微生物固化含黏粒花岗岩残积土的强度机理研究

微生物诱导碳酸钙沉淀(microbially induced calcium carbonate precipitation, MICP)可以改善花岗岩残积土的工程力学特性,但其固化效果受黏粒含量的影响较大。在花岗岩残积土中掺加不同黏粒进行MICP固化试验,对固化后的土样测定其碳酸钙含量,并进行无侧限抗压强度试验,研究不同黏粒含量对固化效果的影响。在此基础上,开展了固化后试样的核磁共振(nuclear magnetic resonance, NMR)试验,从细观角度研究黏粒含量对花岗岩残积土的固化机理。结果表明：微生物固化土样的强度主要包括土体骨架强度和碳酸钙胶结强度两部分,前者受土体自身孔隙率影响,后者则通过碳酸钙晶体的沉积量影响固化土样的强度;随着黏粒含量的提高,试验土样内孔隙率缩小,碳酸钙的沉积量也随之减小,固化后的强度提高不明显;掺加适量的红黏土(最优黏粒含量为60%),在不改变土样其他性能条件下可以获得较高的固化强度。     

基于多尺度模型的单层网壳非线性屈曲分析

为同时模拟细观节点的局部变形和宏观结构的整体稳定性,通过对全梁一致单元模型的屈曲分析得出力学响应集中的重点区域,对该区域进行精细化建模,采用壳单元离散,宏观结构采用梁单元离散。建立了基于多点约束法的多尺度模型,并对多尺度模型及全梁单元模型进行了模态分析、考虑初始缺陷的双重非线性屈曲分析。对比结果可知：基于多点约束法的多尺度模型不会改变结构的频率、周期等固有特性,但因刚度分布的改变会导致振型变化;多尺度模型的稳定临界荷载相比一致单元模型有不同程度的降低。研究表明：多尺度模型能较为精准地模拟出细观节点的受力和变形,更贴近于实际工程的同时,在宏观层面的分析上也不失可信度。     

太平洋火山特征与深部成因机制

太平洋板块边界和内部均发育大量火山，是研究地球火山的天然实验场。综述了太平洋火山特征与深部成因机制，表明研究人员对地球不同环境下的火山（包括大洋中脊、俯冲带岛弧、板内地幔柱等）进行了系统性研究，分别构建了减压熔融、俯冲板片脱水与富水地幔楔熔融、地幔柱高温熔融的经典模式。但目前学界对于板内非地幔柱型火山的深部岩浆起源以及浅部喷发通道等重要科学问题仍缺乏清晰的认识。未来需要采用创新观测手段，开展多学科交叉研究以取得突破。     

西太平洋俯冲带岩石圈变形研究

全球海洋岩石圈的最大弯曲与大地震发生在俯冲带。当弯曲应力超过岩石承受范围，就会产生正断层和地震，海水沿着正断层进入上地幔并发生蛇纹石化，引发浅源地震并可能造成灾难性海啸。选取西太平洋最具代表性的日本、伊豆-小笠原、马里亚纳和雅浦俯冲带以及汤加-克马德克俯冲带，归纳近些年的地球物理观测及地球动力学模拟的结果，对比分析了不同俯冲带挠曲正断层的分布特征，并探讨了俯冲板块变形与地震之间的相关性,以揭示俯冲板片弯曲变形及相应的正断层与潜在板块水化特征。     

考虑概率型共因失效的多阶段任务系统可靠性分析模型

针对多阶段任务系统(phased-mission system, PMS)任务可靠性受概率型共因失效(probabilistic common cause failure, PCCF)影响的问题, 提出一种基于贝叶斯网络(Bayesian network, BN)的PCCF-PMS分析模型。首先, 研究基于BN的PMS表征方法, 建立不考虑共因失效的PMS基础BN模型, 即PMS-BN。其次, 构建共因空间节点, 并研究在共因空间节点影响下系统模型参数的修正方法。最后, 引入共因节点对PMS-BN模型进行扩展, 实现考虑共因失效影响的PMS可靠性量化分析。以地球同步轨道卫星的首次变轨任务为例说明所提模型的正确性, 分析结果表明, 共因失效问题对于PMS的可靠性存在显著影响。PCCF-PMS模型能够综合处理受概率型与确定型共因失效影响的PMS可靠性分析问题。所提模型适用于共因事件间呈独立、互斥、统计相关等统计关系的情况, 且网络模型规模可控。