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强夯动荷载作用方向对黄土边坡稳定性的影响分析

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振动与冲击 2024年第1期43卷 283-289页

作者：吴丙权倪万魁拓文鑫任思远陈军廷长安大学地质工程与测绘学院西安710064 长安大学西部矿业资源与地质工程教育部重点实验室西安710064

为进一步研究强夯对周边黄土边坡稳定性的影响,采用极限平衡圆弧条分法对强夯作用下的边坡安全系数进行推导计算。结合工程实例,使用TC-4850爆破测振仪对现场监测点进行加速度测试。考虑高程差和测点距离的共同影响,采用MATLAB编程对现... 详细信息

为进一步研究强夯对周边黄土边坡稳定性的影响,采用极限平衡圆弧条分法对强夯作用下的边坡安全系数进行推导计算。结合工程实例,使用TC-4850爆破测振仪对现场监测点进行加速度测试。考虑高程差和测点距离的共同影响,采用MATLAB编程对现场数据进行多元回归分析,求出强夯作用下边坡质点振动加速度解析式。在求得最小安全系数的基础上,研究不同强夯动荷载方向对黄土边坡稳定性的影响。研究结果表明:在相同荷载作用下,强夯动荷载方向与水平轴正方向夹角为0°、45°、60°、270°、315°、330°、360°时,安全系数均小于等于1.00,且随着拟静力系数不断增大,安全系数越来越小。强夯动荷载方向与水平轴正方向夹角为90°、135°、150°、180°、225°、240°时,安全系数均大于1.05。随着拟静力系数不断增大,安全系数也随之增大。该方法简单易行,便于计算,可用于黄土边坡实际工程。

关键词：极限平衡强夯动荷载方向安全系数拟静力系数

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东天山印支期闪长质岩墙岩石成因及构造意义

岩石学报 2024年第8期40卷 2389-2414页

作者：王鹏寅雷如雄吴世保吴昌志袁海波长安大学地球科学与资源学院西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室西安710054 新疆自然资源与生态环境中心乌鲁木齐830000 河北省地质调查院石家庄050051

东天山地区发育大量的印支期岩浆岩,其岩石成因及其动力学背景对于理解中亚造山带晚期构造演化过程具有重要意义。本文对东天山尾亚和天湖地区新发现的闪长质岩墙开展了岩石学、地球化学及锆石U-Pb年代学和Hf同位素综合研究。锆石U-Pb... 详细信息

东天山地区发育大量的印支期岩浆岩,其岩石成因及其动力学背景对于理解中亚造山带晚期构造演化过程具有重要意义。本文对东天山尾亚和天湖地区新发现的闪长质岩墙开展了岩石学、地球化学及锆石U-Pb年代学和Hf同位素综合研究。锆石U-Pb测年结果表明,天湖地区闪长质岩墙形成时代为246.6±1.9Ma和248.4±3.8Ma,为早三叠世岩浆活动的产物;尾亚地区闪长质岩墙形成时代为237.7±1.3Ma、234.4±2.1Ma、238.3±1.6Ma和233.9±1.6Ma,为中三叠世岩浆活动的产物。岩石地球化学特征显示研究区闪长质岩墙总体呈现出较高硅(SiO_(2)为60.51%~67.56%)、富碱(K_(2)O+Na_(2)O为6.39%~8.23%)和准铝质(A/CNK为0.91~0.98)特征,属于高钾钙碱性系列。岩石相对富集K、Rb、Ba等大离子亲石元素(LILE),亏损Nb、Ti、Ta等高场强元素(HFSE),具有微弱Eu负异常(δEu=0.83~1.03)。锆石Hf同位素分析显示样品具有正的ε_(Hf)(t)值(+1.26~+6.32)和较年轻的亏损地幔模式年龄(tDM1=638~828Ma)。结合岩石地球化学特征,表明闪长质岩墙可能为交代地幔楔部分熔融形成的幔源岩浆底侵诱发新生下地壳熔融,随后由底侵的玄武质岩浆与壳源长英质岩浆混合形成。结合区域地质和相关构造环境分析,指示闪长质岩墙形成于板内伸展环境。结合前人研究,本文认为东天山发育的闪长质岩墙群可作为区域伸展作用的重要标志,表明东天山在印支期为陆内伸展的构造环境。

关键词：闪长质岩墙东天山印支期岩石成因构造意义

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起伏地形下基于非结构网格模型降维的重力三维密度反演

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地球物理学报 2024年第1期67卷 379-393页

作者：高新宇鲁宝亮安国强巨鹏长安大学地质工程与测绘学院西安710054 海洋油气勘探国家工程研究中心北京100028 长安大学西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室西安710054

