交错网格任意阶导数有限差分格式及差分系数推导

交错网格有限差分算法以其高效、精确、实用等优点在地震波数值模拟中得到广泛应用。目前交错网格有限差分的精度已达到时间4阶、空间2N阶;然而在求空间三次导数时,差分格式实际上并未达到所谓的2N阶精度,而是采用了低阶的差分格式及差分系数,这样有利于提高大尺度空间正演时的计算效率;但从计算精度的角度考虑,有必要推导出准确的满足2N阶精度的交错网格有限差分格式及差分系数,以得到更高精度的正演结果。笔者利用Taylor公式展开首次推导出了可导函数任意次导数的任意偶数阶精度的差分近似式及相应的差分系数,从而完善了常规高精度交错网格有限差分算法。采用新推导的交错网格有限差分格式得到的正演波形与解析解进行了对比,证明了新推导的差分格式的正确性,并与常规差分格式的正演波形进行了比较,结果显示,新推导出的交错网格有限差分格式模拟结果稳定性好,精度更高。     

路堤荷载下水泥土桩复合地基沉降理论计算

基于路堤荷载下桩土非等应变条件和考虑了桩土相互作用、桩间土竖向与径向位移、桩土侧面产生相对滑移以及桩侧产生负摩阻力等特点的复合地基桩间土竖向变形模式,推导了水泥土桩复合地基桩间土沉降的理论计算公式,并以桩土单元体范围内的桩间土平均沉降值作为复合地基沉降,进一步推导了水泥土桩复合地基总沉降量、下卧层压缩变形量的理论计算表达式（两者之差即为加固区压缩变形量）。理论分析表明,复合地基加固区压缩量小于同深度天然地基压缩量,复合地基下卧层压缩量小于天然地基下卧层压缩量,复合地基总沉降量小于天然地基总沉降量。同时,理论计算结果与有限元计算结果以及现场实测结果三者比较一致。     

高阶电离层改正对PPP对流层估计的影响

对观测量进行高阶电离层改正,利用改正后的观测量求解卫星轨道和卫星钟差,根据所得的卫星轨道和卫星钟差来计算其余测站的对流层。结果显示,二阶电离层在低纬度地区很容易达到1 cm,可使对流层引起2～3 mm的误差。而三阶电离层在低纬度地区一般不超过5 mm,对对流层的影响不会超过0.5 mm。数据测试表明,要获取1 mm精度的对流层,中低纬度地区的二阶电离层必须进行改正,而三阶电离层可以忽略不计。     

3D高阶抛物Radon变换地震数据保幅重建

本文结合传统3D抛物Radon变换（PRT）和AVO数据正交多项式拟合,给出了3D高阶抛物Radon变换方法（HOPRT）.该变换增加了描述AVO数据变化的梯度信息和曲率信息,拓展了传统3D抛物Radon变换方法,使其在具有AVO特征的数据重建中具有更高的准确度,从而提高AVO分析的可靠性.文中给出了3D高阶抛物Radon变换进行地震数据保幅重建的流程.理论模型和实际地震资料的重建结果显示了本文方法的优点.     

高阶时域有限差分法的多偏移距电磁波数值成像

数值模拟是数据处理和反演解释的重要环节,为提高高频电磁波层析成像技术在工程勘察中的解译准确性,采用高阶时间域有限差分法(FDTD(2,4))模拟电磁波在溶洞、断层和孤石等3种地电模型下的成像过程,并采用多偏移距模式获取电磁波道集.通过分析电磁波的波场快照结果和成像结果,总结了电磁波在不同地质体中的传播规律,为实际工程勘察工作提供可靠依据.试验结果表明,FDTD(2,4)能高精度模拟电磁波在复杂介质中的数值成像,同时也验证了多偏移距采集模式具有高效性和灵活性.     

壳源碳酸岩特征、成因及意义

自1999年Lentz David R.重新提出碳酸岩壳源成因以来,已有越来越多壳源成因碳酸岩实例的报道。本文对近二十年来发现的壳源成因碳酸岩的时空分布、产出特征、岩石矿物学特点、地球化学特征以及成因机制进行了总结,对该类碳酸岩成因研究的意义和研究方向进行了展望。壳源碳酸岩在空间上均分布于造山带内部,并以克拉通边缘的造山带为主,在特提斯造山带和中亚造山带中分布最为集中;时代上从元古代到新生代均有发育,不同时代的岩体在地球化学组成上有所差异;其围岩多为经历过高级变质的花岗片麻岩和大理岩组成的混合岩;成分上多为钙质,微量元素具较弱的轻重稀土分异,显著的Eu、Nb、Ta、Zr和Hf负异常及Pb和Sr正异常,Sr-Nd同位素组成介于球粒陨石和大陆地壳演化线之间,C-O同位素介于原生碳酸岩浆与沉积碳酸盐岩之间。这些特征在一定程度上异于克拉通内的碳酸岩,而多与造山带内的碳酸岩相似。实验岩石学工作揭示方解石和白云石在地壳深度、温度低至650℃以及有足够多水参与的情况下可发生部分熔融而形成碳酸盐岩浆,而高级区域变质作用过程中释放的变质流体或热液卤水有助于碳酸盐矿物的部分熔融。这种方式形成的碳酸岩在矿物组合及某些地球化学特征方面与其母岩大理岩、灰岩或白云岩具有相似性。因此,鉴于壳源碳酸岩规模较小且多与其母岩共存,厘定是否发生过部分熔融尚存在一定难度,其成因机制亦存在较多争议。壳源碳酸岩浆的成因机制包括中酸性侵入体引起碳酸盐岩熔融、基性岩浆高温热流引起碳酸盐岩熔融、强烈区域变质作用造成碳酸盐岩部分熔融和大理岩深熔作用。壳源成因碳酸岩的发现对以往碳酸岩成因上的疑惑给出了合理解释,亦对主流的碳酸岩幔源成因观点提出了挑战;对碳酸岩用于反演地幔演化、深部碳循环乃至板块俯冲提出了质疑,亦为探索造山过程、变质作用、地壳深熔作用及碳酸岩成矿多样性提供了重要的研究窗口。

