气候模式模拟中海量数据的并行抽取与可视化分析诊断

在地球动力学和气候模拟等领域, 数值模拟产生的数据规模达到Tb至Pb量级。 实现这些海量数据的实时可视化和实时诊断分析面临很大的困难, 时空多尺度数据抽取可以解决这一瓶颈。 高精度数据的可视化结果展示需要高分辨率的显示设备, 并行的大屏幕显示技术是解决这一问题的有效手段。 地球科学数值模拟、 并行数据抽取和高分辨率显示都需要搭建高性能计算机集群。 本文在基于Lagrange插值的多维度、 多尺度、 多分辨率并行数据抽取算法的同时, 利用并行计算节点及LCD显示器, 基于Rocks cluster系统搭建起一个176核, 4×10×1024×1280分辨率的高性能计算模拟、 数据抽取和并行显示输出的集成平台, 并将该平台成功应用到气候模式模拟产生的海量数据的并行抽取和并行显示。     

鱼眼相机检校的正则化方法比较分析

鱼眼相机因其成像视场极大而在全方位视觉、测量、工业制造等领域得到了广泛的应用,但在应用鱼眼相机之前需要对其进行检校。鱼眼相机参数包括畸变参数、内方位参数和外方位参数等,这些参数之间存在着很强的复共线性而使法方程呈现严重病态,导致参数解容易受到观测误差的影响,正则化方法恰好能够有效地解决方程病态的问题。针对鱼眼相机的特点,首次提出了鱼眼相机检校的正则化方法,介绍了基于半视场角约束的鱼眼相机检校方法,阐述了Tikhonov正则化方法和截断奇异值（TSVD）正则化方法的基本原理,探讨了求解正则化参数的L曲线法和广义交叉检验法（GCV）的特点,最后构建了5种不同的正则化方案对15组数据进行了分别处理,并对得到的相机参数的精度和准确度进行了比较分析。实验分析表明：各种正则化方案会引起相机内方位参数约为0.2像素的轻微偏移,但是相对于直接最小二乘解其精度至少提高了1000倍,能够极大地提高相机检校的抗干扰性。     

根据截断的G-R模型计算东北地震区震级上限

震级上限是指一个地区可能发生地震的最大震级,其概率意义为发生超过该震级地震的概率几乎为0.在有些地区,由于对其内部的地震构造研究和认识存有局限性,很难根据构造或者地质学的原则来确定震级上限.因此,根据数学模型,采用统计手段,使用地震活动性资料来计算震级上限的估计值是一种可行的方法.本文根据截断的G-R关系模型,采用最大似然计算方法,使用东北地震区的地震目录,计算了东北地震区震级上限,结果表明东北地震区的震级上限应为M_u=7.5左右.计算中我们考虑了不同震级的转换、震级误差的修正以及计算方法的影响.最终结果表明,不论采用何种方案进行计算,东北地震区的震级上限值均始终保持在7.5左右,这说明我们采用本文中方法计算得到的东北地震区的震级上限值是合理可信的,同时也说明在以往的研究中对东北地震区震级上限的估计大都是偏小的.     

地震动有效幅值不对称性特征研究

利用国内外287次5级以上的实际地震记录,研究了地震动有效幅值的不对称性特征及其规律。分别用有效幅值不对称比和有效幅值作用次数不对称比来描述地震动的不对称性,统计结果具有规律性,并提出了其估计公式。结果表明:地震动有效幅值不对称性和有效幅值作用次数不对称性特征明显,幅值不对称比的平均值不受震级影响,但与截断比呈非线性递增关系,截断比小于1/3时不对称比在1.07～1.20之间,截断比大于1/3时不对称比在1.13～1.96之间;有效幅值作用次数不对称比的平均值不受震级影响,但与截断比呈非线性递增关系,截断比小于1/3时作用次数不对称比在1.04～1.31之间变化,截断比大于1/3时作用次数不对称比在1.22～1.80之间。     