复杂起伏地形以及剖分方式对重力反演解释具有重要影响.目前重力密度反演研究主要基于直立长方体模型,这显著降低了对起伏地形和复杂地质体的拟合程度,对重力反演解释易产生较大影响.四面体非结构网格能够更加精细地模拟起伏地形及复杂... 详细信息

复杂起伏地形以及剖分方式对重力反演解释具有重要影响.目前重力密度反演研究主要基于直立长方体模型,这显著降低了对起伏地形和复杂地质体的拟合程度,对重力反演解释易产生较大影响.四面体非结构网格能够更加精细地模拟起伏地形及复杂地质体,为此本文研究了起伏地形条件下基于四面体非结构网格剖分的重力三维密度反演.首先基于Delaunay方法将地下区域剖分为四面体非结构网格,引入垂向导数和相关系数两种方法进行模型降维技术从而减小解的空间,通过添加最小长度约束,深度加权约束,物性范围约束构建目标函数,并采用预条件共轭梯度法求解.为了提高反演效率在计算过程引入OpenMP并行算法.并研究了各项约束以及两种模型降维方法在四面体非结构网格正则化反演中的效果.通过不同深度直立长方体模型以及起伏地形下组合模型试验,基于四面体非结构网格的重力密度反演可以清晰地反映异常体位置.将本文提出的方法应用于美国密苏里州东南部的氧化铁矿床,反演结果与已知岩体具有较好的一致性,进一步证明该方法的正确性和有效性.

关键词：非结构网格起伏地形密度反演模型降维正则化

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干湿循环作用下泥岩力学特性及损伤演化统计模型研究

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工程地质学报 2024年

作者：俱量朱兴华温瑞祥肖永玖冯笑瑞朱佳豪长安大学地质工程与测绘学院西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室

开展干湿循环作用下库岸滑坡滑带岩土体的力学特性劣化规律研究，对于揭示库岸斜坡的破坏机理具有重要意义。本文选取黄河上游典型库岸滑坡的滑动面泥岩，开展了干湿循环0-5次的单轴压缩试验，探究了干湿循环作用下泥岩力学特性的劣化... 详细信息

开展干湿循环作用下库岸滑坡滑带岩土体的力学特性劣化规律研究，对于揭示库岸斜坡的破坏机理具有重要意义。本文选取黄河上游典型库岸滑坡的滑动面泥岩，开展了干湿循环0-5次的单轴压缩试验，探究了干湿循环作用下泥岩力学特性的劣化规律；然后利用扫描电镜（SEM）分析了不同干湿循环次数下泥岩微观结构形貌变化规律；最后结合Druck-Prager准则，建立了考虑岩石压密特征，且微元强度服从Weibull分布的分段式统计损伤演化模型。结果表明：随着干湿循环次数的增加，泥岩的峰值强度、微裂纹闭合应力、弹性模量、初始模量减小，峰值应变、微裂纹闭合应变增加；泥岩在干湿循环作用下持续崩解，空隙增大，微裂纹扩张演化为贯通裂隙，破坏形式由脆性破坏向延性破坏方向过渡；新建分段式统计损伤演化模型能较好地模拟干湿循环条件下受荷泥岩的力学特性，尤其是压密阶段，具有一定的合理性与可靠性。本项研究成果可为进一步探索黄河泥岩型滑坡的成因机制提供科学参考。

关键词：干湿循环泥岩力学特性统计损伤模型 Weibull分布 Druck-Prager准则

青藏高原东北缘岩石圈有效弹性厚度与地震分布关系

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地球物理学报 2024年第2期67卷 520-533页

作者：苏子旺鲁宝亮李柏森朱武长安大学地质工程与测绘学院西安710054 海洋油气勘探国家工程研究中心北京100028 西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室西安710054

岩石圈有效弹性厚度(T_(e))表征岩石圈综合力学强度,对理解区域深部构造孕震环境具有重要意义.青藏高原东北缘地质构造复杂,强烈地震活动频发.为进一步了解该区域深部岩石圈力学性质特征及其与地震活动的关系,本文利用基于Fan小波的谱方... 详细信息

