崩滑体失稳破坏断裂力学分析

文章基于断裂力学分析,揭示了崩滑体破坏面裂纹尖端在应力场、外界因素作用下产生断裂扩展,其是崩滑体失稳的根本原因。计算归纳了滑动面的I、Ⅱ型、复合型断裂强度因子和扩展角的计算方法,对有效治理崩滑体、防灾减灾有一定的指导意义。     

史前古地震的逆断层崩积楔

断层崖崩积楔也可用于逆断层古地震研究,但逆断层崩积楔更复杂．逆断层崩积楔体亦成三角形,远离断层崩积楔逐渐尖灭;崩积楔楔体垂边有时完全与逆断层接触,有时下段为逆断层,上段为断层崖崩落后的剥离面;崩积楔近断层处及下部砾石、块石增多,砾径增大．从天山山前活动逆断裂－背斜带中的实例出发,研究了逆断层崩积楔的特征,并讨论了其形成过程及其与逆断层的关系．逆断层断层崖形成后很不稳定,首先垮落的崩积物堆积于断层崖下及崩积楔底部,断层崖上部剥离面和早期崩积物顶面共同形成断层崖崖坡,若后期崩积楔物质完全覆盖早期崩积物和剥离面,则会形成由上部剥离面和下部逆断层共同组成折线状的崩积楔垂边,若断层崖上段剥离而未被后期崩积物覆盖,一直处于继续剥蚀过程之中,则崩积楔的垂边只与逆断层相关．一个逆断层崩积楔代表了一次断层错动或一次古地震事件,但逆断层崩积楔的高度常不能真实反映断层垂直错动的幅度．     

上荆江河岸崩退过程的概化模拟

崩岸是上荆江河段河床变形过程的一个重要方面,它与近岸水流冲刷及河岸土体特性等因素密切相关.三峡工程运用后该河段河床冲刷下切显著,导致局部河段的崩岸现象较为突出.本文改进了河岸崩退过程的概化模型,耦合了坡脚冲刷、潜水位变化及河岸稳定性计算模块,并在稳定性分析中考虑了侧向水压力、孔隙水压力及非饱和土体基质吸力的作用.采用该模型计算了2005年上荆江典型断面(荆34和荆55)的崩岸过程,计算结果表明:这两个断面的河岸分别发生6次和4次崩塌,且多发生于洪峰期和退水期;总崩退宽度为27和20 m,且计算与实测的岸坡形态较为符合.最后开展了相关河岸土体参数的敏感性数值试验,分析了土体物理力学特性变化对崩岸过程的影响:河岸崩退次数、宽度总体上随土体抗剪强度及渗透系数的增大而减小,前者基本呈单向变化,而后者还与崩塌时坡脚的冲刷幅度有关;此外潜水位滞后于河道水位的变化特点,降低了退水期的河岸稳定性.     

嫦娥三号月面巡视探测器高精度定位

高精度的定位技术是嫦娥三号月面巡视探测器在月表实施科学探测任务的重要保障,本文提出了适用于月面环境无高精度控制点的立体图像条带网定位方法.首先,在地面控制场中,采用基于控制点的光束法平差方法获得精确的相机标定参数,进而计算出立体相机的摄影基线和相对方位元素.其次,通过像点匹配、前方交会完成图像的立体模型构建,然后根据不同摄站间的连接点序列建立立体图像条带网.依据连接点坐标观测值的权矩阵和扩展正交Procrustes理论,对立体图像条带网的数学模型进行最小二乘平差,直接获得月面巡视探测器的位置与姿态信息.最后在室内试验场内进行了新方法和传统光束法平差方法的对比验证,结果表明新方法在稳定性和计算效率方面优于后者,探测器定位精度相当.在此基础上,新方法应用于嫦娥三号月面巡视探测器的遥操作系统,充分满足了探测器的定位需求.     

基于平行因子分析的信源四维参数联合估计

提出了一种用于近场窄带信源频率、二维到达角及距离四维参数联合估计的新算法. 该方法将通常在数据域和子空间域应用的平行因子分析模型扩展至高阶累积量域, 利用计算的5个高阶累积量矩阵构造三面阵, 分析了该三面阵低秩分解的唯一性, 并从其分解得到的5 个对角阵中联合估计信源参数. 与现有方法相比, 该算法有效减小了阵列的孔径损失, 无须参数配对. 此外, 该算法还可用于远场和近场混合源的参数估计. 仿真结果表明该算法是有效的.     

