深井水位固体潮的调和分析结果

井水位变化观测已广泛应用于潮汐、大气负荷、地震等不同地球动力过程以及对含水层参数反演的研究中,并且其观测成本较低,因此对井水位变化及机制的研究具有非常重要的科学意义。井水位的潮汐变化是井水水位变化的重要组成部分,它是对日、月等天体引潮力作用于地球的响应。鉴于现有的井水位潮汐理论比较简单,有必要更好地认识井水位对引潮力的响应机制及其变化特征。不同于传统的井水位潮汐理论,从分层球形地球的孔隙弹性变形理论出发,综合考虑地球的重力-弹性变形和流体-固体耦合效应,利用帕斯卡定理研究井水位固体潮现象。同求解地球在引潮力作用下的变形边值问题,计算了井水位响应的潮汐勒夫数,并模拟了井水位固体潮。结果表明,井水位固体潮幅度可到数十厘米,相对于引潮位其相位表现为滞后,范围在约-150°~-180°之间,与潮波频率相关。井水位固体潮的振幅和相位都与含水层介质的渗透系数密切相关,如果渗透系数足够小,则井水位的潮汐响应趋于不排水态,即其仅与介质的体应变相关;随着渗透系数增大,潮汐振幅逐渐减小;随着水井深度的增大,潮汐响应愈加明显。该研究未考虑井孔对结果的影响,该影响随着孔半径的减小而减小。

     

循环荷载下兖石铁路路基膨胀土的动力特性试验研究

膨胀土是一种具有强胀缩、多裂隙、反复变形的特殊性黏土。膨胀土对外界环境变化非常敏感,由此而产生的变形与稳定问题是膨胀土地区工程建设的主要课题。本文归纳分析了现有的膨胀模型,基于膨胀土的膨胀变形随初始干密度的增大而增大,随初始含水率与垂向压力的增大而减小的规律性,提出了多因素耦合的膨胀土有荷膨胀模型。在该模型中,用压实度来反映初始干密度的影响,在单因素作为变量时,膨胀率与压实度呈线性关系,与初始含水率、垂向压力成对数关系。对邯郸强膨胀土、南阳中膨胀土与宁淮弱膨胀土的有荷膨胀试验结果进行验证,整体拟合效果较好。进而探讨了膨胀土有荷膨胀模型的工程应用,包括膨胀土地区处理层厚度的估算与膨胀土边坡的衬砌厚度的设计计算。     

跨孔超高密度电阻率法在球状风化花岗岩体探测中的应用

稻城古冰帽中心海子山广布粒度成分不同的由冰碛物和冲洪积物等组成的松散堆积物,给高海拔宇宙线观测站(LHAASO)规划建设带来挑战。对高坡垄岗部位5处冰碛花岗岩砾石、堰塞盆地中2处阶地冲洪积物进行现场观测和取样分析。对106块砾石采用线面集中统计,得到冰碛物砾石数量占百分比较高的砾径为0.5~2.5 m,面积2.5~7.5 m²,体积5 m³。块石形状多为长方体-厚板状,部分面接触为主。采用音频大地电磁法(AMT)等进行探测,解释得到场地冰碛体厚约30 m。对冲洪积物的含砾土和细碎屑土的2个砂砾样品用筛分法和激光粒度法进行粒度成分测定,得中值粒径d₅₀=2 mm、0.7mm,不均匀系数C_u=5.40、2.42,曲率系数C_c=0.60、0.95。这两种冲洪积物均为不良级配的土,即均粒土。这些成因和结构不同的冰碛物和冲洪积物对工程布设有不同影响,在工程实践中给予了区分利用。     

饱和黏弹性孔隙介质中压缩波的频散与衰减

波的频散现象及其成因是岩石物理学与孔隙介质声学研究的一个热点.基于Biot理论与Darcy-Brinkman定律,提出了 Maxwell-Brinkman与Kelvin-Brinkman黏弹性孔隙介质力学模型,建立了压缩波的频散关系,揭示了波的频散与衰减规律,分析了应力松弛与蠕变对波的传播速度与逆品质因子的影响.低频情况下,Kelvin-Brinkman模型与Darcy-Brinkman-Biot模型预测的压缩波的频散及其衰减一致.高频情况下,Maxwell-Brinkman模型与Darcy-Brinkman-Biot模型预测的压缩波的频散及其衰减一致.结合墨西哥湾的试验数据,验证了物理模型的可靠性.通过参数敏感性分析,探讨了基于实测数据优化介质参数的方法.     

地球静止卫星和网格化站点支持下的PM2.5精细制图

许多城市建立的相对稠密的网格化监测站点,为精细化监管城市空气质量奠定了基础。本文选用徐州市网格化监测数据、地球静止卫星Himawari-8/AHI及COMS/GOCI的表观反射率和气溶胶光学厚度数据、气象和其他辅助数据,开展了徐州地区0.005°空间分辨率网格的PM_2.5浓度精细化制图研究。本文使用了极端梯度提升（XGBoost）、随机森林（RF）及时空加权回归（GTWR）等3种方法,并选用多种特征参数组合进行对比分析。综合分析模型精度和过拟合程度,结果表明XGBoost模型表现最好,其R²为0.90,RMSE为11.65 μg/m³。进一步将本文结果与国控站点、清华大学的TAP数据集和马里兰大学的CHAP数据集的对比分析,结果表明基于网格化站点的PM_2.5制图结果能更好地反映城市内部不同区域的PM_2.5浓度分布差异性,弥补因国控站点稀疏带来的缺陷,更好地服务于城市空气质量精准管控。     

