不同重力场下静力触探试验离散元数值分析

采用离散元商业软件PFC2D对7种重力场下静力触探试验进行了对比分析试验,以研究高、低重力场下静力触探试验的异同点。数值试验结果表明：不同重力场下土体受静力触探贯入主要影响区域不同,低重力场下主要是上部土体受到影响,高重力场下主要是下部土体受到影响;归一化贯入阻力的最大值和稳定值、归一化球应力和偏应力的最大值均与重力加速度的倒数呈线性关系,均随重力加速度倒数的增加而增大;土体经历了明显的加载、卸载过程,重力加速度越小,加载、卸载现象越明显,同一重力加速度下上部土体加载、卸载程度大于下部土体。     

中国大陆动力学研究内涵与轨迹的思考

大陆动力学已成为21世纪地球科学研究中的热点和中坚,在它面对当今资源、能源、灾害和环境等社会与经济快速发展需求日益增长的同时,是机遇,却也是挑战.因此厘定其研究的内涵和导向是十分重要的.基于多年的研究实践和探索,本文将对以下五个方面进行讨论:1)大陆动力学研究的内涵与界定;2)大陆动力学研究的导向和轨迹;3)大陆动力学研究中地球物理反演结果和解释中的矛盾;4)强化发展学科交叉以构成交叉科学;5)对2011年大陆动力学委员会学术活动的思考.     

汶川地震形成位移场的空间分布

采用Yoshimitsu Okada及Steketee的断裂位错模型和汶川地震现有成果,通过坐标转换和合成矢量的方法将断裂位错模型用于映秀—北川断裂、灌县—安县断裂和北川—青川断裂组成的断裂系统的错动研究中,理论上计算龙门山近断裂地区的水平位移场(包括沿走向和垂直走向方向)和垂直位移场从震源到地表的分布.模型参数源于现有的研究成果和野外实地考察,计算得到的地表位移场与先前研究成果,包括GPS实测数据,具有的近似性表明了模型的正确性.但GPS只能测定地表水平和垂直变形,对于地下变形情况及其分布却无法描述;目前对于地下变形的研究主要基于对大量仪器记录的地震资料进行反演或通过野外观测进行推测;但是反演多集中于空间较大范围,这样虽可阐述断裂运动引起的大范围位移趋势,而对于震源附近空间介质位移的描述却略显粗糙;同时,野外观测误差较大.本文通过理论模型计算汶川地震中近断裂区域(距断裂50km)内的位移及分布.由计算发现在近断裂区域内垂直位移场和垂直走向方向位移场变化趋势一样,幅值都是从震源到地表逐渐减小;沿断裂走向方向的水平位移场从震源到地表逐渐变大,同时计算还表明位移场的变化在断裂上盘比下盘剧烈,余震分布主要集中于断裂上盘,这说明余震分布和位移剧烈程度存在某种相关性.     

关于2×2块矩阵在除环上群逆的注记

针对分块矩阵在除环上群逆的表示,在证明中使用的引理并不能根据所给条件判定得到分块矩阵群逆的存在性,采用举反例的方法说明存在的问题,进而通过在原有题设中添加了一个条件,证明了分块矩阵的群逆存在,从而更正了定理内容。利用一个新引理和分块矩阵的子矩阵的秩之间的关系证明得到2×2块矩阵在除环上群逆表示的一个新的结果.     

晚第四纪中国北方沙地风沙沉积的Zr/Rb比值特征及意义

Zr/Rb比值因不受后期成壤作用影响,在黄土高原黄土堆积中可作为较好的冬季风气候替代性指标。与黄土沉积相比,中国北方沙地的气候变化研究相对较弱,能够敏感反映沙地气候变化的替代性指标仍处于探索阶段。本文选取东亚季风控制区的毛乌素沙地、浑善达克沙地和科尔沁沙地11个典型的风成沉积序列,对Zr/Rb比值及其意义进行了研究。通过全岩样品Zr、Rb元素含量、Zr/Rb比值与平均粒径和>63 μm的粗颗粒百分含量对比分析,发现在毛乌素沙地,Zr/Rb比值与粗颗粒百分含量和平均粒径成正相关关系,与黄土高原的变化趋势相似,可作为冬季风强度的替代性指标。而在浑善达克沙地和科尔沁沙地,虽然Rb含量在砂质古土壤层中随着细颗粒物质的增加而增大,与毛乌素沙地的变化相同;但是,Zr含量也表现出增加趋势,导致Zr/Rb比值变化趋势与毛乌素沙地相反。其主要原因可能是沙地所处的构造地貌单元不同,物源区存在差异。因此,Zr/Rb比值作为冬季风的替代性指标在不同沙地应用需要慎重分析。     

基于工业CT力学实验平台的建立及应用

将工业CT与数字体图像相关法相结合测量物体内部三维变形及应变已发展成为一种新的实验力学方法。本文介绍基于工业CT,自行研制的加载装置和数字体图像相关法(DVC)建立起的力学实验平台,该平台包括基本原理模块、数字虚拟实验模块、原位加载扫描实验模块、变形计算模块和结果输出模块,可以实现单轴压缩、三点弯曲、四点弯曲、点加载及拉伸实验试件内部三维变形场的测量。针对岩石材料与复合材料介绍该平台的应用。      

