大定源回线瞬变电磁场数值滤波算法

在前人的工作基础上,给出一种新的快速计算框线源激发的瞬变电磁场的数值滤波算法,其中内层积分的Hankel积分式采用47点J1型线性滤波系数,外层积分采用"n点式"Gauss-Legendre数值积分法。通过线性迭加技术,将多个单线源组合成任意多边形的瞬变电磁的发射框源。算例分析表明,数值计算结果和解析解的最大相对误差小于0.007%,单测点、单时间道的计算耗时为0.1s。该方法可应用于瞬变电磁法生产实际中确定出最小延迟时间,以避免"框线效应"对瞬变电磁场的畸变影响。     

基于数据融合的边坡临滑状态确定方法

安全监测及数值模拟是评估边坡稳定性状态的两种重要手段,但是,如何根据监测信息及数值模拟成果确定边坡的临界失稳状态一直是边坡工程领域关注的重点问题。首先基于层次聚类方法计算边坡不同类型状态变量监测点的欧式距离,根据距离大小筛选出边坡的有效监测点;然后,计算同种类型状态变量有效监测点的熵权值,采用熵权融合方法对有效监测点进行数据层融合,得到不同类型状态变量对应的融合监测指标曲线;其次,采用主成分分析法对多种数据层融合监测指标曲线进行特征层融合,得到可反映全部状态变量信息特征的综合监测信息曲线,进而构建了边坡渐进失稳过程中不同监测变量的信息挖掘融合框架;最后,提出了一种缓变曲线的变点搜索方法,采用该方法对综合监测信息曲线开展变点分析,搜索边坡状态渐进演化的突变点（即边坡临滑状态点）。将所提出的方法应用到某公路边坡临界失稳状态的确定中,结果表明,单个监测点或单个融合指标的累积值、变化速率作为边坡失稳判据存在不唯一性,融合多种监测数据建立的综合监测信息序列可以较好地反映边坡状态演化特征,可避免单一状态变量的单一监测点数据对边坡状态的误判,验证了所提方法的可行性和适用性。     

公路施工测量中线细部点坐标计算程序设计

本文把整段公路分解成直线、圆曲线、缓和曲线3种基本线型,再根据后两种曲线组合成各种平曲线的计算模块,这样整段公路又可以分为曲线和直线两类,最后根据一定的程序结构把曲线和直线计算模块组合成整段公路的计算程序。通过建立数学模型,进行程序设计,简化了各桩点的坐标计算。使道路中线放样工作变得方便、快捷、准确。     

无穷域问题的弱形式求积元分析

岩土工程中经常会遇到无穷域问题,而采用无限单元可以实现对其有效地模拟。弱形式求积元法是一个有效的数值工具,它常通过提高积分阶次来提高计算精度。建立了无限弱形式求积单元并被应用于求解岩土工程中的无穷域问题,该单元基于坐标映射,将无穷域变换到标准域,在标准域上进行数值积分和数值微分,保留了传统弱形式求积元的积分点坐标和权系数。求解了瞬态渗流、固结和静力分析等数值算例,并与解析解或截断方法进行了对比。结果表明:基于坐标映射的无限弱形式求积单元使用简单,可以模拟各种类型的无穷域问题,仅需要将感兴趣的范围进行有限域划分并通过提高积分阶次来减小对极点位置的依赖,极大地节省了计算资源,提高了计算精度。     

线-面结合的结构面粗糙系数经验计算方法

岩体结构面的剪切力学特性主要取决于其表面粗糙特征,结构面粗糙系数是表征该粗糙特征的主要方法。目前对结构面粗糙系数的研究局限于单一维度,多角度且定量化计算结构面粗糙系数能避免单一维度分析导致计算精度不准的局限性。采用立方体花岗岩,通过巴西劈裂的方式制备含结构面的试样;利用高精度三维扫描仪对试样结构面进行扫描,得到结构面的点云数据,同时借助逆向软件对点云数据进行三维重构。研究了点云数据Z方向上的分布频率,剖面线剖面比与节理粗糙系数（JRC）值的关系,结构面面积比与JRC均值的关系。研究表明：点云数据Z方向上的分布频率可以作为初步评估结构面粗糙度的手段;剖面线剖面比与JRC数值、结构面面积比与JRC均值有二次函数的关系。通过数值分析建立了结构面JRC均值与剖面比、面积比的二元函数关系,并得到结构面JRC均值的经验计算公式。本次研究为结构面粗糙度提供了一种“点-线-面”逐渐深入的多角度评估思路,得到的经验公式为计算结构面JRC均值提供了一种新的计算方法。     

