GAAF在星载GPS实时定轨中的应用研究

为确保高精度星载GPS实时定轨算法能够应用于较低轨道卫星,提出了用地球引力近似函数法(GAAF)代替传统球谐函数递推法来计算地球引力加速度,在不降低实时定轨精度的同时,大幅减小高阶次重力场模型的轨道积分计算负荷,以满足计算能力有限的星载处理器的在轨处理要求。分析了影响GAAF计算精度的两个因素:伪中心位置拟合多项式的次数选取和经纬度格网大小的最优确定。用CHAMP卫星的实测GPS数据模拟实时定轨试验,结果表明,采用二次及以上伪中心拟合多项式,格网纬度小于0.75°、经度小于1.5°的GAAF时,实时定轨的轨道精度要优于70×７０阶次重力场模型直接参与实时定轨,且大幅降低实时定轨的计算负荷。     

基于深部位移的蠕滑型滑坡预警指标及预警预报研究

基于边坡监测数据建立数学模型,是边坡变形和稳定性分析的重要方法。但是单一预测模型的形式和应用范围具有一定的确定性,不同模型对数据的利用程度也有所差别,往往不能充分运用已知信息,导致模型精度不高,适用性不强。针对单一预测模型存在的问题,提出一种基于熵权法的PSO-SVR-NGM优化组合模型。该模型结合高精度变权缓冲NGM(1,1,k,c)模型和PSO-SVR模型,能够减小单一预测模型的误差,大幅度提高预测精度。首先通过引入变权缓冲算子λ和背景值权重系数η、κ改进无偏NGM(1,1,k,c)模型,构建新的3参数变权缓冲NGM(1,1,k,c)模型。结合最大灰色关联度和最小平均相对拟合误差重新构造粒子群算法的适应度函数,利用改进的粒子群算法对提出的变权缓冲模型进行搜索寻优,确定最佳的参数组合。然后通过熵权法对改进的变权缓冲NGM(1,1,k,c)模型和PSO-SVR模型进行赋权建立优化组合模型。最后,将该组合模型应用于3个不同变形特征的边坡工程中,并与其他单一模型进行对比分析。结果表明,相对于单一模型,本文所提出的组合模型的拟合和预测误差较小,与原始位移数据的相关性较好,能够更真实地反映边坡变形规律,具有较强的工程适应性。同时组合模型的提出与发展也促进了单一模型的优化改进,为解决实际工程问题提供了良好的思路。     

基于C-DTS的土壤含水率分布式测定方法研究

主动加热光纤布拉格光栅法(Actively Heated Fiber-Optic method based on Fiber Bragg grating method,AHFO-FBG method)因具有体积小、测温精度高、准分布式测量、抗电磁干扰、耐腐蚀等优点,近年来成为含水率测量技术的研究热点。研究该技术的率定方法对提高含水率测量的精准性和适用性是十分关键的,但现有研究中均未涉及到此内容。因此,本文采用自主研发的AHFO-FBG传感器对黄土开展了一系列率定试验,研究了ΔT_max和ΔT_cum两种率定方法的含水率率定结果,对此两种方法进行了对比分析。同时,进一步探究了不同加热时长和不同加热功率对ΔT_max法和ΔT_cum法率定结果的影响。研究结果表明：ΔT_max和ΔT_cum法均可得到良好的含水率率定结果,ΔT_max法的RMSE比ΔT_cum法高0.001 m³·m^-3,ΔT_cum法的测量优势不是很显著。在相同加热功率下,ΔT_max法和ΔT_cum法均在较短加热时间下的测量误差较小,且加热时间越短,ΔT_cum法较ΔT_max法的优势越明显;在相同加热时间下,低功率(5~10 W·m^-1)时ΔT_max法的RMSE较小,高功率(15~35 W·m^-1)时ΔT_cum法的RMSE较小,且适当的增加热功率有助于减少含水率率定误差。研究成果为AHFO-FBG技术实现土体含水率的精确测量和进一步应用提供了依据。     

汶川地震前后波速比变化特征的再研究

收集整理了四川省地震台网1990—2012年产出的地震直达波震相数据, 利用单台多震和达法对2008年汶川M_S8.0地震前后四川地区的波速比变化特征进行了分析研究(共筛选出13个数据量较为丰富、 连续性较好的台站). 结果显示： 其中位于龙门山断裂中北段西侧的4个台站, 震前出现长达7年左右的中长期波速比低值异常; 其它9个台站的波速比震前变化基本稳定. 震前波速比出现异常的4个台站的分布与汶川M_S8.0地震孕震区范围大体一致, 从而为研究汶川M_S8.0地震前是否存在地壳介质特性的时间变化过程, 提供了有力的判定依据.     

