泥沙起动概率的高速摄影测量方法

为了通过实验测量泥沙起动概率,基于封闭槽道内开展的泥沙起动实验,系统论述了基于高速摄影的起动概率测量方法所涉及的起动概率定义、相机采样频率、图像处理方法、起动比例与运动比例的关系等关键问题.根据泥沙在水流紊动猝发作用下起动的物理机制,定义实测起动概率为单个紊动猝发周期内,从一定面积床面上冲刷外移的泥沙比例.根据推移质运动概念模型,提出高速图片拍摄间隔应小于推移质运动的中间时间尺度,以捕获泥沙的每一次起动.在高速图像处理时,通过连续两帧图片之间的灰度差实现运动比例的无偏差提取.进一步分析表明,运动泥沙可处于起动、止动或滑翔状态,运动比例等于起动比例、止动比例和滑翔比例之和,起动比例与运动比例之比等于两张图片之间的时间间隔除以推移质运动的中间时间尺度.基于上述关键技术,将高速摄影测量方法用于泥沙起动概率的测量,结果表明,临界起动水流条件时,床沙处于少量起动现象,对应的临界起动概率与窦国仁所推导的2.28%接近.     

潮间带低速层中高速埋伏岩体计算模式的建立

在某些沿海潮间带区域的低速层中常存在一定数量的巨大高速滚石埋伏岩体。这些埋伏岩体会给工程地质勘察带来很大的困难 ,甚至无法进行工程地质勘察。根据浅层折射波方法原理利用浅层折射波相遇时距曲线与折射波射线路径关系建立了求取浅层高速埋伏岩体的埋深及其厚度的计算模式 ,利用这些公式可以较准确地确定高速埋伏岩体的位置、埋深及其厚度 ,对工程地质勘察是十分有利的。     

ARM和FPGA在水声浮标数据采集存储中的应用

介绍了ARM(advanced RISC machines,英国电子公司)和FPGA(可编程逻辑阵列)在水声浮标(文中简称新型浮标)数据采集存储中的应用。利用FPGA丰富的硬件资源实现新型浮标系统多通道同步采样,并在ARM模块中移植Windows FAT32文件系统,嵌入USB底层驱动,实现采集数据的高速存储。描述了系统设计与实现,并对该数据采集存储系统进行了通道隔离度、动态范围、系统自噪声和功耗等指标测试。实验结果表明,该系统通道隔离度90d B(参考1V);动态范围≥110d B(参考1V);系统自噪声≤40d B(参考1 n V);系统总功耗为4.2 W。     

甘肃永靖黑方台4·29罗家坡黄土滑坡的特征

2015年4月29日上午,甘肃省永靖县盐锅峡镇黑方台滑坡高频发区的党川村罗家坡同一斜坡处连续发生了2次大规模黄土滑坡,总体积约65×10~4m~3,最大滑距630 m,摧毁14户居民房屋和3家工厂.通过现场详细调查、取样试验、1∶500地形测量、滑坡影像、视频等资料分析,对灌溉引发的罗家坡黄土滑坡的特征、滑动过程、形成机理进行了探讨.结果表明:第1次滑坡经过近2 a变形过程,整体突然失稳,高速远程滑动;第2次滑坡变形时间仅3 h,分块逐步滑动,滑动历时长而过程复杂,总体为低速远程滑动.高陡的地形和强度低、水敏感性强的土体是滑坡发生的基础,黄土台塬区长期农业灌溉是引发因素,大量水体入渗形成了20余米厚的饱和软弱基座,使抗剪强度降低,导致斜坡失稳滑动.黄土滑坡高速远程滑动的主要原因是滑坡剪出口位置高,滑动势能大,释放条件好,剪出口下部陡坡段为主要加速段;前方有开阔的滑动空间且有一定坡度、平缓的滑道;滑体底部饱和软弱黏性土在滑道上持续产生超孔隙水压力、液化等低摩阻效应,是远程滑动的润滑剂.同时,两次滑体间还存在冲击加速和能量传递作用.     