非平衡-非线性吸附情况下填埋场污染物运移分析

采用Langmuir等温吸附线方程描述非线性吸附性能, 基于改进的混合元方法，通过数值计算与分析，探讨了非平衡吸附条件下污染物运移过程及其机理。计算结果表明: 当考虑非平衡、非线性吸附性能时, 污染物穿透曲线即浓度的时程变化曲线尖锐而狭窄、峰值点前移, “拖长尾”现象不明显, 由此说明，土颗粒对污染物的非平衡、非线性吸附使得污染物的穿透能力增强, 滞留能力下降。进一步的变动参数比较分析表明：Langmuir等温线方程中的参数B、压实粘土衬里的渗透性及地下水渗流速度对污染物运移过程具有显著的影响。     

冻土非线性断裂韧度的修正因子测试方法

考虑冻土的非线性断裂力学特征,基于现有J积分测试方法,提出了一种新的冻土非线性断裂韧度的测试方法--修正因子法。在传统方法中J积分可以写成如下表达：J =Je +Jp,其中Je为J积分的线弹性分量,Jp为J积分的塑性分量。Je的计算相对简单;但计算Jp相对困难,原因是其中的参数Up难于确定。为了使计算简单,可将塑性分量改写为Jp =qJe,J积分则改写为J=(1+q)Je,q称为塑性修正因子。该方法通过循环加、卸载试验得到非线性载荷-位移曲线（P-Δ曲线）,并由载荷与位移的增量确定修正因子,在获得线弹性分量Je基础上,获得冻土非线性断裂韧度。采用该方法进行了冻土非线性断裂韧度测试,并将测试结果与相关文献结果进行比较,证明了该方法的合理性和有效性。     

海洋TEM中心回线装置一维正演及全时域视电阻率计算

首先对海洋中深海区中心回线装置的瞬变电磁响应进行了一维正演计算,频率域垂直磁场分量表达式中的汉克尔积分变换采用了124点滤波系数进行数值计算;时—频域转换使用了适应时间范围较宽的余弦变换算法;然后采用连分式算法求取了典型地电模型全时域视电阻率随深度变化的曲线。结果表明,曲线基本可以反映地下电性介质的相对大小变化;并且,根据极值点可以大致确定低阻或高阻层顶界面深度。这为海洋TEM实测资料的快速定性解释以及反演初始模型参数的选定打下了基础。     

点源三维地形视电阻率的计算

利用格林公式及点源场的边界条件,将地下半空间位函数的体积积分变为地面位函教的积分方程以后,用边界元方法解此积分方程便可得到地面各节点的电位值。其计算精度和速度取决于剖分方式和节点密度。本文采用变网格的剖分方式,用较少的点实现了计算,并兼顾了精度和速度。     

P-Ⅲ型分布权函数估计方法的改进

对现行P-Ⅲ型频率曲线参数估计方法所产生的误差进行了分析，针对端矩误差是参数估计的主要矛盾，提出了新的数值计算的开型积分方法，并对大量理想系列和一部分实测水文系列进行对比检验表明，通过提高开型积分的精度从而全面提高了三参数的估计有效性，解决了现行方法中对均值估计精度低的问题。新的数值计算的开型积分方法简单易行，具有良好的实用性及推广价值。     

矿区公路平面坐标计算方法

根据公路测量中几种基本的平面线型——直线、园曲线、缓和曲线和卯型曲线的特点,直接给出各线型的中桩坐标和切线方位角的计算公式,根据中桩坐标的计算结果及边线桩至道路中线的水平距离,计算边线桩的坐标。这4种线型的计算公式非常适宜于极坐标法放样矿区公路的中桩和边桩计算。对于较长矿区公路的测量,可以把它分解成多个直线、园曲线和缓和曲线等图元对象,再运用其相应公式进行计算。     

