基于巷道围岩自承特性的锚杆锚固效果研究

现有锚杆锚固效果研究很少关注整体锚固围岩的自承载特性。巷道围岩切向应力σθ对围岩承载结构的力学变化反应灵敏,研究了锚杆长度和锚杆强度对切向应力σθ曲线变化的影响,可为研究锚杆锚固效果提供重要参考依据。整体锚固巷道围岩σθ曲线形状与锚固端所处弹塑性围岩位置有关,当锚固端在塑性区内,对σθ曲线的峰值位置和大小影响不大;随着锚固端向弹性区深入,σθ分布曲线形成内外两个峰值,锚固巷道围岩出现弹塑性交替的现象。同时,锚杆强度与围岩自承强度存在一定程度的匹配关系,相应地提出了通过锚固σθ曲线的双峰值来判别锚杆锚固效果的新方法,该方法能较好地解释软弱地层条件下取消系统锚杆布置的问题。     

涡旋Rossby波传播和台风切向风速变化的数值研究

设计了一个高分辨率f平面准地转正压涡度方程半谱模式，用以研究非线性对台风切向风速变化，以及不同初始异常条件下台风环流内涡旋Rossby波传播和台风切向风速变化特征。6类(14组)试验的数值结果表明：非线性使台风切向风速的增强减弱，可能使最大风速半径收缩。初始扰动中心位置对涡旋Rossby波传播和台风切向风速变化的影响明显。扰动中心在最大风速半径附近时，台风最大切向风速增强最多；异常中心在台风外区时，使最大切向风速减小。初始异常尺度(范围)减小对台风最大切向风速变化的影响减弱。双涡分布条件下，台风环流外区的涡旋使内区或近眼壁区对流涡旋对台风最大切向风速的影响减弱。     

Numerical Study of the Mesoscale Systems in the Spiral Rainband of 0509 Typhoon Matsa

The Advanced Weather Research and Forecasting Model (ARW) is used to simulate the local heavy rainstorm process caused by Typhoon Matsa over the northeastern coast of Zhejiang Province in 2005. The results show that the rainstorm was caused mainly by the secondary spiral rainband of the Stationary Band Complex (SBC) structure. Within the secondary spiral rainband there was a strong meso-β-scale convergence line generated in the boundary layer, corresponding very well to the Doppler radar echo band. The convergence line comprised several smaller convergence centers, and all of these convergence columns inclined outward. Along the convergence line there was precipitation greater than 20 mm occurring during the following one hour. During the heavy rainstorm process, the Doppler radar echo band, convergence line, and the precipitation amount during the following one hour, moved and evolved synchronously. Further study reveals that the vertical shear of radial wind and the low-level jet of tangential wind contributed to the genesis and development of the convergence columns. The combined effect of the ascending leg of the clockwise secondary circulation of radial wind and the favorable environment of the entrance region of the low-level jet of tangential wind further strengthened the convergence. The warm, moist inflow in the lower levels was brought in by the inflows of the clockwise secondary circulation and uplifted intensely at the effect of convergence. In the convectively instable environment, strong convection was triggered to produce the heavy rainstorm.     

旋翼无人机单目视觉障碍物径向光流检测法

针对旋翼无人机在室外复杂环境下传统金字塔LK光流法检测障碍物准确性不高,适应性差的问题,提出了一种基于径向光流的单目视觉自主实时障碍物检测方法。该方法通过融合金字塔LK光流与切向光流求解径向光流,并基于径向光流设计了一种新的障碍物判定策略检测障碍物。试验表明,与传统金字塔LK光流法相比,在不增加算法复杂度的情况下,该方法具有更高的准确性和更强的适应性,可满足工程实践中无人机自主避障要求。     

GRAPES_3Dvar中雷达径向风同化改进观测算子的应用

在GRAPES_3Dvar系统中添加雷达径向风预处理模块以及雷达径向风同化模块(包含传统观测算子与改进算子)。对GRAPES_3Dvar系统中雷达同化算子进行正确性检验后,利用该系统对2014年6月6日03时(UTC)北京南郊多普勒雷达径向风资料进行同化试验,分析不同观测算子对于初始场以及降水模拟的影响。研究结果表明,同化雷达径向风资料加强了对流系统低层中小尺度辐合辐散信息,同时综合分析风场的径向分量与切向分量,改进算子对于初始场的调整效果优于传统观测算子。对比分析累计降水模拟,采用改进算子的结果在能够准确模拟出降水雨带的位置和量级的同时极大程度地抑制了虚假降水的范围,降水评分也较好地验证了改进观测算子的优越性。     

