Crust and Upper Structure of Qinghai-Tibet Plateau and Its Adjacent Regions From Surface Waveform Inversion

CRUST AND UPPER STRUCTURE OF QINGHAI-TIBET PLATEAU AND ITS ADJACENT REGIONS FROM SURFACE WAVEFORM INVERSION     

A bounding surface model for anisotropically overconsolidated clay incorporating thermodynamics admissible rotational hardening rule

A bounding surface model is formulated to simulate the behavior of clays that are subject to an anisotropic consolidation stress history. Conventional rotational hardening is revisited from the perspective of thermodynamics. As the free energy cannot be accumulated infinitely upon critical state failure, the deviatoric back stress must vanish. This requires the rotated yield surface to be turned back to eventually align on the hydrostatic axis in the stress plane. Noting that most of the previous propositions violate this restriction, an innovative rotational hardening rule is formulated that is thermodynamically admissible. The bounding surface framework that employs the modified yield surface is applied to simulate elastoplastic deformations for overconsolidated clays, with which the overprediction of strength on the “dry” side can be greatly improved with reasonable results. Other important features, including contractive or dilative response and hardening or softening behavior, can also be well-captured. It has been shown that the model can simulate three types of reconstituted clays that are sheared with initial conditions over a wide range of anisotropic consolidation stress ratios and overconsolidation ratios under both triaxial undrained and drained conditions. Limitations and potential improvement of the model regarding the fabric anisotropy at critical state have been discussed.     

基于二维NLCG反演的水文地质结构辨识研究

地下水调查是草原水资源合理开发利用的前提,而探明水文地质结构对地下水调查尤为重要。笔者充分利用大地电磁法（MT）和地面核磁共振（SNMR）各自的优点,尝试采用MT和SNMR对水文地质结构进行探测,并通过二维非线性共轭梯度（NLCG）反演解译了电性与地层两者的对应关系;实现了典型层状含水层模型和局部含水层模型正反演试验;通过实测数据反演与钻孔资料对比验证了该反演算法对低阻含水层地质体解译的有效性。试验结果对水文地质调查具有一定参考意义,也为同类数据反演提供了方法借鉴。     

河西走廊风能时空特征

利用河西走廊地区1970-2004年风速气候资料和2004年9月-2005年8月周年风塔精细资料,采用气候订正和即时风速订正,得到接近自然的风速,依此研究了该区域近地面70 m层内风能分布。结果表明:河西走廊区域风速变幅较小、气候变化趋势较稳定;有效风速(≥3 m/s)时数在6 000 h/a,10 m高度风能大多在150 w/m2以上,风能随高度线形增长(在70 m高度层内),平均每升高10 m风能增加28 w/m2;10~70 m层内总风能年储量相当丰富,普遍在1.5×1016kWh/m2(千瓦时/平方米)以上,潜在年产值达千万亿元。河西走廊风能存在明显周日和月季变化,风能和有效风速时数存在空间差异,其时空差异与河西走廊独特的戈壁下垫面关系密切。     

末次盛冰期百年尺度气候变化的南京石笋记录

据年层计数和TIMSU系测年结果,建立了南京汤山葫芦洞YT石笋年际精度时间标尺(18000～14000aB.P.)。除石笋顶部5mm层段外,高分辨率的δ18O、灰度和年层厚度3种指标在百年尺度上具有相当一致的对应关系,表明这3种指标对气候因素变化响应比较敏感。综合石笋δ18O和本区古植被资料,估计末次盛冰期和波令暖期年均温分别达7℃和15℃。石笋揭示的末次盛冰期气候可进一步划分为4个阶段:1)18150～16900aB.P.,年均温和洞穴湿度逐步下降;2)16900～16100aB.P.,年均温和洞穴湿度相对稳定,可进一步划分为3个暖峰和两个冷谷;3)16100～15600aB.P.,年均温快速下降,按氧同位素平衡方程计算,其冷谷可能接近于0℃,但洞穴湿度比前期下降幅度并不大;4)15600～14750aB.P.,年均温和洞穴湿度比较稳定。这种气候演化的阶段性和突变性与北大西洋地区气候记录可以对比,反映极地与东亚季风气候受共同的驱动机制支配。从石笋4种指标(δ18O、δ13C、灰度和年层厚度)的功率谱图中识别出不同尺度的太阳活动周期成分,其中80aGleissberg周期特别显著,表明末次盛冰期边界条件下太阳活动仍是短尺度气候变化的主要驱动力。     

