Transient and permanent shear strains in a building excited by strong earthquake pulses

Nonlinear waves in a building with bi-linear constitutive law are described for excitation by vertically propagating S-wave pulses. Conditions that lead to the nonlinear deformation are described in terms of dimensionless amplitudes and wavelengths of these pulses. It is shown that a building can fail during the first passage of the incident wave (during a time shorter than the travel time from the bottom to the top of the building). Peak amplitudes of (1) transient strains, (2) permanent strains, and (3) the peak ductility in the building are described in terms of (a) the amplitudes of incident pulses and (b) the places where the pulses occur in the building.     

保温水泥在中低温地热井中的应用及建议

中低温地热资源开采过程中井口水温较储层温度明显降低,资源浪费严重.本文提出在固井过程中引入保温水泥的方法,以期提升井口水温和地热资源利用效率.选用多层圆筒传热模型,模拟计算了保温水泥在不同使用条件下的保温效果.结果表明,保温水泥的使用能明显提高热水达到抽水泵的温度,且井径越大、井底温度越高、井深越大、使用开次越多,保温...     

地面气旋影响下两次华北暴雪（雨）过程分析

利用GRAPES模式、常规观测和NCEP再分析资料对2010年1月3日和2012年11月3日两次气旋影响华北地区的暴雪（雨）天气过程的形成机理进行对比分析。结果表明：两次暴雪（雨）过程中降水落区与地面气旋的相对位置有较大差别,“0103”过程发生在气旋的东部,“1103”过程发生在气旋的北部。通过检验,GRAPE模式能较好模拟两次降水的落区。通过数值模拟结果分析造成这种落区差异的原因。从热力方面来看,气旋的热力性质不同,“0103”过程一直保持暖心结构,“1103”过程冷空气不断被气旋卷入,使气旋逐渐变为冷心结构,造成冷暖空气相互作用方式不同。另一方面,“0103”过程冷暖空气的交汇发生在气旋与高压系统之间,且在气旋中心附近形成锢囚;而“1103”过程发生在气旋内部,过程的锋面系统由北向南倾斜。另外,“1103”过程水汽是被近地层气旋不断卷入;从风场垂直分布来看,两次过程发生前均有近地面层偏东风的建立,结束时均伴随着中低层系统过境,风向由南风转为北风,但降水过程中风场的演变明显不同。     

Using a thermal tracer to estimate overland and rill flow velocities

Flow velocity is a basic hydraulic property of surface flows and its precise calculation is necessary for process based hydrological models, such as soil erosion and rill development models, as well as for modelling sediment and solute transport by runoff. This study presents a technique based on infrared thermography to visualize very shallow flows and allow a quantitative measurement of overland flow and rill flow velocities. Laboratory experiments were conducted to compare the traditional dye tracer technique with this new thermal tracer technique by injecting a combined tracer (heated dye) into shallow flowing surface water. The leading edge tracer velocities estimated by means of infrared video and by the usual real imaging video were compared. The results show that thermal tracers can be used to estimate both overland and rill flow velocities, since measurements are similar to those resulting from using dye tracers. The main advantage of using thermography was the higher visibility of the leading edge of the injected tracer compared with the real image videos. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

利用独立分量分析进行火山灰云遥感检测

火山灰云不但引起全球气候和环境系统的重大变化,而且还会威胁航空安全。热红外遥感技术为检测火山灰云提供了新手段,但是遥感数据自身的冗余和波段相关性大大降低了火山灰云的检测精度。独立分量分析(Independent Component Analysis,ICA)能够实现遥感数据的去相关和消除冗余,在火山灰云检测中具有一定的潜力。通过探索火山灰云的物理、化学性质,文中以2010年4月19日冰岛艾雅法拉(Eyjafjallajokull)火山灰云MODIS图像为数据源,在对MODIS数据进行主成分分析处理的基础上,利用ICA进行火山灰云检测。结果表明:ICA能够较好地从MODIS图像中获取火山灰云信息,所得结果与美国地质调查局标准光谱数据库和火山灰云SO2浓度分布具有较好的一致性,取得了较好的检测效果。     