基于WRF模式的一种台风人造涡旋构建方案

为了使台风路径的数值预报更加精确,本文对人造(Bogus)涡旋构建方案进行了改进,形成了一种新的Bogus方案.该方案直接采用台风外围的风圈观测信息,并成功地植入到WRF(weather research and forecasting)模式中.本文利用该方案,选取2011年9号台风"梅花"这一典型案例展开讨论,结果表明:1)新构造的台风切向风廓线更加真实地反映了台风风场的实际情况;2)新的Bogus方案对台风中心位置的预报,更有利于对台风路径的预报;3)台风内核风场强度,对其非对称结构起到关键的作用,直接影响对台风路径的预报.     

地震触发砂土液化总应力判别法——以北京密云水库白河主坝震害为例

在二维应力状态下，地震在土体中不仅产生水平剪应力τvh，而且引起一般情况不可忽略的竖向动正应力σv及水平动正应力σh，在研究地震触发砂土液化的应力条件及液化判别方法时尖考虑这三种动应力的联合作用，本文基于莫尔－库伦强度准则，采用总应力方法，能够考虑地震动水平剪应力τvh，竖向动正应力σv及水平动正应力σh共同作用的砂土液化判别准则，并且经北京密云水库白河主坝震害为例，说明了这种液化判别准则的有效性及其使用方法。     

曲线坐标系下的块体运动与应变模型研究

本文建立了顾及地球扁率和局部切标架随点变化特性的椭球坐标系下的刚体运动模型和块体运动与应变模型,以及球坐标系下顾及局部切标架随点变化特性的严密的块体运动与应变模型,分析了球坐标系下块体运动与应变模型及椭球坐标系下的块体运动与应变模型间的差异;通过计算具体讨论了地球扁率和曲线坐标系的局部切标架随点变化特性对欧拉矢量与应变张量的影响.结果表明：地球扁率对刚体欧拉矢量和应变参数的影响甚小,具体计算时可以不予考虑,但曲线坐标系的局部切标架随点变化特性对两者的影响较大,在建模过程中需要顾及,常用的Savage模型需要修正.     

基于沿主光轴方向摄影立体像对的相对定向与核线排列

由于沿主光轴方向摄影立体像对的交会角小、精度低,在常规的、面向测图的摄影测量均不采用。然而在火星运载体“着落”时的定位,移动测图、隧道摄影测量,特别是行走机器人视觉等实际应用中都会出现沿主光轴方向拍摄的序列影像,对沿主光轴方向的前后视立体像对的摄影测量的基本问题:径向差、切向差(相当于常规摄影测量中的左右视差、上下视差);相对定向;核线的排列等进行讨论,并进行实验验证。     

大规模压气储能洞室稳定性和洞周应变分析

地下储气构造物是压气储能(CAES)电站选址的决定因素,其中人工开挖的硬岩洞室因其受地质构造限制小、适应范围广而备受关注。针对压气储能地下洞室方案选型和密闭性要求,选择了典型的洞室埋深(200、300、500 m),考虑不同的洞室形式(隧道式和大罐式)和洞室尺寸,采用Abaqus有限元软件计算出高内气压下压气储能洞室围岩的塑性区和洞周应变。通过分析开挖后和充气后两个工况下围岩的受力和变形特征,获得合适的洞室形式。当围岩级别为Ⅱ级、内压为10 MPa的情况下,埋深为300 m的圆形洞室和大罐式洞室稳定性较好,该埋深下6 m直径圆形洞室最大洞周应变为7.55410??,容积为5 310 m大罐式洞室最大洞周应变为5.54410??,以上值都在一般橡胶类高分子密封材料的正常工作范围内,这为密封材料在不同温度下的延伸率和耐久性研究提供了基础数据。