黄河平滩流量的多时间尺度现象

受气候系统影响的水文系统具有多时间尺度变化规律。由于平滩流量与水沙条件变化关系密切,也必然会呈现出多时间尺度演变规律。基于黄河下游主要测站1950~2007年平滩流量及水沙资料,利用小波分析原理分析了平滩流量、流量和含沙量序列的多时间尺度变化特征,以及不同时间尺度下水沙序列与平滩流量序列之间的相关关系。结果表明,黄河下游主要测站的平滩流量序列存在5~6年和19~20年的主要时间尺度,且水沙条件多尺度变化规律与平滩流量有密切关系。此外,对黄河上游和渭河支流主要测站的平滩流量与水沙条件的多时间尺度进行了分析,发现不同河段的平滩流量序列与含沙量序列存在不同的相位差,且相位差大小随含沙量增大而减少。揭示的黄河平滩流量与水沙条件的多时间尺度变化规律,可为研究河床演变的多时间尺度现象提供参考。     

Spectral and Multiscale Signal-to-Noise Thresholding of Spherical Vector Fields

The basic concepts of spectral and multiscale selective reconstruction of (geophysically relevant) vector fields on the sphere from error-affected data is outlined in detail. The reconstruction mechanism is formulated under the assumption that spectral as well as multiscale approximation is well-representable in terms of only a certain number of expansion coefficients at the various resolution levels. It is shown that spectral denoising by means of orthogonal expansions in terms of vector spherical harmonics reflects global a priori information of the noise (e.g., in form of a covariance tensor field), whereas multiscale signal-to-noise thresholding can be performed under locally dependent noise information within a multiresolution analysis in terms of spherical vector wavelets. An application of the multiscale formalism to Earth's magnetic field determination is presented.     

精细反演计算在镇江五洲山磁异常再解释中的应用

江苏镇江五洲山地区存在多个磁异常,通过对该地区地质背景、地磁场特征的分析研究,结合数据处理技术对DC-19异常开展了二维小波多尺度分解、三维物性反演以及2.5维剖面反演等精细处理计算。结果表明,矿孔的深部、旁侧还存在较大规模的磁铁矿体,认为该地区具有较好的寻找矽卡岩型磁铁矿的前景。说明利用计算技术,通过精细反演可进一步深化对以往异常的认识,达到重新评价异常的目的。     

碳酸盐岩的反射光谱特征的研究及应用

在室内对新疆塔里木盆地西北缘柯坪地区碳酸盐岩的反射光谱进行了测量。分析结果表明：碳酸盐岩的特征吸收谱带位于２３００～２３５０ｎｍ,随着碳酸盐岩中Ｍｇ２＋含量的增加,其特征吸收谱带的中心波长位置具有向短波长方向移动的特点;同时,随着碳酸盐岩中碳酸盐矿物含量的增加,其特征吸收谱带的深度（Ｄ）也有增大的趋势,并且岩石的平均反射率（Ｒ）也随着增高。根据这些特征可以判定碳酸盐岩的岩石类型及碳酸盐矿物的相对含量     

土工织物-砂土界面的叠环式剪切试验

针对土工合成材料界面特性试验易受试验装置影响的特点,采用大型叠环式剪切仪进行土工织物与砂土的界面剪切试验。对比砂土本身、土工织物与砂土的两种剪切试验结果发现,土工织物-砂土剪切引起的叠环位移较小;叠环的水平位移变化规律与土体的剪胀性具有密切联系,土工织物限制了下剪切盒内土颗粒的运动,对达到峰值强度时的土体剪胀也具有抑制作用。由试验结果可知,筋-土界面的剪切带远小于剪切的影响范围,土工织物在界面剪切中的作用不能仅通过剪切带反映,还应考虑土工织物的屏蔽作用和对于土体剪切带形成的影响。     