地震断层带流体作用的岩石化学-物理响应——来自矿物学、岩石化学、岩石物理学的启示

地震断层带是壳内深部流体的通道。流体与地震破裂带内的岩石相互作用导致其具有与地壳完整岩石完全不同的特性,包括其矿物成分、化学成分、粒度分布、孔隙度、渗透性和弹性等方面,这些特征可以视为流体与地震断层带相互作用的响应。深入研究断层岩的岩石化学和岩石物理性质将有助于准确和精细地了解地震断层岩的形成过程,分析地震能量分配,认识物质迁移的方式,解释或约束地震断层带深部探测结果等。文中以汶川地震破裂带内的断层岩为例,研究并总结了地震断层岩的渗透率、孔隙度、纵波速度、粒度分布和矿物组成等特征。结果显示,地震破裂带上的断层岩形成与地震破裂作用有关,但表现出的性质更大程度上烙有间震期流体与断层岩相互作用的印记。汶川地震破裂带上的断层岩本身并不是汶川地震破裂的直接产物,而是多次地震破裂和间震期流体与断层带相互作用的综合结果。此外,还探讨了地震破裂能、地震破裂扩展、围陷波形成及解释的问题。     

青藏铁路多年冻土区普通路基热状况监测分析

基于现场地温监测数据,选取年平均地温不同的监测断面对青藏铁路普通路基的热状况进行分析,包括多年冻土上限变化及其地温变化、下伏多年冻土温度变化、原天然地表附近热收支等方面. 结果表明：在低温多年冻土区,路基下部多年冻土上限均有所提升,且新近形成的人为上限较为稳定,冷季时负温积累显著;路基下伏多年冻土总体热稳定性较好. 而在高温多年冻土区,左（阳坡）路肩下部多年冻土上限多表现为下降,右（阴坡）路肩下部多年冻土上限有升有降,但是新近形成的上限均温度较高且有进一步升温的趋势;与天然场地地温相比,路基下部多年冻土均出现一定的升温. 尤其在高温极不稳定多年冻土区,天然场地多年冻土自身处于吸热升温状态;路基修筑后,下部多年冻土已经出现了融化夹层及双向退化的情况,路基热稳定性较差. 对于普通路基来说,由于青藏高原强烈的太阳辐射及青藏铁路总体走向原因,普通阴阳坡效应显著,左、右路肩下部多年冻土热稳定性差异较大.     

冲击荷载作用下海积软土的动力释水规律研究

通过真三轴试验,研究冲击荷载作用下海积软土的孔隙水压力、轴向变形等动力响应特征。利用热失重法和理论计算法,分析试验前后软土中结合水含量。研究表明,冲击荷载作用前后含水率变幅为15.6%～23.5%,结合水含量变幅为17.6%～29.4%,体积增大系数为2.1%～9.5%,冲击荷载作用下饱和软土的排水固结作用明显;试验前后软土中结合水含量变化较大,冲击荷载作用下软土的动力释水不同于静力作用下的释水规律;影响软土动力释水的主要因素有初始含水率、结合水含量、孔隙比、土的状态、动荷载大小和加载方式等。最后,总结出冲击荷载作用下海积软土动力释水规律和对工程设计的启示,该研究可为动力排水固结法的设计提供参考。     

张家口宣东矿辉绿岩床对煤层气赋存的影响

张家口宣东矿是一个高瓦斯矿井。为了查明矿井煤层气赋存规律及其变化原因,通过大量勘查钻孔及井巷揭露资料,深入研究了辉绿岩体侵入时代、产状特征及空间分布,分析了煤层煤质及煤层气变化规律,探讨了辉绿岩对煤层气的影响。结果表明:宣东矿辉绿岩以岩床形式侵入到侏罗纪下花园煤系中,导致本区异常古地热力场的形成,促使煤层发生区域热变质作用;煤的热演化变质作用是其发生二次生烃演化的直接原因,而这种生烃作用是影响本区煤层含气性的关键因素,它促进了煤层气的形成,且本区煤类及煤层气的分布特征与辉绿岩床的赋存特征很吻合;辉绿岩床形成良好的盖层,封闭了煤层气的逃逸通道,对煤层气的后期保护和富集提供了条件。