中国年降水气候振动的非线性动力学特征

从观测资料出发,利用反演方法,获得了描述我国17个站年降水气候振动的二阶非线性动力学方程组中的系数,并在无外源强迫的情况下对该非线性动力学方程组作了定性的分析,对17个站的年降水气候振动进行气候模拟试验。结果表明:我国大部分地区的年降水气候振动存在弱的非线性振动特征,17个站的年降水气候振动都可以看作是一个正阻尼的动力系统,在运动变化过程中,自身能量的变化dEdt<0,17个站年降水气候振动的固有频率的变化范围为0.6≤ω0≤1.417,其固有周期的变化范围为10.4≥T≥4.4年。从空间分布特征上可以看到,其固有周期的长短分布有明显的东西向特征。在17个站中,兰州、成都、重庆、南宁、福州、上海、温州地区的年降水气候振动是一个类似于具有渐软弹簧特性的非线性动力系统,而昆明、长春、哈尔滨、北京、广州、西安、厦门、长沙、南京、杭州地区的年降水气候振动是一个类似于具有渐硬弹簧特性的非线性动力系统,从其空间分布特征上看也有东西向特征。全国17个站年降水气候振动的动力系统都存在一个稳定的焦点,在无外源强迫作用时,各站的年降水气候振动将逐渐趋向于各自的稳定的焦点,但都不存在极限环。在仅考虑降水自身振动的情况下,利用我们反演得到的非线性动力学方程对年降水气候振动做模拟,位于内陆地区的模拟情况可以通过显著性水平检验,而靠近海洋的地区模拟效果没有内陆好。这一结果说明在降水气候振动中,靠近海洋地区的外源强迫影响作用比位于内陆地区大。     

利用多源数据对2019年2月贵阳机场准静止锋低云天气诊断分析

利用多源数据对贵阳机场2019年2月发生的昆明准静止锋低云天气进行诊断分析。结果表明：当贵阳机场发生低云天气时,昆明准静止锋位于24°～27.5°N、104.5°～109°E;850 hPa及以下的偏南气流为准静止锋背景下贵阳机场低云天气的发生提供了主要水汽来源,越接近地面,水汽来源越趋向于西太平洋;贵阳机场低云天气发生时,准静止锋具有浅薄冷空气层的特点,冷空气层平均厚度为390 m,最厚780 m,最浅时仅有120 m。低云天气发生时,贵州中部一线多有地面辐合线出现,可分为三类：当准静止锋位于贵州西部或云南东部时,需要重点关注偏北风与东南风之间的辐合;当准静止锋东退时,近地面偏南气流大范围进入贵州中南部区域,并与偏北气流在贵州中部一线形成辐合;当准静止锋处于锋生时,较强的冷空气南下与昆明热低压前沿的偏南气流在贵州中部形成对峙,产生辐合线。     

关于地震震级-频度关系式及其非线性项的讨论

研究了震级频度关系式中非线性项产生的原因,指出由于地震孕育过程是非线性的,很多地震现象都服从分形和混沌规律,因此传统的震级频度关系式中应含有非线性项,才能全面描述地震过程的非线性规律．得出了新的含有非线性项的震级频度关系式．讨论了该公式中非线性项的含义．     

非线性及其在几种经典地质过程中的表现与初步研究

许多地质现象中蕴涵着非线性．用动力学分析方法进行研究,有可能从中揭示出更为普遍适用的规律,从而逼近其真实过程．本文成冰川、褶皱作用等演化过程作了相应的研究,并对动力学方法在地学中的应用前景进行了讨论．     

大跨度钢管混凝土拱桥非线性抗震性能研究

基于OpenSees平台建立钢管混凝土拱桥动力分析模型,并与Midas Civil模型结果进行比对。通过一条强震记录下的IDA分析,得到钢管混凝土拱桥拱肋横桥向非线性地震性能,比较拱肋采用弹性梁单元和纤维梁单元两种模型的拱脚弯矩时程曲线和拱顶位移时程曲线,分析拱肋关键截面屈服机理,绘制它们的曲率IDA曲线和拱顶位移IDA曲线。研究结果表明:横桥向在强震作用下拱脚和拱顶不一定先屈服,而是在拱肋截面突变或有集中质量连接处,在设计时需重点考虑;随着地震动增大,先是与横撑连接处拱肋首先屈服,然后是拱脚和拱顶位置,最后向整个拱肋扩展,拱肋非线性性能良好,仍有一定的抗震储备能力。     

基于滞回曲线以及结构动力方程的混凝土结构抗震稳定性分析

为准确全面地量化分析研究土木工程建筑中混凝土结构抗震稳定性,提出基于滞回曲线以及结构动力方程的混凝土结构抗震稳定性分析方法。首先采用滞回曲线描述混凝土结构在地震作用下的损伤情况,对滞回曲线模型拐点进行有效操作,确保动力方程对混凝土结构抗震稳定性进行有效分析。其次采用基于混凝土结构动力方程的抗震稳定性分析方法,对地震地面运动模型以及结构分析模型来分析混凝土结构的随机地震反应情况,得到混凝土结构随机反应的汇总量,在此基础上通过双参数的结构破坏模型,基于结构稳定性原理,获取运算混凝土结构抗震稳定性的概率表达式,再基于该表达式分析混凝土结构的抗震稳定性情况。实验结果说明,所提方法能够对土木工程建筑中不同类型混凝土构件抗震稳定性进行有效分析,分析结果准确且全面。     