隔震桥梁子结构拟动力实验中加载速率的影响因素研究

本研究运用DSP高速数字信号处理器的实时信号处理与控制技术,研究了基于速度控制法、OS数值积分法和相应的实验误差控制法的子结构拟动力实验系统。该试验系统对动力加载装置采用速度控制,在加载过程中考虑了加载速率对实验结果的影响,使隔震橡胶支座的速度相关性能在试验中得到充分体现,同时采用OS数值积分法,充分地减少了试验的时滞误差,提高了试验精度。并通过不同加载速率的子结构拟动力实验研究了天然橡胶支座、高阻尼橡胶隔震支座和超高阻尼橡胶隔震支座对桥梁的隔震效果,在对实验结果进行分析对比后,定量地研究了不同的加载速率对隔震桥梁子结构拟动力实验结果的影响。     

用于同位素测年的自生伊利石分离纯化流程探索

沉积岩中自生矿物与碎屑矿物的分离问题是制约沉积岩定年的主要问题之一.本文以浙江和川西地区的粘土矿物为例,介绍了沉积岩中自生伊利石与碎屑矿物的一般分离过程,具体包括悬浮液的制备过程、高速离心机的条件实验和8个样品的分级实验,确定了较佳的分级参数,并对分级后的各级别进行了X-射线衍射(XRD)分析.X-射线衍射结果表明,随着粒度的减小,各种杂质的含量都在逐渐减少,在小于0.2 μm的粒级中,已检测不出石英、钾长石、钠长石、方解石、白云石等杂质的存在,其中有3个产品的成岩混层含量达到100%,,说明本次实验的分离纯化流程是比较成功的.综合考虑粒度和自生伊利石的纯度,一般情况下,以0.1~0.2 μm粒级的产品用于Ar-Ar和K-Ar测年较合适.但在实际进行年龄分析时,一定要先进行XRD和透射电镜分析,只有确定其成岩混层I/S的含量近100%(至少在95%以上)及混层中S的含量小于25%时,才可用于Ar-Ar和K-Ar年龄测定.     

汶川地震高速远程滑坡速度研究

汶川地震诱发了大量的高速远程滑坡。在超强的地震动作用下,坡体结构被撕裂并抛射后,受到坡体前缘地形及自身势能的影响,很容易转化为碎屑流作远程运动,这种高位滑坡以其很快的运动速度和超常的运动距离造成了巨大的灾害与损失。本文在对汶川地震大型典型高速远程滑坡大量现场调查的基础上,分析了坡体临空飞行运动初始速度、滑程运动最大速度以及碎屑流运动速度,并且以东河口滑坡为例,对比了不同计算方法下的运动速度和运动性,得到东河口滑坡的运动特征值μ=0.2292,最大运动速度Vm ax=63.40 m/s,平均运动速度超过25 m/s,属于超高速滑坡运动以及强碎屑流性质。     

沟道偏转地形对滑坡碎屑流运动的影响研究

在沟谷地形中,滑坡碎屑流的运动常受到地形的影响,导致其运动方向发生改变,进而影响到滑坡运动速度和堆积特征。本文利用三维离散元素法,对四川都江堰三溪村高速远程滑坡进行模拟,研究滑坡体不同部位的块体失稳后,在沟道偏转地形主导下的滑坡碎屑流前缘的运动速度、各部位滑体的速度变化过程和堆积特征,并提出沟道偏转地形耗能模型分析了地形偏转造成的动能消耗。研究结果显示:滑坡前缘在地形偏转位置运动方向发生变化,导致运动速度突降;由于滑坡不同部位的滑块相对于地形偏转点具有不同的撞击角度,导致其撞击后产生不同的偏转角度,滑块的偏转角度越大,速度变化越大;由沟道偏转地形导致的滑坡运动速度减小反映了偏转地形对滑坡的动能产生的耗散,动能耗散率与cos2θ(θ为偏转地形在水平面上的偏转角度)成反比;不同部位滑块的堆积长度随偏转角度的增大而减小。本研究分析了沟谷地形偏转对滑坡碎屑流运动速度作用机制及不同部位岩土体堆积范围的影响,可为该类地形条件下滑坡的运动机制研究和防灾减灾工作提供参考。     

高速水声通信中正交频分复用技术试验研究

设计了基于正交频分复用的高速水声通信系统,并进行了湖上和海上试验研究。湖试中,在6 000 m距离下,传输速率达到7.6 kbps,误码率低于10-4;海试中,在12 km距离下,传输速率达到8.3 kbps,误码率低于10-3。试验结果表明,正交频分复用技术可以较好地克服码间干扰,有效地利用水声信道带宽,达到高速水声通信的目的。     

现行黄河口水下三角洲海底形貌及不稳定性

高分辨力的声学仪器调查表明,现行黄河口水下三角洲海底的形貌十分复杂,由于高浓度巨量黄河泥沙快速沉积的结果,使河口底坡出现了大量的不稳定性现象,如塌陷冲沟,高密度沉积物重力流,切割—充填结构海底,V形水下河谷、滑塌等。根据海底扰动程度作了分区,划分了地形单元,并对不同的海底形态的成因作了分析。比较了1985和1986年两个航次考查结果的变动,分析了原因。