     

煤矿井下槽波三维数值模拟及频散分析

采用交错网格高阶有限差分法编制了地震波场三维正演模拟软件,设计了基于镜像法原理处理煤矿井下近水平和起伏巷道特殊空间的算法;模拟了煤矿井下含巷道和不含巷道情况下煤层中传播的地震波场,并分析其频散特征.结果发现:由于巷道的影响,巷道壁上产生很强的巷道振型槽波,煤层中则出现了以Love型为主的槽波,据此分析了实际槽波记录的形成机理,研究结果对今后煤矿井下巷道地震超前探测和工作面弹性波透视等具有重要的理论意义和实际价值.     

顾及上下文的线状目标实体派生方法

针对制图自动综合中发现的线面数据存在的没有构建空间实体拓扑问题,本文提出一种顾及上下文的线状目标实体派生方法。首先,对围墙线、附属设施和建筑物建立空间拓扑邻近关系,对直接邻近群组进行聚类,然后,将其划分为3种模式,即两个围墙之间的拓扑连接、围墙与建筑物之间的拓扑连接及建筑物邻近的悬挂围墙线与建筑物之间的拓扑连接;最后,对这3种模式分别采用各自对应的最短路径、外轮廓线以及最近点的拓扑连接方法进行连接。以福建省数据为例进行试验,本文方法能够有效构建空间实体拓扑连接,有助于提高地图自动综合,同时能够满足生产实践的要求,具有很高的实用性。     

近红外反射光谱学在岩石矿物研究中的应用Ⅲ．快速测定地质样品中二氧化碳

使用一组不同岩石矿物性质的25个地质样品,研究了地质样品中二氧化碳含量和近红外漫反射光谱的关系。利用多重散射光校正、标准正常变量转换及导数光谱等化学计量统计学方法,预处理了漫反射光谱数据,获得了偏最小二乘法(PLS)回归的多变量校正方法,建立了应用近红外(NIR)反射光谱学方法无损快速测定各种地质样品中二氧化碳模型。从光谱特性方面解释了大多数进入多变量校正模型的波长与碳酸盐矿物的CO2-3基团光谱吸收有关。NIR估算结果表明,应用二氧化碳校正模型来定量分析地质样品中二氧化碳的方法是可行的。     

衍生化气相色谱-质谱法测定复垦土地样品中19种酚类污染物

近年来国家对自然环境的保护愈加重视,更多被破坏或污染的土地需要进行复垦整治。在评价效果时,需要检测酚类等多项污染物指标。采用气相色谱与气相色谱-质谱联用等方法对酚类化合物直接测定时,存在色谱响应值低、稳定性差、检出限高等问题。本文针对复垦土地样品基质复杂、干扰因素多、前处理困难等特点,对该类样品的提取与净化方法进行筛选优化。根据酚类污染物检测中浓度范围大、重现性差等问题,对衍生化与非衍生化效果进行对比确定了提取和净化方法,结合衍生化条件的优化、实际样品测定结果等方面的综合研究,建立了复垦土地样品19种酚类污染物（其中2,4,6-三氯苯酚和2,4,5-三氯苯酚,以及2,3,4,5-四氯酚和2,3,5,6-四氯酚,因无法分离而合并计算）的衍生化气相色谱-质谱检测方法。该方法采用加速溶剂萃取仪,以正己烷-丙酮（体积比1：1）提取样品,提取液经浓缩、净化后,由五氟苄基溴衍生化,气相色谱-质谱联用仪测定。该方法基质加标回收率为73.3%~107.0%,检出限为0.67~3.95μg/kg,相比非衍生化方法的检出限（10~80μg/kg）显著降低;并且衍生物的稳定性更好,色谱响应值更高,各组分表现在色谱图上的峰高（峰面积）更均衡,对于低浓度样品的测定结果更加准确。该方法能有效去除基质干扰,可为复杂基质土壤样品中的酚类污染物痕量检测提供参考。