湖冰厚度遥感反演进展与展望

湖冰是对气候变化十分敏感的冰冻圈水文变量,起到调节区域气候和湖泊生态系统的作用,并作为一种自然资源服务于冰上生产生活。湖冰覆盖和湖冰厚度是研究湖冰过程的关键变量,目前大多数湖冰研究集中在湖冰覆盖领域,湖冰厚度领域由于缺乏实测资料和专门的遥感观测平台还存在诸多空白,大量缺资料地区湖冰厚度仍处于未知状态,亟待方法和数据上的突破与创新。本文综述了近20年国内外湖冰厚度遥感反演领域的进展,介绍了各类反演方法的原理机理及主要优缺点,其中被动微波遥感方法具有良好的时间分辨率但空间分辨率较粗,难以覆盖中小型湖泊;基于SAR影像的主动微波方法空间分辨率较高但物理机制复杂,可靠性有待进一步验证;基于测高雷达的主动微波方法观测时段较长,物理机制明确,易于拓展到无实测资料湖泊,但空间覆盖相对有限;热红外遥感方法时空分辨率较好,但容易受云和湖冰表面积雪的影响,反演精度和可靠性有待提升。在此基础上,本文分析湖冰厚度遥感反演领域面临的主要挑战和发展方向包括：（1）厘清湖冰表面积雪相关的物理过程;（2）实现大范围实测冰厚和遥感资料的集成;（3）实现多源遥感冰厚反演方法的交叉融合。     

函数模型误差弹性自适应滤波修正

多源导航信息融合过程中,观测模型和动力学模型随时间和空间变化复杂,高精度的动态载体导航与定位需要观测模型和动力学模型具有准实时或实时修正的能力。针对包含观测模型误差以及动力学模型误差的滤波系统,提出了一种基于信息滤波的弹性自适应滤波算法。所提算法以不含模型误差的标准信息滤波器为主滤波器,分别构造了观测函数模型及动力学函数模型误差补偿滤波器,对两类模型误差进行补偿。所提方法强调模型补偿项的弹性自适应估计和状态参数的弹性组合,提高了时变模型误差估计的稳定性。半物理仿真实验结果表明,基于函数模型补偿的弹性自适应滤波算法可以有效地估计观测模型和载体动力学模型误差项,水下拖体的三维位置偏差在0.2 m以内,两类模型误差的影响基本消除,明显提高了载体动态参数的估计精度。     

紫鹊界梯田失稳机制

为厘清降雨入渗作用对花岗岩区梯田边坡稳定性的影响,本文以湖南省紫鹊界梯田为例,在分析紫鹊界梯田地质条件的基础上,基于有限元数值模拟软件Geostudio多模块的耦合,分析了不同边坡坡度和不同土层厚度在暴雨条件下的渗流场和稳定性.研究结果表明:在降雨强度为90 mm/d、降雨历时为5 d的工况下,坡度为35°和40°的边坡处于失稳状态,稳定性系数与边坡坡度负相关;全风化土层越厚的边坡稳定性系数越低;在降雨历时5 d后,不同土层工况下的稳定性系数相差不大,但无降雨时,全风化土层越薄的边坡明显更加稳定.     

大陆岩石圈挠曲背景下盆山耦合研究进展与展望

盆山耦合研究在大地构造和地球动力学研究中占有重要地位。地貌负载引起的大陆岩石圈挠曲与沉积盆地沉降是盆山耦合的一种重要体现方式。本论文聚焦于挤压背景下大陆岩石圈挠曲盆地与造山带的耦合过程,系统梳理了单个或者多个地貌负载的几何形态、挠曲盆地几何形态以及岩石圈有效弹性厚度(T_e)三者之间的数学关系。在此基础上,论文介绍了岩石圈挠曲模拟方法在恢复岩石圈刚性程度、造山带演化过程以及盆地沉积沉降方面的具体应用。结合古环境分析与岩石圈挠曲模拟实验,本文提出了一种定量恢复造山带古海拔的新方法。有别于基于温度、压力以及动植物分布与海拔之间关系所建立的传统古高度计,该方法强调在海侵时期地貌负载与沉积盆地间的高度差即为造山带的古海拔。该方法的提出为重建中亚以及其他曾受海侵影响并与岩石圈挠曲相关造山带的古海拔提供了新的思路。论文最后介绍了岩石圈挠曲模拟在定量分析造山带与盆地演化的研究过程中存在的问题与不足,并提出了在探究沉积盆地基底属性、重建岩石圈挠曲相关造山带古海拔以及有关挠曲模拟软件开发方面的新展望。     

岩质边坡表层黏性客土抗裂特性试验研究

客土喷播是当前对于裸露岩质边坡生态修复的一种常用技术。然而,边坡表层黏性客土在干旱的气候条件下,内部水分大量流失将容易产生干缩、开裂现象,进而影响坡面的整体稳定性,以及表面植被的生长。本文针对边坡表层黏性客土开裂问题,通过改变土体厚度,以及制备不同聚氨酯（PU）浓度的高分子复合黏性客土,开展一系列室内蒸发试验,以分析土体表面裂隙发育特征,并结合数字图像处理技术（PCAS）,对裂隙网络的几何形态进行定量分析,进一步探究土体厚度和高分子添加剂浓度对其裂隙发育的影响。