勘探线剖面三维坐标与剖面图二维坐标转换计算方法

探讨了地质勘探线剖面三维坐标与剖面图二维坐标相互转换方法及其实现过程,建立了数学模型,并通过计算实例进行了验证。主要作法是,根据剖面图的特性选择勘探线剖面地表迹线与勘探基线所在垂直面的交点为转换计算基准点(B),以勘探线剖面内过基准点(B)的水平直线(L)为旋转轴,将勘探线剖面旋转至水平位置;再以基准点(B)为旋转点,将勘探线剖面在水平面内旋转至水平直线(L)成东西向,建立剖面内空间要素旋转前后的关系式,实现三维坐标向二维坐标转换。按相反的操作过程,已知转换后剖面图上点的二维坐标,可以计算出剖面上对应点的三维空间坐标,实现二维坐标向三维坐标转换。     

Revisiting the accurate calculation of block-sample covariances using Gauss quadrature

Block-sample covariances may be calculated by discretizing a block into regularly spaced grid points, computing punctual covariance between each grid point and the sample, then averaging. Gauss quadrature is a better, more accurate method for calculating block-sample covariance as has been demonstrated in the past by other authors (the history of which is reviewed herein). This prior research is expanded upon to provide considerably more detail on Gauss quadrature for approximating the areal or volumetric integral for block-sample covariance. A 4 × 4 Gauss point rule is shown to be optimal for this procedure. Moreover, pseudo-computer algorithms are presented to show how to implement Gauss quadrature in existing computer programs which perform block kriging.     

地下水水平井流的模型及数值模拟方法—考虑井管内不同流态

评述用线汇刻画水平井管可能存在的问题, 并用理想模型证明.提出考虑井管不同流态(线性流与非线性流) 水流阻力的水平井流的模型, 并将内边界取在水平井的出水口处, 避免了采用线汇刻画水平井管时假定其流量分布和水头分布的困难.运用作者提出的等效渗透系数的概念与确定方法, 将水平井-含水层系统视为含有圆柱形透镜体的非均质含水层, 给出新的水平井流的数学模型.求解了一个理想模型, 得出河下水平井开采地下水的动态.      

地质剖面测制新方法的尝试——点坐标法

在区域地质调查中,地质剖面测制是一项必要的工作,而传统的导线法限制因素较多,质量和效率有待提高。在导线法的基础上,基于野外实践经验,提出了一种地质剖面测制新方法,即点坐标法。该方法的要点有:利用GPS获得地形控制点,以及分层、采样、产状、照相等位置的三维点坐标;构建一套函数公式,根据各点的三维空间坐标值,可计算获得点间平距、高差、方位角、坡度角等参数,从而投影绘制地质剖面图。该方法的主要优点有:不再需要测绳,可从人工测量记录转变为自动测量记录,实现了测量数据的数字化;避免了导线终点与实际终点不重合的情况;每一个分层点都有GPS坐标,便于野外复查。结合点坐标法测制地质剖面的实例证明,点坐标法较之导线法有多快好省的优点,值得在实际应用中广泛使用。     

元页HF-1页岩气水平井钻井关键技术

元页HF-1井是中石化部署在川东北元坝区块的第一口页岩气预探水平井。通过分析该井的工程地质难点,优化了三开次井身结构,优选出合理的钻井方式、钻井液体系和配套工艺措施,形成了一套适合该区块的页岩气水平井钻井技术方案。该井成功钻达目的层,完钻井深4982 m,水平位移1421.73 m,钻井周期168.88 d,平均机械钻速3.07 m/h,三开井径扩大率仅为4.82%,取得良好的应用效果,为元坝区块页岩气的勘探开发提供了技术支撑。     