非线性气候振荡模型的渐近解

A class of nonlinear global climate oscillation models is considered. Using perturbation theory and its methods, solutions to the asymptotic expansions of some related problems are constructed. These asymptotic expansions of the solutions for the original problem possess a higher approximation. The perturbed asymptotic method is an analytic method. Citation: Lin, Y. H., W. T. Lin, and J. Q. Mo, 2008: Asymptotic solutions to a nonlinear climate oscillation model, Atmos. Oceanic Sci. Lett., 1, 40-44     

地下水在引发边坡病害中的作用

人们普遍认为由于地下水的浸泡降低滑带土的抗剪强度值是导致边坡失稳的内部机制.文章以云南元磨公路边坡为实例,对其进行了探究,发现病害边坡主要滑带土的天然含水量与其剪切试验所得的内聚力和内摩擦角之间并没有明显的线性关系.于是,文章采用极限平衡方程从理论上论述了地下水在边坡失稳过程中的力学作用,并对比边坡开挖前后入渗系数值的变化幅度,揭示出工程活动与降雨共同对边坡破坏的作用机制.     

大陆架科学钻探CSDP-2井的垂直地震剖面测量

南黄海海相地层的地震波场特征和层位标定一直是困扰地震勘探的重要问题.为了近距离、高精度和高分辨率地观测井周围构造特征和岩石性质引起的波场变化,为地震资料的采集、处理与解释提供地震波衰减规律、速度与层位标定等信息,对大陆架科学钻探CSDP-2井实施了近零偏移距垂直地震剖面（VSP）观测.针对海相地层顶部强反射界面地震波穿透难的问题,采用了大容量气枪震源并设计了气枪阵列组合方式,提高了激发地震波的能量,获得了强反射界面之下清晰的PP、PS下行波和上行波信号.采用了三分量偏振合成、组合滤波和波场分离等处理方法,对VSP观测数据进行处理,获得了海相三叠系—志留系的精细的纵波、横波速度结构和地层吸收因子等物性数据,建立了钻井地层、测井、VSP上行波和多道地震剖面对应关系,实现了不同尺度的地质和地球物理属性资料的有效衔接,标定了钻井地质剖面上各深度地质体的地震反射特性,厘定了过井地震剖面上反射同相轴的地质属性.此次观测取得的纵波、横波速度信息,成为建立南黄海海相地层速度模型主要的资料来源,也是地震资料的岩性反演处理不可缺少的信息.

     

木里冻土带天然气水合物瞬变电磁法应用研究

天然气水合物是一种绝缘固体,与围岩电阻率差异大,具有电磁法勘探的物性基础.在青海木里天然气水合物赋存区,开展了瞬变电磁法的勘探试验研究,发现电阻率断面图上部为连续较厚高阻层,下部低阻背景之间存在不连续高阻层.根据木里天然气水合物钻井的测井资料,上部连续高阻层可以确定为冻土层,而下部不连续高阻层位于非冻土层之间,深度上与科学钻井的天然气水合物赋存层位基本对应,处于天然气水合物稳定带,因此认为瞬变电磁法探测的下部非冻土层内不连续高阻层指示了木里天然气水合物的赋存层.研究结果表明:瞬变电磁法具有探测常年冻土带深部高阻的能力,可用于天然气水合物的勘探.