边坡全维度监测技术与模型试验研究

中国是世界上地质灾害最严重的国家之一,其中滑坡常年位于各类地质灾害首位,因此对滑坡灾害进行深层次的研究至关重要。边坡工程常常会受到人类工程活动与自然地质作用叠加效应的影响,从而增加了对边坡变形失稳机理的科学认知难度。为精准掌握边坡状态信息与变形失稳过程,可通过建立全维度的监测体系以实现边坡状态信息的动态解译与表征,据此获得更加精准、可靠、直观的边坡稳定性评价依据。文章围绕边坡破坏模式及典型边坡监测技术,在厘清边坡变形演化过程的基础上,对边坡“天—空—地—体”一体化监测技术体系进行了全面分析;概述性总结了基于DFOS的边坡监测技术,重点阐述了基于DFOS的边坡多源多场监测研究思路与实施路径;系统性梳理了基于典型监测技术与DFOS技术的边坡物理模型试验研究过程与结果,以期为开展边坡加固方案设计与防灾减灾控灾提供重要的参考依据。

新能源场站电力二次系统安全预警方法研究

新能源场站电力二次系统设备较多。其安全预警性相关数据存在明显高维性、复杂性的特点,不利于电力二次系统安全预警的效率和精度计算,导致预警性能较差。为此,提出新能源场站电力二次系统安全预警方法。采用拉普拉斯映射方法降低新能源场站电力二次系统的电力数据维数,将高维数据源空间中的初始电力数据映射至低维子空间。分别计算在x、y、z方向上电力数据的行向量和对角权值,获取优化数据,为系统安全预警提供训练样本。从波动程度、时间序列变化趋势和能量随机分布特点三个角度,提取电力数据安全预警特征,并输入到K-means聚类算法中,以确定特征聚类中心、实现安全预警。试验结果表明:所提方法预警效率、预警精度较高。

反复短时工作制下密封电磁继电器瞬态热分析仿真

为计算反复短时工作条件下电磁继电器温度场分布及其影响因素,提出了一种新的计算模型——填充层法,通过修改填充层材料参数即可用一个网格剖分模型模拟触点分断与闭合两种状态。运用Ansys软件对继电器进行了反复短时工作制下的瞬态温度场计算,根据结果总结出了瞬态温度场的分布规律和影响因素;同时得出了继电器内部主要热源与电流等级的关系;最后,提出了一种减小继电器温升的优化方法。

计算分层介质中位错点源静态位移场的广义反射、透射系数矩阵和离散波数方法

本文将计算合成地震图的广义反射、透射系数矩阵和离散波数方法应用于静态问题,给出了分层介质中位错点源产生的静态位移场的计算方法。该方法保留了反射、透射矩阵方法的原有优点,通过将数值结果与解析解的对比表明,该方法具有较高的数值精度,可用于研究地震断层活动造成的地表形变。

磁源边长大小对电磁场扩散速度影响规律研究

全空间电磁场扩散速度计算的准确性,直接影响矿井瞬变电磁法探测结果的精度。基于电磁场全空间"双烟圈效应"理论,建立了全空间电磁场扩散速度数学模型。对不同边长磁源回线中心电磁场扩散速度进行了对比分析,并对巷道底板三层地电模型全空间理论视电阻率曲线进行了时深转换,结果表明回线边长大,较早时间段回线中心扩散速度大,但衰减速度快,影响浅部地层探测能力;较晚时间段,不同边长磁源回线中心扩散速度趋于相等,说明边长大小对深部地层探测能力影响小。提出了较早时间段电磁场扩散速度校正系数,改进了磁源回线电磁场扩散速度数学模型,为实际探测工作中磁源回线边长大小的选择提供理论依据。

