径和扩孔压力均随扩孔半径的增加而增大,但增幅逐渐减小而趋于稳定值,剪胀角对塑性区半径和扩孔压力影响显著,随着剪胀角的增加,塑性区半径和扩孔压力明显增加。     

楔形刀具侵入岩石损伤破坏影响因素的理论分析及数值模拟

通过空腔膨胀理论研究楔形刀具几何参数（刃角）、岩石力学参数（抗压强度、泊松比）对刀具与岩石接触面下岩石弹-塑性交界面半径的影响。结果表明：刀具与岩石接触宽度一定时,刃角越小,岩体的损伤区域越大,从而导致弹-塑性交界面半径增大。在其他因素不变的前提下,岩石泊松比增大或者抗压强度增加都导致弹-塑性交界面半径减小。采用参数敏感性分析方法对3种影响因素的敏感性进行了分析,在接触宽度一定的条件下,刃角的大小对弹-塑性交界半径的影响最大。采用ABAQUS软件建立刀具侵入岩石的数值模型,研究表明,刃角的变化对文中定义的岩体内最大拉应力点空间位置以及最小梯度方向有着显著影响。     

行政边界对城市群城市用地空间扩张的影响——基于京津冀城市群的实证研究

作为静态的抽象地理要素,行政边界如何影响城市用地的空间扩张过程?以城市群为研究对象,从理论的角度出发,构造符合中国城市群发展历程的行政边界效应阶段模型,并根据城市群发育过程中行政边界对城市用地空间扩张的影响,将其分为四个阶段：隐形阶段、异化阶段、疏导阶段和消融阶段,分析不同阶段城市群城市用地扩张的空间特征和动力机制。研究以京津冀城市群为实证案例,采用趋同分析和β回归方程测度不同类型行政边界对城市用地扩张的边界效应。研究表明：行政级别跨度越大,边界效应越大,城市间城市用地扩张规模的差距也越大;行政边界对城市用地空间扩张的影响具有长期性和累积性的特点,时间越长,边界对城市用地扩张的影响效应越显著。为突破行政边界制约、合理划定城市开发边界、实现城市群城市用地理性扩张提供理论支撑和政策建议。     

武汉城市扩张对热场时空演变的影响

深入分析城市扩张对城市热场时空分布及演变的影响机制,对探求城市热岛效应缓解对策、改善城市生态环境质量意义重大。基于1987年、1996年、2007年和2013年的Landsat影像反演武汉主城区地表温度、提取不透水面值,定量研究两者的关系,探讨城市建设对城市热场空间分布的影响;采用不透水面和正规化地表温度差值影像动态定量1987-2013年武汉城市扩张对热场时空演变的影响机制。结果表明：① 1987-2013年,武汉不透水面不断增加,城市建设强度加强,城市扩张明显,但是不同时期表现出不同的扩张方向、范围和模式。② 城市热岛效应主要发生在相应时期的建成区和武钢工业区,而城市大型水体则表现出明显的“冷廊效应”和“冷岛效应”;1987-1996年、1996-2007年和2007-2013年热状况恶化面积分别为382.0 km²、305.1 km²和105.7 km²,热状况总体呈现恶化趋势。③ 不透水面指数能较好地解释热场空间的异质性,两者回归方程的系数为0.751~0.923,不透水面值每增加0.1,正规化地表温度值会增加0.01~0.02。④ 城市热状况变化从改良极显著、改良较显著、无变化、恶化较显著到恶化极显著,对应的不透水面差值由小到大,城市扩张和城市建设强度加大对恶化城市热环境和加剧城市热岛扩展作用明显。     

Evaluating the Temporal and Spatial Urban Expansion Patterns of Guangzhou from 1979 to 2003 by Remote Sensing and GIS Methods

China has experienced and is experiencing expeditious urban expansion in the recent decades, especially in the coastal areas and big cities. Rapid urban expansion and dramatic changes of landscape have caused great economic, environmental and social impacts consequently. It is crucial to understand urban temporal, spatial expansion patterns and their related effects. In this paper, urban expansion of Guangzhou, a rapid growing city in south‐east China, from 1979 to 2003 is studied temporally and spatially. Four time ranges including 1979–1990, 1990–1995, 1995–2000 and 2000–2003 are designed and the urban expansion area, expansion rate and the spatial expansion pattern are discussed by using remote sensing data and Geographical Information System (GIS) tool. Two transects are designed along two axes of Guangzhou expansion and the structural of urban expansion patches at different orientations are compared in order to quantitively understand the urban expansion of Guangzhou during the past 24 years. The gradient analysis integrating multi‐temporal data is performed in order to analyze and compare the spatial and temporal dynamics of urban expansion. Two indices of compactness and fractal dimensional index are used to describe the urban developing pattern in the study time durations. And the influence of different types of traffic roads to urban expansion is evaluated using the buffer analysis of GIS. The results show that: (1) temporally, urban area of Guangzhou increase 296.54 km² from 141.15 km² in 1979 to 437.70 km² in 2003 and the increasing rate is up to 210.08%; (2) spatially, Guangzhou has different urban expanding directions in different stages and the general expanding directions are towards northeast, north, southeast and north in four studied time ranges; (3) transportation lines play a very important role in urban expansion of Guangzhou, but different types of road have different impacts. National roads and highways exhibit stronger control to urban expansion than provincial roads; and (4) expansion of Guangzhou has gradually changed from a compact pattern to leapfrogging and disordering patterns.