基于3D GIS和RS的安徽省地震监测台网电子沙盘制作的实现

针对现有传统沙盘存在的诸多问题,本文结合3DGIS和RS对安徽省地震监测台网电子沙盘的制作方法进行研究,实现了现有遥感图和数字高程模型(DEM)结合的地形三维可视化,完成了研究区域内一、二、三类台站及地形、地貌等的表达和呈现。     

Quantification of braided river channel change using archival digital image analysis

Historical archives of grey‐scale river channel imagery are extensive. Here, we present and test a methodology to extract detailed quantitative topographic data from such imagery of sand‐bed rivers. Extracting elevation information from rivers is difficult as they are characterized by a low relative relief (<4 m); the area of interest may be spatially extensive (e.g. active channel widths >500 m in large braided rivers); the rate of change of surface elevation is generally low except in the vicinity of individual channel banks where the rate of change is very high; there is the complication that comes from inundation; and there may be an added complication caused by blockage of the field of view by vegetation. Here, we couple archival photogrammetric techniques with image processing methods and test these for quantification of sand‐bed braided river dynamics, illustrated for a 500 m wide, 3 km long reach of the South Saskatchewan River, Canada. Digital photogrammetry was used to quantify dry areas and water edge elevations. A methodology was then used to calibrate the spectral signature of inundated areas by combining established two media digital photogrammetric methods and image matching. This allowed determination of detailed depth maps for inundated areas and, when combined with dry area data, creation of complete digital elevation models. Error propagation methods were used to determine the erosion and deposition depths detectable from sequential digital elevation models. The result was a series of elevation models that demonstrate the potential for acquiring detailed and precise elevation data from any historical aerial imagery of rivers without needing associated calibration data, provided that imagery is of the necessary scale to capture the features of interest. We use these data to highlight several aspects of channel change on the South Saskatchewan River, including bar movement, bank erosion and channel infilling. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于不同水压分布的平面滑动边坡稳定性研究

为研究地下水对平面滑动边坡的影响,归纳了平面滑动边坡常见的3种水压分布形式,并阐述了其分布假设的合理性。根据极限平衡理论,采用Matlab编制程序,通过有无张裂缝两个算例,定性与定量分析相结合,就不同滑动面水深、滑动面倾角、坡高、坡顶倾角、裂缝水平夹角等影响因子进行敏感性分析,重点探讨了在不同水压分布时影响因子对边坡安全系数影响的动态演绎规律。研究表明,平面滑动边坡临界倾角可通过极限平衡理论编制程序计算,并考虑地下水得出临界倾角变化趋势,取经验值10%为浮动范围;边坡影响因子对安全系数的影响随着地下水位的升高而变大,其中坡高对安全系数影响显著,坡顶倾角、张裂缝水平夹角和坡顶距张裂缝距离等对安全系数影响不明显。     

层间错动带的强度参数取值探讨

为获得高应力下具有剪切错动历史、延展规模大、组合结构和矿物构成多元化等特点的白鹤滩层间错动带强度值（黏聚力和内摩擦角）,首先介绍了6种错动带试验研究,包括针对错动带泥化软层的环剪试验、高压直剪试验和三轴压缩试验,以及针对错动带复合体的直剪试验、三轴压缩试验和现场试验。综合分析不同试验对象和不同试验条件下获得的错动带强度值,归纳出了错动带黏聚力和内摩擦角与试验方式、加载的法向应力大小、试样特点及含水率之间的关系,并发现白鹤滩错动带强度特性具有典型的组合体结构效应、弱胶结效应、围压效应、水软化效应。在此基础上,提出“原状错动带强度”和“扰动错动带强度”两个概念,并进一步讨论了白鹤滩厂址区原状的和扰动的层间错动带强度参数取值问题。其研究结果可为白鹤滩地下洞室群的安全设计和深部地下工程中同类泥化夹层的力学参数取值提供参考     

反映高程放大效应的爆破振动公式研究

在地形起伏较大的情况下,地形地貌对爆破振动波的传播具有较大的影响。通过分析与爆破振动有关的物理量,运用量纲分析法推导了反映高程放大效应的爆破振动公式。结合现场爆破振动监测,当爆破场地的地形地貌变化较大时,用传统的萨道夫斯基公式预测爆破振动速度误差较大,其平均误差达42%～59%,其他4个常用经验公式预测的平均误差,分别为24%～49%、40%～58%、58%～59%、31%～39%;而采用量纲分析法推导的公式预测爆破振动速度误差较小,其平均误差仅为10%～14%。研究结果表明,通过量纲分析法得到的爆破振动公式能较准确地反映正高程差放大效应。     