海洋空气枪点震源阵列优化组合设计与应用

应用气枪震源子波模拟软件,通过不同气枪阵列组合的震源子波模拟试算进行海上宽方位地震数据采集的点震源阵列设计。阐述了阵列组合对于点震源阵列优化设计的意义;分析了阵列间距和沉放深度对子波模拟结果的影响;针对渤海某工区海底复杂断裂带中、深层目的层成像问题,并结合BH518震源船的实际生产条件,设计了四子阵非对称分布点震源阵列并选出其最优阵列参数,使得其激发的远场子波在子波性能、频谱质量和能谱分布上达到各方面兼顾。将此点震源阵列应用于研究工区的地震采集试验,所获资料的最终成像效果得到显著改善,表明所设计的四子阵非对称分布点震源阵列是适用于实际宽方位地震资料采集作业的较优点震源阵列。

兴都库什及邻近区域空间应力场特征及其构造意义

兴都库什及邻近区域地处印度洋板块和欧亚板块碰撞带的西缘,是大陆内部中源地震最为活跃的区域,各种数据均显示出该区域有着十分特殊的现象.本文从地质构造、地震分布特征、震源机制解、应力场等方面进行初步分析.结果表明,不同的深度应力场方向表现各不相同,不同的区域震源机制特征各异,尤其是正断层性质地震在北东向表现出了线性展布.通过构造模拟认为该区域可能是在地壳的碰撞、推挤、俯冲作用下出现的褶皱,由于地层倒转嵌入,从而形成了多层位地震密集现象.同时在推挤、拖曳的过程中形成了一条深度约100 km以下的北东向的拉张性破裂.

均匀半空间瞬变电磁场直接时域响应数值分析

近源时域电磁场具有信号强、探测深度大和精度高等优点,但传统瞬变电磁场理论中偶极子近似在近源区会引起较大误差,推导瞬变电磁场直接时域解析式是解决这一问题的关键.本文在点电荷微元假设下通过时域格林函数,采用分离变量等方法推导出了上半空间一次有源波动场和反射波的时域解析式和下半空间二次无源波动场的时域解析式,结合均匀半空间瞬变电磁场的边界条件给出了均匀半空间瞬变电磁场的直接时域解析式,进而利用第一型曲线积分,通过沿回线源叠加推导出圆回线源在瞬变电磁场中的直接时域解析式.然后在半空间表面上,与传统的电偶极源假设下的表达式作了比较.数值结果表明两者在远源区的计算结果相差甚微,而近源区则存在很大误差.本文利用真正点元(点电荷)严密推导给出的均匀半空间表面上瞬变电磁场的直接时域解析式适用于全场区探测,克服了偶极子假设下只适用远场区的不足,为瞬变电磁法的进一步发展和实际勘探提供了新的理论基础.

基于多源数据约束的成矿动力学模拟——以宁芜盆地钟姑矿田典型矿床为例

数据驱动是大数据分析的特点之一。成矿过程的数值模拟即采用数据驱动方式，在基本的物理化学方程及地质模型基础上，通过定量的手段，模拟不同阶段、不同条件下成矿系统的演化过程，从而能够更深入、直观的讨论各种地质要素对成矿系统的影响，验证已有的成矿理论，获得新的认识。姑山铁矿床和杨庄铁矿床是宁芜火山岩盆地钟姑矿田内的典型矿床。前人研究显示，杨庄铁矿床为典型的充填一接触交代型热液矿床，而姑山铁矿床目前在成因上仍存在争议，存在岩浆成因和热液成因等多种观点。为了更好的对比和了解姑山铁矿床和杨庄铁矿床的成因及成矿过程，本文基于多源数据的综合解译剖面，采用力一热耦合数值模拟方法对与热液矿床密切相关的扩容空间的形成机制和特点开展研究。模拟结果显示，姑山铁矿床和杨庄铁矿床可能分属不同的成因类型；随着岩体的逐渐冷却，杨庄铁矿床内岩体和地层接触带会出现明显的扩容空间，可为成矿流体的汇聚及矿质的沉淀提供良好的条件，有利于热液矿床的形成；而姑山铁矿床内岩体和地层接触带只有局部区域出现扩容空问，同时体应变数值较小且形态变化大，并不利于大规模的流体汇聚及矿质的沉淀，姑山铁矿床可能主要为岩浆成因，并受少量热液的叠加改造。