岩石圈有效弹性厚度(T_(e))表征岩石圈综合力学强度,对理解区域深部构造孕震环境具有重要意义.青藏高原东北缘地质构造复杂,强烈地震活动频发.为进一步了解该区域深部岩石圈力学性质特征及其与地震活动的关系,本文利用基于Fan小波的谱方法,使用WGM2012重力异常数据、ETOPO1地形数据和CRUST1.0模型,通过导纳和相关联合反演计算了青藏高原东北缘的岩石圈有效弹性厚度(T_(e))与荷载比(F).结果显示研究区T_(e)整体呈明显的东高西低分布,青藏块体T_(e)变化剧烈,西部高值(>40 km)和东部低值(30 km),变化相对平缓;荷载比F存在局部西南高,巴颜喀拉和羌塘地块荷载比F较高(>0.5),说明以地下荷载为主,其他地块荷载比F较低(部构造活动性微弱,深部物质密度横向变化较小,岩石圈所受荷载以地表为主,荷载比F较低.柴达木地块东部与巴颜喀拉地块东部可能发生有下地壳流,岩石圈较为软弱,T_(e)值较低;巴颜喀拉地块内部与鲜水河断裂的荷载比F较高,岩石圈所受荷载以地下为主,可能是地壳物质向东流动导致岩石圈深部物质密度横向变化较大引起的.通过对比分析研究区T_(e)和T_(e)梯度、F和F梯度与地震之间的对应关系,发现地震一般发生在区域相对低T_(e)值、T_(e)梯度值和荷载比F梯度值较大的区域,震级较小的地震多发生在荷载比F较小的地区,6级以上强震则较多发生在荷载比F约为0.1和0.8的区域.因此,岩石圈有效弹性厚度T_(e)值较低、T_(e)梯度和荷载比F梯度较大的地区,更易出现地震.

关键词：有效弹性厚度荷载比重力异常地震分布

基于UNet++卷积神经网络的重力异常三维密度反演

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地球物理学报 2024年第2期67卷 752-767页

作者：李柏森鲁宝亮安国强巨鹏朱武苏子旺长安大学地质工程与测绘学院西安710054 海洋油气勘探国家工程研究中心北京100028 长安大学西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室西安710054 自然资源部生态地质与灾害防控重点实验室西安710054

三维密度反演是地球物理领域的研究热点,而在大数据及人工智能发展的时代背景下如何快速高效地实现重力数据反演显得更为重要.传统反演方法通常需要存储大型系数矩阵,内存占用大,耗费时间长,同时为约束反演结果而加入的正则化约束项参... 详细信息

三维密度反演是地球物理领域的研究热点,而在大数据及人工智能发展的时代背景下如何快速高效地实现重力数据反演显得更为重要.传统反演方法通常需要存储大型系数矩阵,内存占用大,耗费时间长,同时为约束反演结果而加入的正则化约束项参数难以确定;深度学习可以不依赖先验信息,也不需要计算及存储系数矩阵,使得计算效率大大提高.基于此,本文提出了一种基于UNet++网络的重力异常反演方法.首先将UNet++网络中部分参数进行更改:选择在输入数据绝对值较大时梯度更稳定的LeakyReLU作为激活函数;加入了Batch Normalization层,增强了网络的收敛速度及稳定性.然后为了提高网络的全局最优化能力,引入了基于余弦退火的学习率更新策略,使用梯度的一阶以及二阶矩估计的Adam最优化算法,利用数据集与标签集进行网络训练,实现了重力异常的三维密度反演.通过实验验证了UNet++、LeakyReLU更快速稳定的收敛能力,而余弦退火学习率更新策略具有更强的全局寻优能力.含噪模型实验及实际数据反演结果进一步证明该方法的正确性和有效性,及其良好的泛化能力与抗噪能力.

关键词：密度反演重力异常 UNet++ 余弦退火深度学习

峡东寒武纪第二期三管缠绕形壳Anabarites ***的螺旋手性

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地质学报 2024年第7期98卷 2025-2040页

作者：彭佳欣赵晓芳郭俊锋强亚琴宋祖晨孙洁韩健长安大学地球科学与资源学院西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室陕西西安710054 西北大学地质学系大陆动力学国家重点实验室陕西省早期生命与环境重点实验室陕西西安710069

在现生生物和化石记录中螺旋手性十分常见,然而,其发生机制一直悬而未决,尤其是寒武纪早期小壳化石。阿纳巴管类(anabaritids)是一类广布于寒武纪纽芬兰世地层中呈明显三辐射对称的管状化石,前人对该类化石中螺旋扭转属种的研究大多仅... 详细信息