广州地区蔬菜生产基地有机污染物含量状况及分布

为了解广州地区蔬菜基地有机污染物的分布情况,选取了6个代表性基地进行调查采样,测试分析了表层土壤、蔬菜及灌溉水中15种邻苯二甲酸酯(PAEs)化合物、16种多环芳烃(PAHs)化合物和19种有机氯农药(OCPs)化合物的质量分数及质量浓度.结果表明:在15种PAEs化合物的总质量分数(w(ΣPAEs))中,土壤样品为158.0~4 321.0 ng/g,蔬菜样品为1 134.0~48 576.0 ng/g;水样中15种PAEs化合物的总质量浓度(ρ(ΣPAEs))为632.0~14 271.0 ng/L;就单个化合物而言,以DiBP、DBP、DEHP三种污染物为主,其三项之和占所有PAEs质量分数的97.5%~99.1%;在16种PAHs化合物的总质量分数(w(ΣPAHs))中,土壤样品为28.48~1 121.96 ng/g,蔬菜样品为238.09~1 000.61 ng/g;水样中16种PAHs化合物的总质量浓度(ρ(ΣPAHs))为338.21~1 239.78 ng/L;在19种OCPs化合物的总质量分数(w(ΣOCPs))中,土壤为0.04~71.28 ng/g,蔬菜为1.08~9.18 ng/g.总体上看,各基地土壤中DBP质量分数均超标,多环芳烃类在灵山、花东、黄埔菜地土壤中存在轻微污染,有机氯农药均未出现污染.     

Energy requirement for a working dynamo

There has for many years been interest in finding necessary conditions for dynamo action. These are usually expressed in terms of bounds on integrated properties of the flow. The bounds can clearly be improved when the flow structure can be taken into account. Recent research presents techniques for finding optimised dynamos (that is with the lowest dynamo threshold) subject to constraints, (e.g. with fixed mean square vorticity). It is natural to ask if such an optimum solution can exist when the mean square velocity is fixed. The aim of this note is to show that this is not the case and in fact that a steady or periodic dynamo can exist in a bounded conductor with an arbitrarily small value of the kinetic energy.     

潞安矿区井下地应力测量及分布规律研究

在山西潞安矿区的13个煤矿采用小孔径水压致裂地应力测量装置,完成了60个测点的原岩应力测量工作。实测数据表明：潞安矿区55%的测点最大水平主应力大于垂直主应力,由于受埋藏深度与地质构造影响,矿区内各矿地应力值差别较大,但地应力大小总体上属于中等地应力值;潞安矿区最大水平主应力方向从南到北变化较大,构造应力场呈现出多变的形态。在实测数据的基础上,绘制了潞安矿区地应力分布图;分析了地应力随埋藏深度的变化规律、平均水平主应力与垂直主应力的比值与埋藏深度的关系。煤矿井下地应力测量为井田开拓、巷道布置与支护设计等工程实践提供了可靠的基础参数,提高了工程设计的科学性、合理性与可靠性。     

Percolation losses in paddy fields with a dynamic soil structure: model development and applications

The hydraulic characteristics of the plough pan of paddy fields provide continuous ponding conditions during the growing season and control the water use efficiency in wet rice production. Its saturated hydraulic conductivity K_s, however, exhibits a large spatiotemporal variability as a consequence of a highly dynamic soil structure involving temporary shrinkage cracks. Water flow through the earthen bunds surrounding the fields further contributes to the uncertainty in water flux calculations. The objective of this study was to develop a simple deterministic model with stochastic elements (‘PADDY‐FLUX’) for depiction of deep percolation, and to assess the effect of different water management scenarios on percolation in two channel command areas. Darcy's law is used as the fundamental equation for water flow calculations with the ponding water depth h as a time‐dependent variable. Flux uncertainty is estimated by a Monte‐Carlo‐type implementation. K_s is treated as a random variable of a bimodal probability density function (PDF), which is the weighted sum of two Gaussian PDFs (accounting for a matrix and a preferential flow domain). The weighing factor α is a function of h, reflecting an increasing risk for preferential flow situations after desiccation and the development of shrinkage cracks. Under‐bund percolation is calculated using transfer functions. The results demonstrate that percolation losses increase in the following order: continuous soil saturation < continuous flooding (CF) < mid‐season drainage and intermittent irrigation (MD + II) < mid‐season drainage and continuous flooding. The bunds contribute up to 54 and 17% to total fluxes under CF and MD + II, respectively. Preferential water fluxes are responsible for the major part of water losses as soon as desiccation causes the formation of shrinkage cracks. As a conclusion, continuous soil saturation should be promoted as the least water‐intensive irrigation regime, while intermittent irrigation is recommended only in case that irreversible shrinkage cracks have already developed. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.