一种新的SAR图像目标检测方法

基于统计特性的恒虚警率(CFAR)算法和小波多分辨率分析方法很难检测到微弱的、小的和隐藏的目标。合成孔径雷达(SAR)成像机理是相干成像,相干相位信息为目标的检测提供了可能性。从相干成像机理出发,结合恒虚警率和背景杂波分布模型,提出了一种新的SAR图像目标检测算法,即相干性CFAR目标检测算法,并且针对图像相干源提出了亚像元空间域源算法。实验证明,该方法是可行的、有效的,有利于SAR图像的理解和应用。

三维层状黏弹性半空间中球面SH、P和SV波源自由场

采用刚度矩阵方法结合Hankel积分变换,求解了层状黏弹性半空间中球面SH、P和SV波的自由波场.首先,在柱坐标系下建立层状黏弹性半空间的反轴对称(柱面SH波)和轴对称(柱面P-SV波)情况精确动力刚度矩阵.进而由Hankel变换将空间域内的球面波展开为波数域内柱面波的叠加,然后将球面波源所在层的上下端面固定,求得固定层内的动力响应和固定端面反力,将固端反力反向施加到层状黏弹性半空间上,采用直接刚度法求得固端反力的动力响应,叠加固定层内和固端反力动力响应,求得波数域内球面波源动力响应.最后由Hankel积分逆变换求得频率-空间域内球面波源自由场,时域结果由傅里叶逆变换求得.文中验证了方法的正确性,并以均匀半空间和基岩上单一土层中球面SH、P和SV波为例分别在频域和时域内进行了数值计算分析.研究表明基岩上单一土层中球面波自由场与均匀半空间情况有着本质差异;基岩上单一土层中球面波位移频谱峰值频率与场地固有频率相对应,基岩面的存在使得基岩上单一土层地表点的位移时程非常复杂,振动持续时间明显增长;阻尼的增大显著降低了动力响应的峰值,同时也显著减少了波在土层的往复次数.

大空间温度场预测模型与实验分析

介绍国内三个大空间温度场预测模型。通过在某高大钢结构厂房内进行大空间小功率油池火实验,得到火焰正上方4.0m和7.5m处的温度变化情况。将实验结果与三个预测模型的预测结果进行对比,结果表明:三个模型都能较好地预测出火源正上方4.0m处温度变化的趋势;只有张国维公式给出了火灾全过程预测;薛素铎公式能够很好地展现增长阶段到稳定阶段的过渡过程;对7.5m处的预测结果偏差较大;三个公式都对最大温度值有较强的依赖性。

漳州地震台阵背景噪声的特性研究

对2007年10～12月在福建省漳州地区进行的勘址观测数据进行了分析，采用了均方根、功率谱、相干函数等方法对漳州地区的地震背景噪声水平进行了研究。研究结果表明，漳州台阵内环半径参考值为510m，外环半径参考值为1700m。滨临海边的台阵勘址测点噪声水平偏高，并在1．5、5．0Hz处发现明显噪声源。1．5Hz噪声源主要来自水库地区的大风引起的水波，5．0Hz噪声源来自台阵场地东北方向的发电厂。

大庆地区地埋管地源热泵对土壤温度场的累年影响

为研究适宜大庆地区地埋管地源热泵系统的运行方案,利用TRNSYS软件模拟了大庆地区某建筑的全年动态负荷和地埋管地源热泵不同运行模式、不同地埋管间距情况下土壤温度场及系统COP。模拟结果表明,大庆地区土壤温度恢复速率为0.45℃/月,在考虑土壤温度自身恢复和经济性的情况下,该地区冷热负荷相差25倍的建筑的地埋管间距应设置为6 m。若在类似大庆的严寒地区使用地埋管地源热泵系统对建筑供暖供冷,应适当增加地埋管间距并增加辅助装置来消除土壤热失衡。