应用非线性高阶谐波衰减和尾波干涉监测高温作用后水泥制品的损伤演化

非线性高阶谐波和尾波波速变化均能够反映水泥材料内部微结构的应力变化。利用高阶谐波和尾波干涉实验测量系统,对引入高温作用后的3类不同粒径共6块水泥试样进行单轴加载的损伤演化实验,并与无高温作用的完整试样的实验结果进行对比。结果表明,从初始状态到25%抗压强度的过程中,高温作用后的试样的谐波幅值和尾波波速变化出现明显增强的现象（谐波幅值最大增幅约20%）,而无高温作用的完整试样的谐波幅值和尾波波速变化较为平稳（谐波幅值最大增幅约5%）;在达到65%抗压强度的过程中,高温作用后的试样的谐波幅值和尾波波速变化急剧增大（谐波幅值最大增幅约100%）,且粒径较大的试样的增幅高于粒径较小的试样,而无高温作用的完整试样的谐波幅值和尾波波速变化的增幅较小（谐波幅值最大增幅约10%）;当抗压强度超过75%以后,高温作用后的试样的谐波幅值和尾波波速变化急剧衰减（谐波幅值最大衰减幅度约140%）,而无高温作用的完整试样的谐波幅值和尾波波速的最大衰减幅值在40%以内。基于以上观测结果对高温作用后水泥制品损伤演化的物理机制以及这两类监测方法的适用性进行了讨论。     

重庆地区侏罗系中统泥岩流体井的水力响应模型研究

基于重庆构造活动较弱,天然裂隙不发育地区的大足十万和巴南安澜两口观测含水层含有泥岩的侏罗系中统沙溪庙组井做了流体潮汐-气压响应的分析研究以探究含水层含有泥岩的井的水力响应模型.研究发现:泥岩的脆性和多裂隙特性可能导致含水层和隔水层含有泥岩的井受裂隙影响明显,封闭性不够好,因此伴随较差的井孔贮藏效应,存在垂直向渗流.本文采用的分析手段对于研究页岩气压裂开发过程中注入页岩甜点段的压裂液等废液是否有可能通过上覆未压裂页岩地层垂向运移进而污染浅层的地下水具有理论指导意义.     

相位空间内的解缠绕相位反演

全波形反演方法是一种数据域高精度反演方法,该方法通过匹配观测数据与模拟数据的地震波形,利用梯度法准确反演地下介质参数的分布情况.由于观测数据普遍缺少低频信息,该方法易受周期跳跃现象影响.特别是当地下存在大尺度强反射界面的构造时,地下介质的反演转化为强非线性问题求解.该情形下,即使观测数据包含充足的低频信息,全波形反演也难以给出准确的反演结果.一般可以通过减弱反演对初始模型参数的依赖性来克服上述问题,具体表现为使用新变量(例如瞬时相位、包络等)代替目标函数中的采样后波场,以增强新目标函数的凸性.但是,对该新目标函数进行反演时,伴随状态方程中存在关于新变量和波场的一个链式微分项,该项保留了反演问题的非线性,导致新的反演方法难以处理包含大尺度构造的强非线性反演问题.此外,基于新变量的反演问题依然在波场空间中计算模型梯度,难以充分利用新变量与模型参数之间的弱非线性关系.因此,本文提出用频率域波动方程的相位形式代替传统的波动方程来消除伴随状态方程中的链式微分项,用解缠绕的相位代替目标函数中采样前波场并在相位空间进行反演.该方法可以最大程度地利用地下介质参数和解缠绕相位之间的弱非线性关系,从而削弱反演的非线性性.由于基于频率域波场计算得到相位有严重的缠绕问题,本文采用基于振幅排序的多聚类算法来对相位进行解缠绕.虽然将介质参数到波场的映射替换为介质参数与解缠绕相位的映射,会导致反演结果的分辨率有所下降,但该方法可以在相位空间恢复介质参数的大尺度低波数分量.Marmousi模型测试证明了该方法的有效性和准确性,针对部分BP模型的测试也证明了该方法处理强非线性问题的能力.     

共振柱试验的非线性拟合研究

土体动力参数是表征土动力特性的重要指标,对抗震计算具有重要影响。利用GCTS共振柱仪对淤泥、黏土、粉质黏土和粉砂进行共振柱试验,对Hardin—Drnevich提出的双曲线模型的模量比表达式进行线性拟合与改进的非线性拟合对比研究。结果表明：改进的非线性拟合得到的曲线较线性拟合曲线更加接近原始数据点;在低应变处,非线性拟合残差小于线性拟合残差,随着应变增加非线性拟合的残差接近线性拟合残差,在大应变处线性拟合残差小于非线性拟合的残差;改进的非线性拟合的最大动剪切模量G_dmax和参考剪应变γ_r的标准误差及置信区间宽度均比线性拟合的结果小;拟合优度评价指标表明改进非线性拟合效果优于线性拟合效果。将线性拟合结果作为非线性拟合方法的初始值的改进方法较线性拟合方法具有更高的准确性和稳定性,并具有更高的应用价值。