多相离散随机介质模型及其探地雷达波场特征研究

沥青混凝土是由骨料、沥青胶浆、空气按照一定的体积百分比混合而成的多相非匀质混合物,其骨料、沥青胶浆和空气的体积不等、形状各异、介电特性不同、空间位置随机分布,具有明显的多相、离散、随机介质特征.本文基于随机介质模型理论,(1)测量与统计了介电常数在典型沥青混凝土芯样空间上的随机分布统计特征;(2)估算了沥青混凝土介质的自相关函数及其特征参数(自相关长度、自相关角度等),确定其随机介质类型;(3)提出了量化约束下的多相离散随机介质建模算法,以混合型椭圆自相关函数为基础,构建了不同粗糙度因子的多相离散随机介质模型;(4)构建了不同空隙率的多相离散随机介质模型,正演模拟与对比分析了探地雷达波在均匀介质、连续型随机介质和多相离散随机介质中的传播特征.结果表明:多相离散随机介质模型不仅描述了沥青混凝土的多相、离散与空间随机分布统计特征,而且进一步描述了其各组成物质体积百分比,能更全面、准确地描述沥青混凝土的介质特征,同时也为描述其他类似材料或介质提供了新的方法和途径;在多相离散随机介质模型中,探地雷达波散射强烈,随机、无序传播的散射波相互叠加干涉,形成了明显的随机扰动和"噪声",致使异常体反射波扭曲变形、不连续,降低了探地雷达回波的信噪比和分辨率.研究探地雷达波的随机扰动特征与多相离散随机介质模型参数之间的关系,将为定量评价多相离散随机介质的属性参数提供参考和帮助.     

一种方向和度量关系组合描述模型

为在统一的框架下研究方向和度量关系,在改进的锥形模型表达方向关系、定性度量关系表示的基础上,本文提出一种新的方向和度量关系组合描述模型。在对方向关系和度量关系定性描述基础上,采用7×7的矩阵和简化后的3×3的矩阵,分别表达方向和度量关系组合模型,并对组合模型的取值范围和数量进行分析。在方向和度量关系组合模型基础上,定义了组合描述模型的5个有效性规则,用于排除不可能的组合关系;设计了方向和度量关系组合描述模型的实例,用于验证模型的有效性。方向和度量关系组合描述模型将方向关系和度量关系有机地结合在一起,提高了空间关系描述的准确性和有效性。     

粒间胶结接触力学特性的三维试验研究

为实现结构性砂土离散元接触模型合理性的三维试验验证,设计了一套可用于三维半球形理想胶结颗粒成型及实现不同加载条件下的接触力学特性测试装置,制备了一定胶结尺寸的环氧树脂半球形颗粒胶结试样,在一系列辅助加载装置中初步开展了不同加载条件（拉伸、压缩、剪切、弯转、扭转）下的力学性能测试。结果表明,该装置可用于实现三维情况下胶结颗粒接触力学特性测试;不同加载条件下的实测试验结果与二维试验成果基本一致;峰值剪切、弯矩、扭矩随着法向荷载的增大呈现先增大后减小的趋势,存在一个相同的临界法向荷载。     

基于压缩感知的Curvelet域联合迭代地震数据重建

由于野外采集环境的限制,常常无法采集得到完整规则的野外地震数据,为了后续地震处理、解释工作的顺利进行,地震数据重建工作被广泛的研究.自压缩感知理论的提出,相继出现了基于该理论的多种迭代阈值方法,如CRSI方法（Curvelet Recovery by Sparsity-promoting Inversion method）、Bregman迭代阈值算法（the linearized Bregman method）等.CSRI方法利用地震波形在Curvelet的稀疏特性,通过一种基于最速下降的迭代算法在Curvelet变换域恢复出高信噪比地震数据,该迭代算法稳定,收敛,但其收敛速度慢.Bregman迭代阈值法与CRSI最大区别在于每次迭代时把上一次恢复结果中的阈值前所有能量都保留到本次恢复结果中,从而加快了收敛速度,但随着迭代的进行重构数据中噪声干扰越来越严重,导致最终恢复出的数据信噪比低.综合两种经典方法的优缺点,本文构造了一种新的联合迭代算法框架,在每次迭代中将CRSI和Bregman的恢复量加权并同时加回本次迭代结果中,从而加快了迭代初期的收敛速度,又避免了迭代后期噪声干扰的影响.合成数据和实际数据试算结果表明,我们提出的新方法不仅迭代快速收敛稳定,且能得到高信噪比的重建结果.     