在现生生物和化石记录中螺旋手性十分常见,然而,其发生机制一直悬而未决,尤其是寒武纪早期小壳化石。阿纳巴管类(anabaritids)是一类广布于寒武纪纽芬兰世地层中呈明显三辐射对称的管状化石,前人对该类化石中螺旋扭转属种的研究大多仅限于形态描述,其手性机制讨论甚少。本文依托湖北宜昌寒武系纽芬兰统岩家河组中111枚右手螺旋手性的小壳化石——Anabarites ***,探讨该类化石右手螺旋模式生长机制,认为螺旋扭转原因并非外部环境所致(水流变化、埋藏作用、科里奥利力),而应从生物自身因素(功能形态学、分子发育生物学)出发探究其固定的右旋不对称性机制。

关键词：螺旋手性功能形态学分子发育生物学 Anabarites cf.tripartitus 寒武系第二阶

星载GNSS-R反演土壤湿度研究进展与思考

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武汉大学学报（信息科学版） 2024年第1期49卷 15-26页

作者：张双成郭沁雨马中民刘奇胡胜伟周昕赵贺斌长安大学地质工程与测绘学院陕西西安710054 西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室陕西西安710054 地理信息工程国家重点实验室陕西西安710054

土壤湿度作为陆地水循环中最为活跃的部分,在陆面水分的形成、转化和消耗过程中扮演重要角色,同时它也是影响水文过程、植被状态及气候条件的关键参数。传统的直接测量法耗时耗力,无法实现大范围监测需求,而光学遥感法易受云层、植被遮... 详细信息

土壤湿度作为陆地水循环中最为活跃的部分,在陆面水分的形成、转化和消耗过程中扮演重要角色,同时它也是影响水文过程、植被状态及气候条件的关键参数。传统的直接测量法耗时耗力,无法实现大范围监测需求,而光学遥感法易受云层、植被遮蔽,微波遥感法则无法兼顾时空分辨率。首先,介绍利用全球导航卫星系统反射测量(global navigation satellite system-reflectometry,GNSS-R)技术反演土壤湿度的基本理论,并分析反演过程中出现的误差源以及现有的误差校正方法及其局限性。然后,从3个方面分析了近年来星载GNSS-R反演土壤湿度的研究进展:(1)星载GNSS-R星座发展现状;(2)星载GNSS-R反演土壤湿度的算法综述,包括经验模型、半经验模型和机器学习方法;(3)融合星载GNSS-R与其他数据反演土壤湿度的进展及方向。最后,讨论了目前利用星载GNSS-R技术反演土壤湿度所面临的技术难点,并对未来研究重点进行展望。

关键词：星载GNSS-R 土壤湿度机器学习旋风全球导航卫星系统

无人机抛投式GNSS滑坡监测设备智能化部署选址方法

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测绘学报 2024年第6期53卷 1140-1153页

作者：许豪张勤王利舒宝杜源黄观文长安大学地质工程与测绘学院陕西西安710054 地理信息工程国家重点实验室陕西西安710054 西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室陕西西安710054

GNSS技术广泛应用于滑坡形变监测,而复杂艰险的高危滑坡往往人员难至,导致GNSS监测设备安装困难。无人机抛投部署技术为解决此问题提供了可能,然而其前提是为无人机抛投提供适宜的目标部署位置,传统的选址方法主要依赖专家现场踏勘评估... 详细信息

GNSS技术广泛应用于滑坡形变监测,而复杂艰险的高危滑坡往往人员难至,导致GNSS监测设备安装困难。无人机抛投部署技术为解决此问题提供了可能,然而其前提是为无人机抛投提供适宜的目标部署位置,传统的选址方法主要依赖专家现场踏勘评估,无法满足该场景应用需求。为此,本文首先利用无人机航测、InSAR-Stacking技术获取选址区域的DSM、DOM及地表历史形变速率图,然后基于深度学习、地形分析等方法提取历史形变、裂缝分布、坡度、地表粗糙度、植被指数、坡向等选址因子,最后基于层次分析法对多个选址因子进行决策融合,智能化评估滑坡区域内不同位置的选址适宜性并推荐无人机抛投式GNSS监测设备的目标部署位置。以甘肃黑方台滑坡区域为例开展选址试验,评估了该区域内的选址适宜性并推荐了4处GNSS监测设备部署位置,现场情况及历史站点形变序列验证了本文方法的有效性。本文方法综合考虑了形变监测、部署难度、观测条件及持续运行等需求,可高效评估选址区域内设备部署的适宜程度,对于提升无人机抛投式GNSS监测设备的部署效率及监测效果具有重要参考价值。

关键词： GNSS 无人机抛投滑坡监测监测站选址层次分析法