土质边坡空间临界滑动面搜索的优化算法

将二维均质土坡作为平面应变问题,假定滑动面是一个圆弧,将滑弧圆心与半径转变为后缘剪入点、坡脚剪出点和过后缘点滑弧切线与x轴的交点等3个点的横坐标,然后以这3个参数为变量,给定合理的取值区间,应用黄金分割法搜索二维边坡的最小稳定系数及相应的临界滑动面。进一步假定均质土坡的三维空间滑动面为一旋转椭球体,旋转椭球体的竖向中轴面和二维的圆弧面一致,给定椭球体不同的水平轴半径值,采用以上二维滑动面搜索方法可求出不同水平半径所对应的三维最小稳定系数及相应的椭球面。结果表明:边坡的三维稳定系数没有极小值,但有极限值;对于横向延伸长的无限边坡,三维稳定系数逼近二维稳定系数,当旋转椭球长轴与短轴之比大于3时,二者很接近,边坡稳定性可简化为二维来分析;对于受地形、地下水等条件约束的短边坡,三维效应明显,在考虑实际边界条件的情况下按三维来分析。     

利用锚固站时序差分测量消除星座旋转误差

地面锚固站能够有效解决自主定轨中存在的星座整体旋转问题,但由于星地链路存在电离层延迟、对流层延迟等较大的测距系统误差,引入锚固站后的自主定轨精度较差。针对这一问题,本文提出了一种地面锚固站时序差分测量方法,利用短时间内导航卫星星地链路测距系统误差变化较小的原理,对同一测距链路前后不同观测历元的测距值进行差分。仿真结果表明,利用两个或两个以上地面锚固站单历元差分观测或者一个地面锚固站多历元差分测量可以有效抑制星座的整体旋转,且差分测量较直接测量方法有更高的自主定轨精度。     

输煤管线定向钻曲线型穿越河床数值模拟

定向钻穿越技术在各类管道铺设工程中已得到广泛应用,但在输煤管线工程中应用较少,对其可行性开展研究具有重要的工程意义。本文以神渭输煤管线渭河段穿越为研究对象,在现场调查和室内外试验的基础上,建立了曲线型定向钻穿越的三维数值模型,分析了穿越后管线范围内最大主应力和最大剪应力的变化。模拟结果显示,钻孔进入和穿出地面的倾斜段孔壁最大主应力和最大剪应力随着深度的增加而增大,且均超过该区段内岩土体极限平衡状态时的主应力和剪应力强度,形成失稳段;钻至中部水平段时,孔壁最大主应力和最大剪应力基本保持不变,且均小于区段内岩土体极限强度,处于稳定状态。采用泥浆护壁对失稳段土体进行处理,通过提高管道周围土体的抗剪强度指标,增强土体强度。分析结果表明,采用泥浆护壁后整个岩土体均处于稳定状态。本文研究成果可应用于穿越工程的管道支护设计,并可为以后相关工程建设提供参考和技术支持。     

CMIP6模式对北太平洋中纬度海洋锋强度与冬季风暴轴关系的模拟及预估

本文利用参与第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6)的高分辨率气候模式CNRM-CM6-1-HR资料,对北太平洋中纬度海洋锋强度与冬季风暴轴的关系开展模拟和预估。研究发现,该模式能够较好地再现海洋锋强度与风暴轴的正相关关系,即当海洋锋加强(减弱)时,风暴轴在其主体及下游区域显著增强(削弱),但模拟的正相关关系在风暴轴北部强于观测,这是由于模拟的海洋锋强度与低层大气斜压性的正相关关系在其北部偏强。对比模式在历史试验和未来4种共享社会经济路径(SSPs)下的模拟结果发现,全球变暖背景下,海洋锋强度与风暴轴依然存在显著的正相关关系,但在风暴轴气候态大值区及其北部区域呈现减弱趋势,正相关关系减弱程度在高辐射强迫情景(SSP5-8.5)下最大,在中等至高辐射强迫情景(SSP3-7.0)下最小。进一步研究发现,未来海洋锋强度与低层大气斜压性的正相关关系呈现出类似的减弱趋势,说明未来海洋锋与风暴轴关系的变化主要取决于海洋锋与低层大气斜压性关系的变化。     

