Spectral element analysis on the characteristics of seismic wave propagation triggered by Wenchuan <Emphasis Type="Italic">M</Emphasis><Subscript>s</Subscript>8.0 earthquake

The 2008 Wenchuan earthquake occurred in an active earthquake zone, i.e., Longmenshan tectonic zone. Seismic waves triggered by this earthquake can be used to explore the characteristics of the fault rupture process and the hierarchical structure of the Earth’s interior. We employ spectral element method incorporated with large-scale parallel computing technology, to investigate the characteristics of seismic wave propagation excited by Wenchuan earthquake. We calculate synthetic seismograms with one-point source model and three-point source model respectively. The AK135 model is employed as a prototype of our numerical global Earth model. The Earth’s ellipticity, Earth’s medium attenuation, and topography data are taken into consideration. These wave propagation processes are simulated by solving three-dimensional elastic wave governing equations. Three-dimensional visualization of our numerical results displays the profile of the seismic wave propagation. The three-point source, which is proposed from the latest investigations through field observation and reverse estimation, can better demonstrate the spatial and temporal characteristics of the source rupture process than the one-point source. We take comparison of synthetic seismograms with observational data recorded at 16 observatory stations. Primary results show that the synthetic seismograms calculated from three-point source agree well with the observations. This can further reveal that the source rupture process of Wenchuan earthquake is a multi-rupture process, which is composed by at least three or more stages of rupture processes. Supported by National Basic Research Program of China (Grant No. 2004CB418406), National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 40774049 and 40474038), and Computer Network Information Center, Chinese Academy of Sciences (Grant No. INF105-SCE-02-12)     

空孔直眼掏槽成腔模型理论与实践分析

空孔直眼掏槽是隧道或井巷掘进的主要方法之一。基于典型空孔掏槽炮眼布置,分析了掏槽眼爆破形成空腔的物理力学过程;建立了空腔形成的物理和力学模型;研究了腔内碎石在高压爆生气体作用下的抛射过程;得出了空腔尺寸的理论计算方法。槽腔岩石介质破碎和外端部漏斗形成取决于掏槽眼装药爆炸动作用;碎石的抛出率与炸药性质、岩石性质和爆破参数有关。理论分析与在某矿进行的48次试验结果有较好的吻合性。     

基于三维非线性有限元的边坡稳定分析方法

刚体极限平衡法不能反映岩体中实际的应力分布,而基于有限元的强度折减系数法在判断收敛性方面存在一些问题。为了解决这些问题,采用多重网格法,分别建立用于有限元计算的结构网格和用于计算滑面稳定安全系数的滑面网格,可以方便地获得任意滑面或滑块的稳定安全系数,从而将非线性有限元和极限平衡分析结合起来。为了提高计算规模和计算精度,采用有限元并行计算程序TFINE.Pfem进行计算,分析了网格密度对计算结果精度的影响,并应用于锦屏高边坡的稳定分析中。与刚体极限平衡法结果的对比分析表明,由于考虑了计算过程中的非线性应力调整,该方法的计算结果比刚体极限平衡法偏大,而且更符合实际情况。     

基于粗细网格的有限元并行分析方法

并行计算己成为求解大规模岩土工程问题的一种强大趋势。探讨了粗细网格与预处理共轭梯度法结合的并行有限元算法。从多重网格刚度矩阵推得有效的预处理子。该算法在工作站机群上实现。用地基处理时土体强夯的数值模拟分析进行了数值测试,对其并行性能进行了详细分析。计算结果表明：该算法具有良好的并行加速比和效率,是一种有效的并行算法。     

三江并流区地貌与环境演化研究

滇西北三江并流区地理环境演化既受青藏高原隆升的影响,同时又具有自己形成演化的特点,还以纵向岭谷地貌、水系形成演化等影响本区及周边的生态环境.三江并流区经历了古新世中新世地表夷平准平原阶段,中新世末第四纪初的岭盆谷形成发展阶段(高原发育期),更新世晚期以来的现代水系峡谷、纵向岭谷和垂向气候形成等几个时期的发展,形成了现今西南纵向岭谷区的主要组成部分,导致了生态环境的通道阻隔效应,形成了独具特色的自然地理区域.     

并联基础隔震结构的地震随机响应分析

运用随机振动理论,分析了地震作用下并联基础隔震结构层间最大位移的概率统计特性,导出了其均值和均方差的计算公式。选用一个采用并联基础隔震的4层钢筋混凝土框架作为数值算例,通过地震随机响应分析,得出了隔震结构各层层间最大位移的均值及均方差响应,通过增大上部结构自振频率与隔震结构自振频率的比值以及增大隔震层的摩擦屈服剪力都可以降低隔震层最大位移的均值响应。     

并联基础隔震体系的隔震层力学特性研究

并联基础隔震结构是由橡胶隔震支座与摩擦滑移隔震支座并联组合形成的隔震结构,结构中两种型式的隔震支座相互取长补短,可以有效地降低隔震结构的造价。由于两种隔震支座竖向刚度的不同,在地震作用下,隔震层发生水平位移时,将引起轴力由橡胶隔震支座向摩擦滑移支座转移,这种轴力的重新分配对整个系统是有利的,使系统可以根据水平地震作用的大小来改变系统本身的耗能能力。根据合理的假设,推导了该种结构隔震支座的轴力随水平位移的变化关系,得出摩擦滑移隔震支座的力与位移曲线呈蝶形的结论。     

海洋石油管线探测多波束剖面声纳设计

针对海洋石油管线探测多波束剖面声纳的高速、大容量的实时信号处理任务,以及声纳系统进一步扩展的需求,设计并实现了一种基于IP网络互连的、以并行DSP为处理节点的多波束剖面声纳系统.该系统应用于海底石油管线探测与定位,系统中的每个处理节点与数据采集转换部分采用TCP/IP网络连接,可以通过物理上添加一个或多个处理节点成倍的提高系统的信号处理能力,而在软件上无须大的改动.通过电联调与水槽试验,验证了系统的可行性和稳定性,该设计为高速水声阵列信号实时处理系统提供了一种全新的解决思路.     

Nonlinear wave-wave interactions and wedge waves

A tetrad mechanism for exciting long waves, for example edge waves, is described based on nonlinear resonant wave-wave interactions. In this mechanism, resonant interactions pass energy to an edge wave,from the three participating gravity waves. The estimated action flux into the edge wave can be orders of magnitude greater than the transfer fluxes derived from other competing mechanisms, such as triad interactions. Moreover, the numerical results show that the actual transfer rates into the edge wave from the three participating gravity waves are two- to three- orders of magnitude greater than bottom friction.     

时空大数据背景下并行数据处理分析挖掘的进展及趋势

随着互联网、物联网和云计算的高速发展,与时间、空间相关的数据呈现出“爆炸式”增长的趋势,时空大数据时代已经来临。时空大数据除具备大数据典型的“4V”特性外,还具备丰富的语义特征和时空动态关联特性,已经成为地理学者分析自然地理环境、感知人类社会活动规律的重要资源。然而在具体研究应用中,传统数据处理和分析方法已无法满足时空大数据高效存取、实时处理、智能挖掘的性能需求。因此,时空大数据与高性能计算/云计算融合是必然的发展趋势。在此背景下,本文首先从大数据的起源出发,回顾了大数据概念的发展历程,以及时空大数据的特有特征;然后分析了时空大数据研究应用产生的性能需求,总结了底层平台软硬件的发展现状;进而重点从时空大数据的存储管理、时空分析和领域挖掘3个角度对并行化现状进行了总结,阐述了其中存在的问题;最后指出了时空大数据研究发展趋势。