定向剪切应力路径下冻结黏土变形特性试验

为研究复杂应力路径下冻土的强度与变形特征,采用冻土空心圆柱仪（FHCA-300）对不同负温状态下的饱和冻结黏土开展定向剪切试验,基于不同剪切方向下冻结黏土的轴向和扭剪分量的应力-应变关系,探讨土样的剪切变形特征、各向异性属性以及剪切带的演变规律,并考察温度、大主应力方向角、平均主应力以及中主应力系数等因素对冻结黏土强度的影响。结果表明：平均主应力p值对冻结黏土的应力-应变关系影响显著,尤其是p=4.5 MPa时具有较高的剪切强度,且该值可能为压融临界p值;大主应力方向变化会诱发冻结黏土的各向异性,随着大主应力方向角的增加,冻结黏土剪切强度逐渐降低,并有明显的剪切带产生;中主应力系数的增加使得轴向强度有逐渐降低的趋势,但对剪切强度影响不明显;随着温度的降低,冻结黏土强度逐渐增大,试样发生脆性破坏并出现剪切破裂面,其剪切强度主要取决于冰颗粒和土颗粒的胶结力。     

An improved SPH method for saturated soils and its application to investigate the mechanisms of embankment failure: Case of hydrostatic pore‐water pressure

The method of smoothed particle hydrodynamics (SPH) has recently been applied to computational geomechanics and has been shown to be a powerful alternative to the standard numerical method, that is, the finite element method, for handling large deformation and post‐failure of geomaterials. However, very few studies apply the SPH method to model saturated or submerged soil problems. Our recent studies of this matter revealed that significant errors may be made if the gradient of the pore‐water pressure is handled using the standard SPH formulation. To overcome this problem and to enhance the SPH applications to computational geomechanics, this article proposes a general SPH formulation, which can be applied straightforwardly to dry and saturated soils. For simplicity, the current work assumes hydrostatic pore‐water pressure. It is shown that the proposed formulation can remove the numerical error mentioned earlier. Moreover, this formulation automatically satisfies the dynamic boundary conditions at a submerged ground surface, thereby saving computational cost. Discussions on the applications of the standard and new SPH formulations are also given through some numerical tests. Furthermore, techniques to obtain the correct SPH solution are also proposed and discussed throughout. As an application of the proposed method, the effect of the dilatancy angle on the failure mechanism of a two‐sided embankment subjected to a high groundwater table is presented and compared with that of other solutions. Finally, the proposed formulation can be considered a basic formulation for further developments of SPH for saturated soils. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

超道相干体技术在复杂断块断裂解释中的应用

针对复杂断块的断裂地震特征,笔者利用超道构建技术,并与基于小波变换的相干技术集成,再进行相干计算。超道构建技术具有不改变地层的原有信息而保留了地层的倾角特征、降低属性分析的平均效应的优势,试算结果证明,该方法不仅计算速度快,而且抑制噪声能力强。通过与传统相干算法实际应用对比,该算法有效地突出了地层的高连续性特征,提高了识别断层的分辨率,地质特征信息丰富,有利于断层解释,尤其适用于低信噪比地震资料地区。     

基于粒子群算法优化小波支持向量机的岩土力学参数反演

常用的确定岩土力学参数的方法有原位测试和室内试验两种,但都存在一定的局限性,参数选择的合理与否,对设计计算及数值模拟分析结果的有效性影响很大。支持向量机法在理论基础和求解算法方面都具有明显优势,为确保岩土力学参数取值的合理性,采用支持向量机法对岩土力学参数进行反演。先通过小波分析理论构造出支持向量机的核函数,再用粒子群算法(PSO)分别优化Morlet小波、Mexico小波和RBF函数的支持向量机模型参数,通过小波支持向量机模型建立反演参数与沉降值间的非线性映射关系。根据正交试验和均匀试验对需反演的岩土力学参数进行设计,结合有限元软件进行计算分析,得到学习样本和测试样本。分别采用Morlet小波、Mexico小波和RBF函数得出的预测结果和原始数据进行对比分析,发现采用Morlet小波核函数预测效果更佳。使用Morlet小波核函数预测的参数输入到Midas模型中计算建筑物最终沉降量,比较计算值与实际监测值,其相对误差不超过8.1%。研究结果表明,该方法在岩土工程参数的反演中具有良好的应用价值,对今后岩土力学参数的确定及校核提供了一种新方法。