潮汐摄动对导航卫星自主定轨中的星座整体旋转误差的影响分析

讨论了仅利用星间测距观测值进行导航卫星自主定轨时所遇到的星座整体旋转问题,分析了潮汐摄动对升交点赤经以及导航卫星自主定轨的影响。模拟计算结果表明,潮汐对自主定轨的切向和法向误差的影响较大,而且这种影响随着自主定轨时间的增加会越来越大,在第110 d时,其影响可达4 m,由此指出了在高精度自主定轨中顾及潮汐摄动的必要性。     

我国极端气温指数的时空变化与分区研究

利用1961-2000年全国550个台站的逐日最高气温、最低气温资料计算出热浪指数和暖夜指数并对两个指数分别进行时空变化分析,结果表明极端气温指数的前2种模态基本代表了该指数的空间分布特征.热浪指数和暖夜指数的第一特征向量的荷栽场空间分布基本一致,全区为一致的增加和减少趋势,并且在时间变化上存在着明显年际和年代际变化特征.利用REOF和CAST聚类分析相结合的方法对热浪指数和暖夜指数进行分区,将全国热浪指数和暖夜指数分剐分成11个和10个变化区.经过验证发现该方法既克服了前者确定荷载值界限的主观性,又避免了后者选择气候中心的不确定性,使区划结果更具有客观性.     

大气Rossby波动力学的研究进展

Rossby波是旋转大气和海洋中的一类重要波动,在天气和气候演变中起有重要的作用。该文介绍了北半球中纬度地区的两类重要Rossby波——斜压不稳定波和准定常行星波,在最近20余年来取得的一些重要研究进展。文中涉及的主要研究领域有：斜压不稳定波包动力学、湿斜压过程对斜压不稳定波的作用、北半球风暴轴动力学、斜压波包与高影响天气的预报、准定常行星波的形成机理、准定常行星波的水平传播与能量频散、准定常行星波的垂直传播与能量频散、三维准定常行星波的传播与能量频散。     

岩石Biot系数对地层沉降量影响规律研究

石油、天然气及地热等资源开采会引起地面沉降, 现今进行地面沉降计算时往往忽略Biot系数对压缩值和沉降量的影响, 通常默认Biot系数值等于1。故理论计算沉降量与实际产生的结果间存在一定的误差。这可能对工程成本投入, 工程设计等产生一定的影响。因此, 为了研究Biot系数对沉降量的影响, 更为准确的计算地层真实沉降量, 本文通过声波测试及室内岩石三轴压缩两种方法对岩石Biot系数进行测定, 声波测试试验通过测得纵波和横波波速计算Biot系数为0.528, 通过三轴排水试验和限制压力与水压等量增长试验分别获得了试验计算出Biot系数为0.665。最终通过FLAC3D软件计算Biot系数为1及Biot系数为试验实测值的地层沉降量, 研究岩石Biot系数对地层沉降量的影响, 研究发现沉降量随着Biot系数的增大而增大。     

几种旋转地震仪在深部地下巷道的观测对比

光纤旋转地震仪具有宽频带、高灵敏度、便携等优点,在地震旋转运动的观测中有着广阔的应用前景.光学旋转地震仪的性能会受观测环境噪声的影响,因此,在低噪环境下测试仪器的自噪声、验证其对远震信号的分辨能力是非常有意义的.利用淮南停产的潘一东煤矿-848 m的地下巷道空间,我们开展了深部地下地震联合观测试验,对比了R-2型电化学式旋转地震仪与FOS1、FOS2、FOS3三种光纤旋转地震仪的自噪声水平,及其记录的远震Love波信号垂向旋转分量与切向加速度的相干性.观测与分析结果表明：光纤旋转地震仪的灵敏度高于R-2电化学式;较小的体积使得FOS3型六分量地震计的自噪声较高,而相对大体积的FOS1型单分量与FOS2型双分量光纤旋转地震计具有更低的自噪声和Allan方差,能有效捕获1000 km左右的远震旋转信号,且二者观测地震事件的波形具有较高的一致性.表明深地环境可用于光纤旋转地震仪的自噪声测试和比对,且有助于国内旋转地震仪性能的提高.

     

基于近景单影像的房檐改正计算方法

介绍了利用地面获取的单幅房屋近景影像计算房檐改正值的方法。该方法使用数码相机倾斜影像和房屋外观的几何约束条件,根据交比不变与透视旋转原理,确立了灭点、物方直线段与影像投影直线段之间的关系,并由此计算房檐宽度。实验结果表明,该方法能够满足实际需求。