近场动力学理论在区域地面沉降建模中的应用研究

地面沉降是由自然和人类活动共同作用导致的缓变性地质灾害,是区域可持续发展的重要影响因素。以往地面沉降在建模时需要地裂缝等不连续结构的位置、走向、深度等信息,在构建微分方程模拟时需假设模型连续,这对开展地面沉降-地裂缝-地面塌陷一体化模拟带来一定的局限性。于2000年出现的近场动力学理论提出以积分形式描述材料受力过程,方法具有无需先验知识与连续性假设的优点,在材料的疲劳、损伤、断裂等模拟研究中展现出良好的应用前景。本文综述了其在岩石水力压裂、滑坡、饱水岩土材料等领域的研究进展;提出了应用近场动力学进行区域地面沉降建模求解的一般方法;结合InSAR技术获取的沉降信息、三维地震频谱谐振勘探技术获取的地下结构与密度信息等,提出了模型的反演调参与优化方法。以北京东部梨园-台湖镇-张家湾镇区域为实验区,建立了其4 km×6 km范围、0.2 km深度的近场动力学地面沉降模型,以实验区地下水位月均下降速率为边界条件,对2007—2010年地面沉降过程进行模拟。模拟结果与实测值的平均绝对误差为18 mm,表明近场动力学在地面沉降建模中有较好的适用性。     

基于概率积分法的采动坡体稳定性预测与分析

地下采煤会引起地表沉降、变形,甚至引发山体、河堤滑坡等地质灾害。采动坡体的稳定性研究一直是采矿工程中实际关心的问题。该文首先介绍分析了概率积分法移动变形稳态、动态预测模型以及基于极限平衡理论的单滑面采动坡体稳定性预测模型,提出了使用概率积分法结合Knothe时间函数对采动坡体稳定性进行预测分析的方法,并使用C#及XML Schema语言编制了相关的计算程序。最后,结合一个工程实例对采动坡体稳定性和动态变化过程进行了预测与分析,通过实测数据验证了提出方法的可行性,得出了采动引起的坡体下沉是影响坡体稳定性的主要因素,并提出了在坡体拉伸阶段进行注浆加固的方法。     

动态矿区DEM生成方法及其在土地复垦中的应用研究

首先根据我国矿区土地复垦工作中存在的不足,通过研究提出"动态土地复垦"的概念,并确定了动态土地复垦方案制定的数据基础——动态矿区数字高程模型。动态矿区数字高程模型应该包含煤矿生产对地表的累积影响结果数据和地表的原始地形信息,开采沉陷预计结果可以提供前者,地面测量可以提供后者,经过数据处理可以按时间间隔生成描述塌陷区的一系列数字高程模型(DEM)(准动态),然后运用DEM的空间分析技术提取塌陷区在不同时间段的土地破坏类型、范围和位置数据,并根据这些数据进行动态土地复垦方案决策数据的提取,经实例验证该方法可行。     

等效偏移距方法及应用

当勘探目标地质构造复杂、地层倾角较陡或岩性横向突变时,在地表接收到的反射信号较弱、信噪比较低,甚至接收不到反射波,常规偏移成像方法对这类数据很难精确成像,因此可以考虑基于散射理论的等效偏移距方法来成像.该方法分两步进行：第一步是抽取共散射点道集;第二步是对共散射点道集进行克希霍夫积分偏移.文中数值模拟及实际资料的实例表明,该方法在复杂地质目标及低信噪比地震资料的成像处理中具有一定的实用价值.     

地表沉陷空间预报及其有理分式解法的应用

通过阐述地面沉陷机理,分析地下岩体内应力状态和地下开挖空间的形成过程.引入数学积分模型建立地面沉陷理论模型,重点说明单元下沉盆地和特征点下沉,推导出地面沉陷预报公式.并利用有理分式解法求解地面沉陷预报数值.此法的计算精度高,适用面广,有效地解决了常规解法工作量大、计算精度低的缺点.为一种有效、实用的计算地面沉陷预报值的方法.     

地球物理学中的电磁场正演与反演

本文在近年来众多的地球物理研究者的研究基础上,总结了当前地电磁模型正反演已有成果,定量分析了各种主要正反演的性能测试,指出不同正反演法的优点、缺点以及应用范围局限,提出了各种方法的发展趋势以及当前计算地球物理领域的核心内容,指出了计算地球物理领域的数值模拟发展方向.     

Evaluation of rainfall-runoff performance using the stochastic integral equation method

The stochastic integral equation method (S.I.E.M.) is used to evaluate the relative performance of a set of both calibrated and uncalibrated rainfall-runoff models with respect to prediction errors. The S.I.E.M. is also used to estimate confidence (prediction) interval values of a runoff criterion variable, given a prescribed rainfall-runoff model, and a similarity measure used to condition the storms that are utilized for model calibration purposes.Because of the increasing attention given to the issue of uncertainty in rainfall-runoff modeling estimates, the S.I.E.M. provides a promising tool for the hydrologist to consider in both research and design.     

Dynamic faulting under rate-dependent friction

We discuss the effects of rate-dependent friction on the propagation of seismic rupture on active faults. Several physicists using Burridge and Knopoff's box and spring model of faulting have proposed that fault complexity may arise from the spontaneous development of a self-similar stress distribution on the fault plane. If this model proves to be correct, it has important consequences for the origin of the complexity of seismic sources. In order to test these ideas on a more realistic earthquake model, we developed a new boundary integral equation method for studying rupture propagation along an antiplane fault in the presence of nonlinear rate-dependent friction. We study rupture dynamics of models with single and twin asperities. In our models, asperities are places on the fault with a higher value of prestress. Othewise all fault parameters are homogeneous. We show that for models with such asperities, a slip velocity weakening friction leads to the propagation of supersonic healing phases and to the spontaneous arrest of fracture if the prestress outside the asperities is low enough. For models with asperities, we can also observe narrow slip velocity pulses, qualitatively similar to the so-called Heaton pulses observed in some earthquake accelerograms. We also observe a complex distribution of stress after the rupture that depends on details of the initial distribution of asperities and on the details of the friction law.     

淮南市区浅层地下水求参公式的建立

根据淮南市区浅层地下水埋深浅，滞后效应小等特点，推导出一套实用的水文参数计算公式，包括：降水入渗补给地下水系数ａ，蒸发极限深度Ｌ，蒸发系数Ｃ，以及浅层地下水的给水度ｕ的计算公式。     

亮点周围的衍射模式

将衍射问题研究中的回波解析奇性归结为探讨含参量的振荡积分的渐近性态问题，并利用广义函数的算子理论，以十分简捷的方式给出了上述振荡积分的稳定位相公式，以及结合Ｔｈｏｍ理论逐一地算出非退化奇点、岐点和脐点周围的衍射模式．