Fully coupled elastoplastic hydro-mechanical analysis of unsaturated porous media using a meshfree method

This paper presents the first application of an advanced meshfree method, ie, the edge-based smoothed point interpolation method (ESPIM), in simulation of the coupled hydro-mechanical behaviour of unsaturated porous media. In the proposed technique, the problem domain is spatially discretised using a triangular background mesh, and the polynomial point interpolation method combined with a simple node selection scheme is adopted for creating nodal shape functions. Smoothing domains are formed on top of the background mesh, and a constant smoothed strain, created by applying the smoothing operation over the smoothing domains, is assigned to each smoothing domain. The deformation and flow models are developed based on the equilibrium equation of the mixture, and linear momentum and mass balance equations of the fluid phases, respectively. The effective stress approach is followed to account for the coupling between the flow and deformation models. Further coupling among the phases is captured through a hysteretic soil water retention model that evolves with changes in void ratio. An advanced elastoplastic constitutive model within the context of the bounding surface plasticity theory is employed for predicting the nonlinear behaviour of soil skeleton. Time discretisation is performed by adopting a three-point discretisation method with growing time steps to avoid temporal instabilities. A modified Newton-Raphson framework is designed for dealing with nonlinearities of the discretised system of equations. The performance of the numerical model is examined through a number of numerical examples. The state-of-the-art computational scheme developed is useful for simulation of geotechnical engineering problems involving unsaturated soils.     

用双三次样条函数和GPS资料反演现今中国大陆构造形变场

将中国大陆现今构造变动视为一种连续的地壳变形,利用双三次样条函数模拟了近期GPS测定的大陆内部及周边地区412个测站速率,反演大陆地区自洽的构造变动速度场和应变率场.模拟结果显示:印度板块与欧亚板块的碰撞、挤压是构成中国大陆内部岩石层水平形变的主要驱动力.印度板块在东喜马拉雅构造结深深插入青藏高原,造成地壳大规模的缩短和抬升.青藏高原东南部的喜马拉雅带、拉萨和羌塘地块以及青藏高原东南边的川滇地区,内部构造活动强烈,其内部的构造变形包含地壳碎片的冲断、褶皱和侧向逃逸.大陆地壳(或岩石圈)的增厚,尤其是喜马拉雅山脉南北向的快速缩短和青藏高原东西向的缓慢拉张,大约吸收了印欧板块会聚量的85%,西藏中东地区东西向的拉张速率达到了(16±2.0)mm/a,且顺时针方向扭转明显.印度板块相对欧亚板块运动的欧拉极为(29.7°N, 19.3°E, 0.392°/Ma);华南地块相对于欧亚大陆向东(102°±7.4°)南的运动速率是(11±1.54)mm/a,华南块体相对欧亚板块运动的欧拉极为(62.25°N, 126.56°E, 0.141°/Ma);塔里木地块相对较稳定,其西部运动速度高于东部运动速度,作顺时针方向旋转.总体上讲,中国大陆运动方向为北偏东呈辐射状,从西部近南北方向的运动转向东部地区东南方向的运动,绕东喜马拉雅构造结有一顺时针方向的旋转.横穿喜马拉雅构造带及青藏内部的南北向压缩速率为(19±2.0)mm/a,横穿西天山构造带的南北向压缩平均速率为(13±1.5)mm/a,横穿东天山构造带的南北向压缩平均速率为(6.0±1.4)mm/a.阿尔金断裂带的左旋走滑速率为(6±1.2)mm/a.     

低轨道人造卫星(CHAMP、GRACE、GOCE)与高精度地球重力场——卫星重力大地测量的最新发展及其对地球科学的重大影响

评述了卫星重力大地测量的最新发展及其对地球科学的重大影响。为了更好地理解地球内部物理构造与海洋动力学，以及大陆，冰川和海洋的相互作用，改善现有地球重力场模型（包括精度和空间解析度）是非常重要的。IUGG等国际组织对此已经强调了很多年。最近，由德国的GFZ（GeoForschungsZentrum)，美国的NASA（National Aeronautics and Space Adminitration)以及欧洲宇航局ESA（European Space Agency)开发研制了最先进的地球监测技术－SST（Satellite-to-Sateilite Tracking)。其主要特点是利用现有的GPS连续追踪新发射低轨道卫星，并由低轨道卫星对地球重力场作精密观测。已经发射和即将发射的卫星有3颗：GHAMP（Challenging Mini-Satellite Payload for Geophysical Research an Application)已经于2000年发射；GRACE（Gravity Recovery and Climate Experimert)定于2002年发射；GOCE（Gravity Field and Steady-state Ocean Cirulation Explorer)计划2004年发射，它们可以统称为重力卫星。载有SST技术的人造卫星的主要目的是获得具有前所未有的高精度和高空间解析度的全球重力场和大地水准面模型，加强人们对地球内部构造的理解并为海洋和气象研究提供更好地参考。上述3个重力卫星工作在有明显区别的不同波谱内，它们有不同的科学应用，仅有一小部分重合。所以，就应用而言它们是完全互补的。它们在地球科学中的应用将是广泛的，特别对于固体地球物理学，海洋学以及大地测量学等领域，它们将会带来革命性的变化，其意义不亚于GPS。     