长江中下游成矿带及邻区三维Moho面结构:来自人工源宽角地震资料的约束

为深入理解长江中下游地区在中生代成矿的深部动力学过程,对跨越宁芜矿集区地质廊带内的非纵剖面反射/折射地震数据进行动校正和时深转换处理,获得了非纵方向的Moho面深度;联合纵测线和非纵测线上Moho面深度数据,获得了长江中下游成矿带及邻区的三维Moho面深度结构.结果显示宁芜矿集区下方的Moho面整体较浅,约32~34km,华北块体合肥盆地内Moho面整体较深,约34~35km.Moho面深度和区域布格重力异常变化趋势对应良好.宁芜矿集区下方Moho面呈上隆特征,支持长江中下游地区成矿模式中增厚岩石圈发生拆沉、软流圈的上隆及底侵作用等动力学过程.Moho面平行于成矿带走向的变化趋势,预示长江中下游成矿带地壳和上地幔在板块边界发生了NE-SW向的切向流动变形.郯庐断裂带两侧,Moho面深度变化较大,表明地表近陡立的郯庐断裂为深大断裂,深部可能切穿Moho面并延伸至上地幔.     

岩层倾角对顺倾向边坡地震效应的影响

利用FLAC3D软件模拟地震作用下不同岩层倾角的顺倾向边坡,对比坡面峰值加速度放大系数、峰值位移、地震作用结束后坡体剪应变增量的变化规律,探讨岩层倾角对顺倾边坡地震效应的影响。研究表明:(1)在水平地震波作用下,坡面水平峰值加速度放大作用随岩层倾角增大而线性减小;(2)当岩层倾角小于软弱岩层内摩擦角时,坡面峰值位移较小且变化规律受岩层倾角影响不明显,当岩层倾角大于软弱岩层内摩擦角且小于30°时坡面峰值位移增大,大于60°时减小;(3)岩层倾角小于坡角时,残余剪应变增量最大值集中在坡面中下部软弱岩层处,反之,剪应变增量最大值出现在整个坡面并呈弧形区。     

一种基于四元数的三维基准转换简便模型

针对三维空间基准转换的七参数模型参数求解问题,引入四元数来构造旋转矩阵,利用简单的空间几何原理确定四元数的旋转轴、旋转方向以及旋转角度,从而得到较为精确的旋转矩阵初值。再配合较为准确的尺度参数和平移参数近似值代入线性化的观测方程,可快速、准确地确定各转换参数的精确值,提高解算的可靠性和稳定性。实验表明,该算法适用于任意角度的三维坐标转换。     

加权总体最小二乘点云平面拟合定权方法探讨

针对加权总体最小二乘点云数据平面拟合方法中缺少统一定权准则的问题,提出以先验入射角及距离定权两种方法。利用稳健估计构造了基于强度值定权的稳健加权最小二乘、基于先验入射角定权的加权最小二乘与基于距离定权的加权最小二乘3种新的平面拟合算法,并应用于拟合扫描不同反射材质获取的平面点云数据。算例表明,〖JP2〗以距离定权构造的距离加权总体最小二乘法的各项精度指标均优于其他算法,拟合效果最好。     

主应力对巷道交岔点围岩稳定性影响研究

为研究主应力对交岔点围岩稳定性的影响,以某矿为工程背景,建立5组交岔点数值计算模型,研究了交岔点开挖前的扰动应力场偏转规律,并引入点安全系数法研究了主应力和交岔角度对交岔点围岩位移场、扰动破碎区的影响规律。研究结果表明：在交岔点开挖之前,交岔点附近围岩的主应力方向发生偏转,偏转后的应力场类型由σh型变为σv型,交岔点开挖过程中围岩受σv型应力场影响;交岔角（α≤90°）越大,交岔点越稳定;交岔角度相同时,新掘巷道轴向较靠近最大水平主应力方向的交岔点更稳定。交岔点现场实测数据验证了研究结果。