岩石初始宏观变形模拟及微裂纹闭合应力确定方法

为了建立能够反映岩石初始宏观变形模拟方法以及微裂纹闭合应力确定新方法,首先,针对岩石及其内部微裂纹的受力变形特点,将岩石视为由岩石基质和微裂纹两部分组成,并以此建立了岩石与其组成成分之间的变形分析模型,并由材料变形力学分析角度分别建立了岩石基质和微裂纹的受力变形分析方法,从而建立了岩石初始宏观本构模型并给出了模型参数的确定方法;然后,针对现有微裂纹闭合应力确定方法存在的缺陷与不足,提出了基于本文模型的微裂纹闭合应力确定新方法;最后,基于本文模型探讨了围压对岩石初始宏观变形非线性上凹程度的影响,从理论上阐述了围压效应即围压与岩石初始宏观变形非线性上凹程度成负相关。研究结果表明,本文模型不仅能够很好地模拟岩石启裂前变形全过程,还能够阐述岩石与其组成成分之间的变形关系;微裂纹闭合应力确定新方法既满足微裂纹闭合应力的理论意义又能够避免人为因素的干扰,并具有易操作性的特点,表明了本文模型与方法的合理性与可行性。     

海洋溢油污染对生物群落和种群的影响及生态系统的恢复

海洋溢油污染带来的最严重的威胁在于它能够改变或破坏海洋环境中正常存在的生态系统。溢油污染对生态系统的初步影响是造成生物物种多样性、丰度、均匀度下降,进一步则是敏感物种消退,另一些机会物种大量繁殖,群落结构受到扰动。受到溢油污染后的生物群落的变化和恢复过程通常呈现的是多种因素共同作用的结果。溢油作为一种外来的扰动因素,对生态系统的发展强行加注了一种相对统一的发展模式,生态系统会经历一些优势种之间强烈的相互作用,种群数量出现大幅度的波动,系统变得敏感脆弱,生态恢复需要一定的时间。本文对国内外几十年来的研究成果进行综述,总结今后应大力开展海洋石油污染调查研究工作的各个方面。     

城市湖泊水华预警模型研究——以北京“六海”为例

采用决策树方法和非线性回归方法建立湖泊水华预警模型。决策树方法预测水华爆发时机,非线性回归方法预测水华爆发强度,并运用信号灯显示方法,划分出水华爆发的预警区间。以北京六海为例,模型结果表明来水水量Q,温度T和总磷浓度是影响“六海”湖泊水华爆发的主要影响因子,选择叶绿素a(Chl-a)<30 μg/L的预警信号为绿色,30 μg/L60 μg/L为红色。当每月来水量Q>79.0万m3或来水量Q<79.0万m3,水温<13.4℃,预警指标为绿色;Q<79.0万m3,水温T>13.4℃,水华预警为黄色;Q<38.7万m3时,T>23.25℃,TP>0.13 mg/L,水华预警为红色。对模型结果分类进行了验证。结果表明:模型对于限制因素发生变化时的水华预测结果更为准确,并且结构简单,输入输出关系明显,结果易于解释。     

非线性共轭梯度法在东海黑潮流计算中的应用

基于现有的几种海流计算方法,根据与P矢量法相同的动力特性和内在假设,对海流计算提出了一种简单、高效、易扩展、适用范围广的新方法:非线性共轭梯度法.利用1989年4月以来的"中日黑潮合作调查研究"6个航次的CTD资料,对东海黑潮流区域应用非线性共轭梯度法进行了海流计算.通过与船载ADCP实测结果比较表明,非线性共轭梯度法是可行的.     

分析土和结构相互作用的一种实用耦合方法

提出一种新的数值解与解析解耦合的理论和计算方法,研究土-结构相互作用(SSI)体系的地震动力响应。采用大型有限元软件OpenSees模拟复杂结构的非线性行为,用等效线弹性频域内解析解模拟地基土的行为,使用时域离散递归方法将频域内的解析解转化到时域内,再通过子结构边界上力和位移的协调条件来求解。二者之间的耦合和实时数据交流通过CS集成方法来实现。以一个单自由度算例和一个实际工程为例,验证此方法的精度、稳定性和工程实用性,对比在考虑和不考虑SSI体系情况下结构动力响应的区别。本文所提的耦合SSI计算方法和部分研究成果可为工程设计人员提供参考。     

非线性地球物理反演方法:回顾与展望

自20世纪90年代以来，非线性地球物理反演方法已走向成熟，这些方法包括线性化迭代法，仿真淬火法，遗传算法及联合反演方法等，线性化迭代反演基于开放物理系统状态发生相变的原理，要进一步改善模型参数化的技术和迭代过程的自组织；仿真淬火法与遗传算法基于自然过程的指数率或生物演化的优生率，可以相互结合以提高解估计的分辨率与置信度；联合反演要结合岩石物理性质的统计规律，才能取得兼容地质与综合方法的应用效果，地球动力学中的反问题不仅涉及偏微分方程系数项的求解，而且涉及初始条件或初始边界的求解，对地球动力学作用过程研究特别重要。     

冻土三轴蠕变非线性数学模型研究

采用MTS-810液压伺服材料试验机, 对人工配制的冻黏土试件进行了三轴蠕变试验, 获得了冻黏土在复杂应力状态下的蠕变曲线. 结果表明: 冻土的蠕变变形具有较强的温度敏感性, 温度越高, 这种温度敏感性越强; 相同温度下, 荷载越大, 变形越大. 运用相关理论, 推导了冻黏土在复杂应力状态下的三轴蠕变非线性数学模型, 采用MATLAB软件的数据拟合功能得到了模型方程参数的数值, 模型参数与温度之间存在密切关系, 建立了二者之间的数学表达式. 冻土三轴蠕变非线性数学模型的曲线与试验曲线拟合精度较高, 建立的数学模型可以精确体现冻土的蠕变规律, 能够为实际冻土工程的变形发展预测提供有效的理论指导.     

用变分法修正黑河试验数据的初步研究

为了对黑河试验观测资料进行订正,利用一个一维边界层垂直扩散模式和以拟牛顿极小化算法为基础的最优化方法建立了一个变分同化系统,其中,目标函数相对于控制变量的梯度用扰动法求取.并利用模式资料和黑河试验若干时刻的观测资料进行了一些数值试验.试验证明,将初始场变量与模式误差系数同时作为控制变量加以调整,能够有效调整初始场观测资料.并且,用变分同化方法能够较线性插值(时间、空间)方法更有效、合理的修正黑河试验观测资料场的种种缺陷.     

高拱坝的非线性开裂静动力响应分析

采用混凝土非线性本构模型和破坏准则，对300m级的高拱坝在静力荷载和地震荷载联合作用下的响应进行了线性、非线性对比分析。算例分析表明，对于300m级的高拱坝，地震荷载会进一步加剧混凝土的开裂，增大压应力，使其安全储备大大降低。拱坝材料非线性的影响不可忽视。     

FY-4A卫星海域云图图像增强融合方法研究

FY-4A卫星是我国目前最先进的气象卫星,为缓解光照对其可见光和红外云图影响,增强图像质量和显示细节,通过分析中央气象台发布的FY-4A卫星云图中可见光和红外云图资料,指出云图可见光和红外云图存在极强互补性的特征,提出一种基于灰度均值的自适应非线性Gamma图像增强融合方法。仿真实验结果指出利用本文方法得到的融合云图拥有显示云的更多细节和识别云层云类的特点。该方法有效性的验证,为21世纪海上丝绸之路气象预报保障提供了新的云图识别处理技术。