地下夹塞断面形状随机性对平面SH波散射的影响

采用波函数展开法及边界离散的方法给出了任意断面形状的地下夹塞对平面SH波散射的半解析解; 利用蒙特卡罗方法随机模拟产生了30组夹塞断面样本, 通过对该样本在平面SH波入射下地表位移幅值的统计分析, 研究了夹塞断面形状随机性对平面SH波散射的影响. 结果表明, 夹塞断面形状随机性对平面SH波的散射具有重要影响. 以圆形夹塞为例, 当断面半径的变异系数为0.1时, 地表位移响应幅值变异系数可达0.71. 随着入射频率的升高, 变异系数逐渐增大; 随着夹塞刚度的降低, 变异系数逐渐增大; 随着夹塞埋深的增加, 变异系数逐渐减小.     

对朝鲜2006年、2009年和2013年3次地下核试验的相对定位

采用双差定位方法, 对朝鲜2006年、2009年和2013年的3次核试验进行相对定位.根据19个区域地震台和8个远震台的垂直分量波形资料, 计算了多种震相(P波、S波和LR波等)的互相关时差, 并由测量时差反演两两核爆的相对空间位置, 通过随机生成部分台站组合进行扰动实验以估算定位的不确定度.结果表明, 相对于朝鲜2009年核试验, 2013年核试验位于其南257 m、西385 m, 2006年核试验位于其南503 m、东2589 m.当扰动实验中随机选取的台站数目为20个时, 在95%置信度下, 朝鲜2013年和2006年核试验相对于2009年核试验的地表定位结果的不确定度约为150 m.     

基于傅里叶变换的频谱分析法在X射线轮胎检测中的应用

子午线轮胎的缺陷检测方法比较多,频谱分析法是基于频域的图像分析方法,其主要功能是获取图像在频域中的纹理特征。傅里叶变换能够将时域的信号分解为频域各频率分量下之和,即分解为各个频率下的谱。然后通过对得到的频谱进行图像处理,判断轮胎有无缺陷。实验证明使用基于傅里叶变换的频谱分析法进行子午线轮胎缺陷检测可以大幅降低工作量,提高轮胎检测效率。     

SIRT法层析成像在某核电站岩溶区的应用

本文阐述了联合迭代法的基本原理,通过4种典型速度模型的数值模拟实验,验证该方法的有效性。以最短路径法做正演,联合迭代法做反演对某核电站岩溶区的井间声波CT探测资料进行成像,最后给出溶洞可能存在的位置。     

坚硬致密弱研磨性地层孕镶金刚石钻头性能优化

基于金刚石钻头在坚硬致密弱研磨性地层钻进时易出现进尺效率低的现象,将SiC磨粒作为胎体耐磨损性弱化颗粒添加至胎体中,采用室内钻进及正交试验设计法从金刚石粒度、金刚石浓度、胎体耐磨损性弱化颗粒浓度、胎体硬度4方面对钻头性能进行优化,并探讨了钻进工艺参数对钻进效率的影响。结果表明：将适当材质的胎体耐磨损性弱化颗粒添加至钻头胎体中,能够有效提高钻头的钻进效率,避免钻头打滑的现象;胎体硬度HRC 25,金刚石粒度40/50目、金刚石体积分数55%,胎体弱化颗粒体积分数30%是本次试验最优的设计方案;在相同主轴转速条件下,轴向压力不宜超过3.5 MPa,在相同轴向压力的条件下,其主轴转速以750~850 r/min为宜。     

基于三维结构面网络模拟的岩体变形模量确定方法

变形模量作为表征岩体变形特征的重要参数,是岩体工程设计的基础力学参数之一。在综合前人研究的基础上提出了基于三维结构面网络模拟确定岩体变形模量的方法,编制了三维结构面网络模拟及计算RQD值的程序。以西南山区某水电站坝址区岩体为实例,在概率统计各组优势结构面几何要素分布形式的基础上,采用Monte Carlo法生成三维结构面网络模型,据此获得岩体三维RQD值,利用RMR法进行质量评价和变形模量的确定,并与钻孔资料统计法和原位试验结果进行对比分析。结果表明：基于钻孔资料统计的估算结果与原位试验相对误差达31.62%,且其估算值偏低;基于三维结构面网络模拟的估算结果与原位试验相对误差仅为2.56%,估算结果精度较高。该方法考虑了岩体质量的空间各向异性,对岩体的质量评价和参数确定更为合理,研究成果为该工程的优化设计提供了合理的计算参数。