土质场地重力式挡土墙地震土压力振动台实验研究

汶川震区路基挡土墙震害表明,地震动荷载作用下重力式挡墙的位移、破坏与基础场地形式有关,除岩质场地和土质场地挡墙所共有的外倾形式,土质地基挡土墙还表现有整体推移及下部向外推移的倾转变形等复杂模式,因此地震土压力大小及分布也将受到这种复杂土-结相互作用的影响。基于碎石土及风化花岗岩填料的土质场地重力式挡土墙大型振动台模型实验,对挡土墙地震土压力及变形模式开展了对比研究,发现在强震作用下,土质地基挡墙因基础约束较弱而产生位移,并伴随明显的墙—土分离现象,致使实测地震土压力较之抗震设计规范计算值偏小（0.4g峰值加速度下约小6%～15%）,但作用点高度变化不大。由实验结果与现行抗震规范计算值的安全系数对比,认为对土质场地挡墙的地震土压力计算,按现行国内抗震设计规范基本能满足实际工程抗震设计需要;对于地震区挡墙设计,在允许挡墙发生少量容许位移的前提下可采用内摩擦角较大、自稳能力更好的墙背填料以减少地震土压力。     

复合土钉墙在市区深基坑支护工程中的应用

以济南市区深基坑支护工程实例为背景,分析了在周边环境复杂,使用土地范围受限情况下的市区开展深基坑支护工程,采用复合土钉墙支护技术,利用其形式多样、组合灵活的特点,充分发挥组合中各部件的优点,取长聚优,在保证安全的前提下以期达到技术经济的最佳;同时总结了施工中各个工序的施工要点和关键技术措施。监测数据显示基坑位移变形小,未对周边环境造成不良影响,说明支护体系发挥了良好的实施效果。     

地连墙槽壁加固稳定性计算方法研究

地连墙槽壁(以下简称"槽壁")稳定问题是地连墙施工质量和施工安全最关键的问题,由于护壁措施不当引起槽壁坍塌事故时有发生。首先,分析了槽壁失稳机制及形态,总结了各种槽壁抗失稳加固措施的优缺点,提出了深层搅拌桩(以下简称"搅拌桩")合理加固深度建议值和合理加固宽度的确定原则。其次,归纳总结了槽壁在泥浆护壁条件下各种稳定性安全系数计算方法的适用条件,探讨了各个安全系数取值的合理性,给出了建议值。最后,提出了搅拌桩加固槽壁条件下槽壁稳定性安全系数计算方法和判定标准。经多项工程实践,文中所提出的搅拌桩加固槽壁条件下槽壁稳定性安全系数计算方法和判定标准的可靠性以及加固宽度和深度的合理性得到了验证。     

北京太古宙水火之争

北京太古宙地质研究工作已将近百年。前60年,水成派观点占统治地位;近30多年,火成派占了优势。争议的主要对象是沙厂英云闪长质片麻岩,争论的焦点集中在:矿体的形态和产状、块状无序的变质岩、岩浆岩对铁矿的影响、混合岩化、两群合一等五个问题上。放马峪基性岩墙群的出现,是中太古代晚期基性岩浆活动的一次标志性地质事件。不同观点的地质填图,各走极端。在以往工作的基础上,本文提出了北京太古宙岩石地层单位划分表,推出了本区太古宙岩石地层三分方案。     

土钉墙内部稳定性分析方法改进

现有土钉墙滑动面的确定方法大多假定圆弧滑动面通过坡脚,但事实并非如此。文中总结了实际中可能出现的圆弧滑动面的4种类型,利用圆弧滑动面圆心坐标与圆弧上3个位置参数的关系建立了不通过坡脚的土钉墙最危险滑动面的搜索方法。根据土钉墙滑动面的类型,讨论和完善了建筑基坑支护技术规程中土钉墙整体稳定安全系数计算公式。在3个算例中将不同方法得到的滑动面和整体稳定安全系数进行对比分析,结果表明文中方法得到的滑动面与其他方法结果接近,说明文中方法的可行性;部分情况下文中得到的滑动面不通过坡脚,而传统方法假定滑动面通过坡脚,二者计算偏差较大;对于除传统方法得到的滑动面之外的3种滑动面类型,在相同滑动面条件下完善后的公式由于考虑了部分土体重力沿滑动面切向的抗滑力作用,计算出的整体稳定安全系数稍大。     

土钉墙与锚索联合支护在工程中的应用

从工程实例出发,介绍了土钉墙与锚索联合支护的施工过程和注意事项,验证了该支护方法应用于深基坑支护中的安全合理性,并根据在施工过程中揭示的地下土体情况及时调整支护设计参数和施工方案,发挥基坑信息化施工的优点,确保了工程的顺利进行。