等离子体源离子注入离子鞘层及鞘层扩展动力学计算方法

综述了近年来国内外对等离子体源离子注入离子鞘层理论研究的进展情况. 介绍了研究离子鞘层扩展动力学所常用的几种计算方法并通过比较指出了其各自的优缺点及适用条件. 通过对一些计算结果的分析指出了在PSII实验中常见的样品表面离子注入不均匀等问题出现的原因及解决办法, 介绍了PSII方法用于柱状长管子内表面改性时的计算结果, 并力图展望今后PSII离子鞘层扩展动力学计算的发展趋势.     

近50年来荆江监利段河床平面及断面形态调整特点

利用近50年来实测水沙及地形等资料,采用河段平均的方法,详细计算了监利段河床平面及断面形态的调整过程,主要包括河道深泓线及岸线变化、平滩河槽形态调整及其与前期水沙条件之间的关系.计算结果表明:上车湾裁弯后监利河段河势调整剧烈,其河段尺度的年均深泓摆幅约为35.1 m/a,20世纪90年代因该河段高水位历时较长深泓摆幅增至45.4 m/a,三峡工程运用后受护岸工程影响该值降至32.8 m/a.2002~2013年监利河段年均崩退速率约为14.3 m/a,岸线累计崩长达15.4 km,其中左岸占64%;荆江门、七弓岭及观音洲河湾的凸岸发生崩退,岸线崩长占河段崩岸总长的43%.目前该河段的曲折系数稳定在2.02,而局部河段——七弓岭河湾的曲折系数随八姓洲狭颈逐步缩窄增至3.82,有发生自然裁弯趋势.监利河段典型崩岸断面的平滩河宽可随水沙条件的改变迅速做出响应,但由于大规模护岸工程的修建,河段尺度的平滩河宽变化不大;断面形态调整主要表现在河段平滩水深变化方面,已累计增加约0.9 m,相应平滩面积增加近6.6%,且二者均与前5年汛期平均的水流冲刷强度密切相关.此外在持续冲刷过程中,监利段河床纵比降趋于调平,目前稳定在4.35×10~(-5)左右,河床在纵深方向上趋于稳定.     

本征砷化镓光导开关中的流注模型

应用耿效应电子学结合气体放电理论系统研究了高增益砷化镓(GaAs)光导开关(PCSS)的工作机理, 提出了以畴电子崩为基础的流注模型, 阐述了畴电子崩概念及其物理意义和高增益GaAs光导开关中载流子的输运过程, 阐明了光导开关中光致电离的效应和畴电子崩可能导致集体碰撞电离在局域引发雪崩现象, 分析了流注形成的临界条件, 导出了流注维持发展的临界条件解析表达式, 揭示了与非线性模式(lock-on效应)密切联系的流注的形成和发展的一般规律. 应用这个模型合理解释了高增益GaAs光导开关的实验结果、非线性现象中流注快速发展和电流的上升时间很快的物理原因, 以及非线性模式的发展过程中的各种现象.     

第一性原理分子动力学计算核幔边界条件下Ni的结构和动力学性质

采用基于密度泛函理论的第一性原理分子动力学计算了在地幔与外地核(核幔)边界条件下Ni的结构和动力学,发现在核幔条件(4000K,139GPa)下,Ni是一种液态结构.常压下液态Ni的原子排列主要是二十面体序,在压强的作用下,二十面体序有一个增加的过程,当压强大于68GPa后,二十面体序的增强过程发生逆转,大量的完整二十面体结构受到破坏,缺陷二十面体急剧增加.核幔边界条件下的液态Ni形成了一种由完整二十面体、缺陷二十面体、面心以及密排六方等其他原子排列方式并存的复杂结构.我们计算了液态Ni的扩散系数,其数量级大约为109m2/s,与相应条件下Fe的扩散系数的数量级相同.由于核幔边界条件下的高压作用,液态Ni原子比常压和低压下的Ni原子扩散得更慢,且在弛豫过程中出现了β弛豫.     

第一性原理分子动力学计算核幔边界条件下Ni的结构和动力学性质

采用基于密度泛函理论的第一性原理分子动力学计算了在地幔与外地核(核幔)边界条件下Ni的结构和动力学, 发现在核幔条件(4000 K, 139 GPa)下, Ni是一种液态结构. 常压下液态Ni的原子排列主要是二十面体序, 在压强的作用下, 二十面体序有一个增加的过程, 当压强大于68 GPa后, 二十面体序的增强过程发生逆转, 大量的完整二十面体结构受到破坏, 缺陷二十面体急剧增加. 核幔边界条件下的液态Ni形成了一种由完整二十面体、缺陷二十面体、面心以及密排六方等其他原子排列方式并存的复杂结构. 我们计算了液态Ni的扩散系数, 其数量级大约为10^-9 m²/s, 与相应条件下Fe的扩散系数的数量级相同. 由于核幔边界条件下的高压作用, 液态Ni原子比常压和低压下的Ni原子扩散得更慢, 且在弛豫过程中出现了β弛豫.