An Approach to Spectral Discrimination of Rocks Using ASAI and Rough Sets

Field data of outcrop spectrums provide important basis for modeling of hyper-spectral remote sensing aiming at mineral prospecting. We make an approach to the application of rough set theory in spectral discriminiation of rocks. We build a decision table with an adequate number of samples (out-crops) of known rock type (the universe), of which the conditional atributes are discretized “area spectrum absorption indexes“ (ASAI) corresponding to wavelength intervals, and the decision atribute is rock type. We search to obtain the exhaustive set of reducts of the table, each of which will serve as a variable number of deduction rules. Suppose we have n (usually a very big number) rules in total and there are m types of rocks in our universe, for any unknown sample, we judge its rock type by each of those rules. An unknown sample may be recognized as a different type by different rules because it is out-side our universe, and we accept the most frequent judgment result and ignore the other m-1 types of results. Our ASAI is an improvement upon the traditional spectrum absorption index (SAI), better applicable to field spectrums: given a spectrum curve and a wavelength interval, we take the average reflectance within the interval as a base line and let ASAI=αbelow/(αabove αbelow), where αbelow and αabove stand for total areas, bounded by the curve, the base line and the borders of the intervalbelow and above the base line respectively. With the equipments of FieldSpectr Fr (made by ASD Co., US), we collected data from Baiya gold deposit, Yunnan, and applied the above method to discriminate altered rocks as an experiment. The results show satisfactory performance of the method.     

小应变条件下隧道开挖引起的横向沉降槽分析

利用配备有局部高精度位移传感器STDTTS+UNSAT型号的高级应力路径三轴测试系统,对小应变条件下的土体进行了试验。采用三维数值分析方法和应用小应变模型及摩尔-库仑模型,分别对隧道施工引起横向沉降槽的影响展开了研究。结果表明,在小应变条件下土体表现出高模量以及模量随应变增加而衰减的特性,且当剪切应变应用对数坐标（lg）表示时,剪切模量随剪切应变增加而衰减的规律可以表示为带有2个拐点的反S型曲线,同时,利用式（1）对其进行很好地模拟;两类模型计算结果的规律性是相似的,采用小应变模型所得到的最大下沉位移符合工程实际,且横向沉降槽的宽度也能符合现场实测,即能够适当地解决采用一般模型所得到的最大下沉位移合理,而横向沉降槽的宽度过宽,或者横向沉降槽宽度合理,而最大下沉位移过小,两者间存在对立的问题。通过计算结果对比进一步验证了考虑小应变条件下土体特性的必要性以及二次开发所得到的模型的合理性与可适用性。     

土质边坡空间临界滑动面搜索的优化算法

将二维均质土坡作为平面应变问题,假定滑动面是一个圆弧,将滑弧圆心与半径转变为后缘剪入点、坡脚剪出点和过后缘点滑弧切线与x轴的交点等3个点的横坐标,然后以这3个参数为变量,给定合理的取值区间,应用黄金分割法搜索二维边坡的最小稳定系数及相应的临界滑动面。进一步假定均质土坡的三维空间滑动面为一旋转椭球体,旋转椭球体的竖向中轴面和二维的圆弧面一致,给定椭球体不同的水平轴半径值,采用以上二维滑动面搜索方法可求出不同水平半径所对应的三维最小稳定系数及相应的椭球面。结果表明：边坡的三维稳定系数没有极小值,但有极限值;对于横向延伸长的无限边坡,三维稳定系数逼近二维稳定系数,当旋转椭球长轴与短轴之比大于3时,二者很接近,边坡稳定性可简化为二维来分析;对于受地形、地下水等条件约束的短边坡,三维效应明显,在考虑实际边界条件的情况下按三维来分析。     

Influence of vertical ground motion on seismic-induced displacements of gravity structures

A method enabling assessment of seismic-induced movements of gravity block is proposed. This method is based on dynamic analysis of the block subjected to both horizontal and vertical ground accelerations, and resultant forces acting on the block. There are two kinds of the motion. The first one is trivial, as it is a common motion of the block and subsoil. The second is a relative motion of the block with respect to subsoil, depending on combination of ground accelerations and the resultant of horizontal forces. Attention is focused on the influence of vertical ground motion on seismic-induced displacements of the structure. Experimental investigations performed in order to validate a numerical algorithm are described, and then experimental data are compared with numerical predictions. A good agreement is obtained. Then, the dynamics analysis of the block is presented for harmonic and pseudo-stochastic ground motions in order to illustrate the algorithm proposed. The results of computations show that, for some typical data and ground accelerations corresponding to strong earthquakes, large permanent displacements of the block take place, as observed in real conditions.