Simulation of scree‐slope dynamics: investigating the distribution of debris avalanche events in an idealized two‐dimensional model

We present a two‐dimensional model of the development of scree slopes using the discrete‐element method. We concentrate on the dynamics of the accumulating debris at the cliff foot rather than on the failure modes of the cliff‐face or shape of the underlying rock surface. The evolution of this unconsolidated material is intermittent and systematically changing over time, with an early high disturbance regime, dominated by a characteristic event size (where 65% of particles in the debris are in motion to some extent), replaced at later times by many shallow slides interspersed with infrequent large events that involve motion through almost the full scree depth. These large slides lead to a stratigraphy in which the layers of material are stretched almost horizontal near the base of the slope. The scree surface thus shows a gradient in age with most recent rock‐fall close to the cliff and the oldest rock‐fall debris outcropping at the foot. The final surface slope tends to show little curvature, and the final mean slope is well correlated with the angle of internal friction of the particles, although the change is very small over a wide range of friction angles [final slope (in degrees relative to horizontal) ~ 0.043 × internal friction angle + 17.49, with a correlation coefficient of 0.89, p‐value 0.0001]. Some weak size‐segregation of the debris is found, but this seems to have little to do with individual particles bounding down the slope. The shape of the rock core agrees largely with the analytic forms given by Fisher–Lehmann and Bakker–Le Heux expressions, but the original simple Fisher quadratic can give the best fit. Overall the evolution shows a remarkable insensitivity to the model parameters, suggesting that the controls on dry scree‐slope evolution are primarily geometric in character. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

考虑发育薄弱区对管涌发展影响的数学模型研究

为了揭示发育薄弱区对管涌发展的影响机制,进行了管涌砂槽模型试验和颗粒流数值模拟,建立了3组模型,以研究孔隙通道的空间发育对颗粒运移过程的影响,分析了土体内部细颗粒运移引起管涌破坏的动态过程。根据数值模拟结果,分析了管涌发展过程中试样细观及流体的变化规律,并与砂槽模型试验结果进行了比较,模拟与模型试验结果较吻合。结果表明,薄弱区越发育,压力分布调整的趋势越强,颗粒运移的趋势相应增加,达到破坏需要的时间越短。数值模拟获得的临界水力梯度与室内试验以及理论分析结果均比较接近,证明了采用颗粒流程序研究管涌问题是合理的,对研究存在薄弱区的砂土管涌现象具有明显的优势和广阔的应用前景。所揭示的结果有益于管涌机制的更深入研究。     

含双裂隙岩石裂纹演化机理的离散元数值分析

采用离散单元法探讨了预制双裂隙岩石的裂纹演化机理。用近期从试验资料提取的无胶结厚度含抗转动能力的岩石微观力学模型和相应的离散单元法商业软件,模拟了含不同预制倾角的双裂隙岩石试样在单轴压缩作用下裂纹的扩展与贯通规律,揭示了裂纹演化的宏微观机理。同时,将离散元法DEM岩石试样的裂纹的扩展和贯通规律以及强度特性与室内试验结果进行了比较分析。结果表明,预制裂隙之间以及端点处的拉应力集中是导致裂隙岩石破坏的主要原因,且DEM数值试验得到裂纹的演化规律与室内试验结果较为一致。含30°的预制裂隙的岩石试样最容易起裂,含75°的预制裂隙的岩石试样最困难起裂,造成此种现象的原因可能是裂纹在垂直于主应力方向上的长度不同导致试样受拉区域大小不同。     

对文化微空间的感知与认同研究——以广州太古汇方所文化书店为例

自20 世纪70 年代以来,经济文化全球化成为微空间生产与重构的重要动力。而随着生产方式和生活方式的改变,以符号和审美消费为主的后现代消费社会范式的崛起,促使文化成为行就消费空间的主要手段之一。广州方所文化书店就是在这样的背景下催生的新生事物。贴上文化标签后的方所文化书店,一反实体书店在现代消费社会中逐步被边缘化的窘境,出现伊始就受到各界的广泛关注。研究剖析了方所文化书店这类实体书店文化身份的展演（performance）,并对消费者的感知与认同进行了解读。结果显示,通过经营者对文化手段的操纵,方所文化书店被形塑成一个世界文化的微观缩影,同时也成为一个具有尊贵与典雅特质的文化新空间。而消费者通过对实体微空间的环境、商品文化及人群品质的感知,也认同了这种新的文化消费空间。实体书店在标签化的文化表征与文化变迁中完成自我救赎,同时也被消费者重新认同。     

基于人工神经元网络的空间知识表达与推理方法研究

分析了智能决策支持系统的结构,通过比较指出了基于符号的知识表达与推理方法的不足,阐述了基于神经网络的知识表达与推理的方法,并认为神经网络方法可作为智能空间决策支持系统中符号方法的替代或补充,并通过实例验证了基于神经网络的不确定空间知识表达与推理的有效性.     

Dynamic responses under the excitation of pulse sequences

This paper studies the dynamic responses of SDOF system under pulse-dominant excitations. The purpose of the study is to prepare for scrutiny of some near-field pulse-dominant ground motions and their potential to cause structural damage. Extending the single pulse dynamics, we consider the effect of pulse sequences. This kind of excitation was particularly obvious in some of previous earthquakes such as Northridge (1994) and Chi-Chi (1995). Based on the duration,peak and rise and decay era of the main pulse as well as its relationship with the predecessor and successor pulses, we propose a classification for the pulse sequences. Consequent studies have been carried out for acceleration, velocity and displacement response spectra of the main pulse with either a predecessor or a successor pulse. The analysis also includes general response behaviors in different fundamental period segments and special aspects of response at certain points (e.g., the corresponding peak points).