基于3D-DIC的砂岩裂纹扩展及损伤监测试验研究

裂纹监测对岩石损伤演化的认识至关重要。为研究岩石裂纹扩展及损伤变形特性,开展了含不同倾角（0°～90°）预制裂隙的标准细黄砂岩样的单轴压缩试验。利用三维数字图像相关技术（3D-DIC）获取岩样三维空间坐标下的应变分布,并结合声发射从光学与声学的角度监测了裂纹的扩展演化。由此提出了一种裂纹主应变的计算方法,定量表征岩石劣化的损伤变量D值。最后,探讨了由声发射与损伤变量D值确定岩样特征强度的影响因素。结论如下：（1）裂纹主应变反映了岩样受荷过程中同源裂纹在时间上的变化速率与空间上的扩展趋势,能较好地表征岩石的开裂行为;（2）声发射适用于确定岩样的起裂应力,不适用于损伤应力的确定,损伤变量D值所确定的起裂应力滞后于声发射,但适用于损伤应力特征值的确定;（3）结合声发射与DIC技术确定的归一化起裂应力范围为0.63～0.94、归一化损伤应力的范围为0.83～0.99;（4）预有裂隙会影响岩石的材料力学性能。随着倾角的增加,岩石的起裂应力、损伤应力及峰值应力呈增长的趋势,由于难以形成局部应变场聚集,裂纹的萌生与起裂更加困难。结果表明,3D-DIC技术的利用可以提高对岩石开裂行为的理解,对岩石的损伤监测与判识更有重要的意义。     

红层泥质胶结物干缩裂缝深度与间距预测模型

红层泥质胶结物在干燥条件下会因含水率变化产生开裂,裂缝进一步发展贯通最终导致红层泥岩崩解破坏。目前对红层泥岩崩解机制的研究多为定性描述,缺乏定量分析方法。因此,定量研究红层泥质胶结物开裂的产生及扩展对深化红层泥岩崩解理论研究具有重要意义。基于线弹性断裂力学及非饱和土力学,建立了考虑含水率变化的红层泥质胶结物裂缝深度及间距计算公式,并对公式参数敏感性进行了分析。应用CT试验数据对PFC2D数值模型进行了校准,并基于干缩开裂数值试验结果,对裂缝深度及间距计算公式进行了对比验证。结果表明：提出的计算公式能较好地预测红层泥质胶结物的开裂深度及间距,裂缝深度随含水率减小呈先快速增加再缓慢增长的特点。研究成果有助于加深对红层泥岩崩解的量化理论分析,并为预测工程中红层泥岩的开裂程度提供参考。     

苏沪浙地区短时强降水与冰雹天气分布及物理量特征对比分析

利用1971-2006年气象记录月报表A文件资料及1999-2009年自计、自动站降水资料对苏浙沪地区短时强降水与冰雹天气时空分布特征进行统计分析基础上,对华北冷涡背景条件下区域性冰雹与3小时降水量大于100 mm的极端降水过程环境场条件差异进行了对比.归纳了两种强对流天气的物理量阈值.结果表明:冰雹年发生频率先递减后略增,30～50mm·h-1降水天气日数缓慢增加,高发区均位于江苏省北部.强降水较冰雹天气华北冷涡浅薄位置偏南,冷空气强度较弱,伴随低空急流,深厚湿对流明显;冰雹天气时高空急流强盛且偏南,上千下湿呈干对流风暴特征,两者均由低层不连续线触发.统计表明,0℃层高度、△T850-500、K指数、可降水量和高空风切变等参数冰雹与强降水天气分别平均相差-1700m、7℃、8℃、-37 mm和1.63×10-3s-1,这些物理量用来区分对流天气类型较好.     

近40年来塔什干低涡活动特征的统计分析

利用1971-2010年NCEP/NCAR逐日再分析资料,根据塔什干低涡定义,分析了塔什干低涡的时空分布特征、移动路径及其对南疆天气的影响.结果表明:(1)1971-2010年,塔什干低涡过程平均每年出现7.95次,成熟期生命史平均为3.1天,4天以上的仅有13.5％; (2)4-6月和9-10月是塔什干低涡活动的两个高峰期,其中5月出现次数最多,其次是10月和6月;(3)塔什干低涡频次的年代际变化呈抛物线型,1970-1980年代由78次增加到83次,之后逐渐减少,年低涡频次存在7年左右的显著振荡周期,同时具有1 3年的次振荡周期;(4)塔什干低涡活动有两个高频中心,分别位于67.5°E,40.0°N和72.5°E,35.0°N,移动路径以偏东方向为主,占84％,西退塔什干低涡仅有5.7％;造成南疆显著降水天气的塔什干低涡占其总数的23.3％,夏季此类低涡所占比例最高,达41.2％.     

星系的恒星速度弥散度的归算方法

星系的恒星视向速度分布是星系动力学模型的重要观测约束,其特征参数包括速度弥散度、分布轮廓以及红移。这些参数对研究星系的动力学、结构和演化以及中央黑洞的质量等都具有重要的价值。该文全面总结了从星系光谱归算星系的恒星视向速度分布及其弥散度的各种方法,以及对观测和处理的一些要求。这些方法都假设星系谱线可看作是模板星光谱经多普勒位移并加宽后的线性叠加。提取尽可能多的星系内部恒星运动信息、减少模板星失配的影响、简化误差分析,是这些方法追求的目标。     

Comparison of two techniques for applying disjunctive kriging: The Gaussian anamorphosis model versus the direct statistical inference of the bivariate distributions

Indicator cokriging is an alternative to disjunctive kriging for estimation of spatial distributions. One way to determine which of these techniques is more accurate for estimation of spatial distributions is to apply each to a particular type of data. A procedure is developed for evaluation of disjunctive kriging and indicator cokriging for such an application. Application of this procedure to earthquake ground motion data found disjunctive kriging to be at least as accurate as indicator cokriging for estimation of spatial distributions of peak horizontal acceleration. Indicator cokriging was superior for all other types of earthquake ground motion data.     

A STATISTICAL APPROACH TO THE PROBLEM OF MISSING SPATIAL DATA USING A FIRST-ORDER MARKOV MODEL*

Geographical data sets sometimes contain missing observations that need to be estimated. A statistical approach to the problem is discussed for multivariate normal spatial data sets satisfying the first-order spatial Markov property with constant mean, where the information at neighboring or contiguous observed sites is used to estimate the missing values. The completed data are used to estimate the parameters of the distribution. The procedure is iterative. The approach is a special case of the Orchard and Woodbury missing information principle. The paper concludes with an illustrative empirical example using rainfall data from an area of Kansas and Nebraska. The quality of the estimates for different sites are compared.     

Vertical distribution of trace elements in the surface waters offshore Nova Scotia

Concentrations of the trace elements Fe, Al, Mn, Cu, Cd, Zn and Ni were measured in shallow vertical profiles (maximum depth 500 m) off the Scotian Shelf in the western North Atlantic. The distributions of the trace elements show variations with depth, the most consistent of which are for Fe and Zn. A minimum concentration near the surface followed by an increase with depth is attributed to in situ mechanisms.