扁平型空间内火灾顶棚射流温度特性

为研究扁平型空间火灾顶棚射流特性,在一长15 m、宽11 m、高4.6 m的扁平空间内进行了实验与数值模拟,空间内强制通风对火源热释放率为100~500 kW的火灾顶棚射流温度变化影响。研究发现了空间内通风、障碍物和门开口都会对顶棚射流温度产生扰动;通风对顶棚射流降温作用在火源热释放率小于200 kW的火灾场景和远离火源的区域更明显,而通风对上壁面附近最高温度所在位置并没有明显的影响;同时,通风并未改变顶棚射流以近似指数形式降低的规律,但会加速温度的下降速率,可使温度衰减系数最大提高近2倍。

大华北地区地电前兆时空特性研究

文中较系统地研究了大华北地区单个地震的地电前兆场时空静态特征与成组地震的地电前兆场时空动态特征。在距震中200—500km范围内、相对集中的、中短期地电前兆趋势异常可能属孕震区的源兆。而在更大范围(近千公里)局部分散的临震前数十天内或某些中强地震前的地电短期前兆,可能属区域构造应力场兆。远震区临震异常的出现早于近震区。

基于四阶累积量的近场源时-空域三维参数估计法

研究了近场源的频率方向角距离的三维参数估计问题,并针对已有方法估计精度较低的问题,提出了一种利用四阶累积量和信号的空域和时域信息估计信源的频率方向角距离参数的方法。该方法扩展了阵列的孔径,提高了算法的估计性能。仿真实验证明,当信噪比为0时,该算法仍然能够正确估计信源的参数。

地埋管地源热泵土壤温度场实验分析

利用地埋管地源热泵实验系统,研究了地埋管地源热泵在冬季供暖和夏季制冷工况下,埋管间距分别为5.65m和4m情况下,地下土壤温度随时间的变化;在夏季制冷工况下,对比了两种埋管间距下,地埋管热干扰现象对热泵机组运行效率的影响;研究了夏季制冷工况下,埋管间距为5.65m时,热泵采取间歇性运行方式下地下土壤温度随时间的变化。结果显示,埋管间距为5.65m时,周围土壤温度变化幅度较小,地埋管换热器换热效果更好,比埋管间距为4m情况下约节能13%;与连续运行方式相比,间歇运行方式下热泵机组的运行效率约提高7%。

封闭空间内热源的温度场模拟实验研究

为解决机组舱封闭空间内热源的通风散热问题,我们利用FLUKE数据采集系统和MATALAB软件,对其模型进行了温度场数据采集与处理的模拟实验研究,其结果为机组舱的结构设计提供了依据。

不同多孔介质及地下水源热泵运行方式对采能区热贯通的影响

为研究不同多孔介质对地下水源热泵采能区温度场的影响,建立了地下含水层水-热耦合模型,对地下水源热泵在5种多孔介质条件下运行时地下温度场的变化进行了模拟分析,根据发生热贯通的时间及回灌水的温度扩散程度提出了合理井距和优化运行模式。结果表明:在地下水自然横流自抽水井一侧流向回灌井的条件下,细砂最易发生热贯通,其次为中砂、中粗砂,粗砂和砂砾最不易发生热贯通;回灌水热影响半径随着渗透系数增大而减小的明显程度由大到小为粗砂、中粗砂、砂砾、中砂、细砂,但砂砾热影响半径明显小于其他多孔介质;由拟合曲线可得出不同多孔介质在不同渗透系数下的合理井距;以大温差小流量模式运行有助于缓解或避免热贯通,多孔介质为细砂时优化效果更为明显。