初轨计算中的病态分析

本文对现有初轨计算方法进行病态性分析与误差分析；研究结果表明：病态对现有初轨算法的影响，主要来源于法方程系数中包含观测误差．系数行列式愈大，定轨精度的损失愈多，当■被随机误差项△μ淹盖时，现有初轨算法将失效．此外，仿真结果还显示：■与△μ的大小还极大地依赖观测弧段的空间位置，当观测弧段包含近站点作为中点时，■最大，而■小，此时定轨精度较高；当观测弧段位于近站点的某一侧时，■小，而■大，此时定轨精度较低，观测弧段愈偏离近站点，病态影响愈大；因而在观测时，应尽量使观测弧段与近站点对称（此时μ值较大），这是提高短弧定轨的一种有效途径．     

关于改进的Encke方法中参考轨道的选择和校正

对于改进的Ｅｎｃｋｅ方法，选择适当的参考轨道是一个关键．然而，对于人造地球卫星长弧轨道计算，目前所给出的几种参考轨道均需要逐段校正，这将给定轨问题带来附加的复杂性．本文将仔细探讨如何选择参考轨道和减少校正次数．     

卫星星座与编队飞行问题综述

卫星应用的日益发展需要由多颗卫星组成的卫星系统(形成各种类型的星座)来替代单颗卫星，这就给卫星轨道力学的应用增加了一些新内容。重点阐述了卫星星座整体结构的演化、卫星星座编队飞行中的星-星相对几何构形及其保持问题，以及星座卫星定轨所涉及的测控方式和天地基网联合定轨问题。这些内容都是卫星星座轨道力学中的重要组成部分。     

SAMPLING REMOTELY SENSED IMAGERY FOR STORAGE,RETRIEVAL, AND RECONSTRUCTION*

A major difficulty in remote sensing is handling the many data from sensors aboard aircraft and satellites. In this paper we identify an optimal procedure for sampling remotely sensed data before their storage or on their retrieval. The procedure depends on spatial correlation in the scene and uses kriging to estimate values that have been lost. An example in which data from an airborne multispectral scanner could be diminished to only about one tenth without serious loss of precision illustrates the method.     

任务轨道设计

本文首先说明太空任务与轨道设计的关系 ,接着介绍轨道的基本性质。从地球重力势的观点看各种常用的绕地轨道 ,包括地球和太阳同步轨道及Molniya轨道。从扰动的观点看常用的星际轨道 ,包括LISA、ASTROD、SOHO轨道。最后对星际轨道设计 ,说明二点边界值问题的数值解法、飞掠星体的应用、最佳化的考虑 ,并用以设计 2 0 1 5年发射的ASTROD初步任务轨道。     

重力插值方法研究

为了根据离散观测数据构制连续空间重力变化图像，分析和讨论了３种数值插值方法，计算结果表明多面函数方法插值精度最高。由于逐步回归分析筛选核函数中心点的计算繁琐，文中提出根据分形理论和Ｓｈａｎｎｏｎ取样定理来确定核函数中心点。对滇西试验场进行模拟试算，插值精度可达到４～５（１０－８ｍｓ－２）。     

Triple diagram method for the prediction of wave height and period

Many formulations have been developed so far to predict the wave height and period from fetch length and wind blowing duration for a constant wind speed. This study aimed to predict wave parameters from fetch length and meteorological factors by using triple diagram methodology based on Kriging principles. Proposed model results were compared with Joint North Sea Wave Project (JONSWAP) model which is used so commonly in the ocean and coastal engineering studies. For the implementation of the methodology hourly wave and wind data were obtained from a buoy located in Lake Ontario. Numerical and graphical comparisons demonstrated that the proposed method outperforms the classical formulation.