深基坑支护结构空间效应的三维有限元分析

从力学角度利用三维有限元研究空间效应,将计算结果与三维整体有限元分析和一种简化方法比较验证计算方法的合理性,对影响空间效应诸因素（支护桩桩长,支护桩桩间距,支护桩桩径）进行了多方案计算比较,并用实例说明,且从承载力角度和角形角度分析了三种因素中利用空间效应的较有效途径。     

基于GIS的黏性土SEM图像三维可视化与孔隙度计算

黏性土微结构的SEM图像是了解土微结构特征的重要方法,但多数研究仍然以定性分析为主。由于SEM图像在拍摄过程中蕴含了土样中颗粒表面到成像表面的距离信息,因此利用GIS的三维分析模块实现了土样颗粒表面起伏状态的三维显示。利用GIS提供的面积和体积计算方法,分别研究了利用SEM图像计算土样孔隙度的二维和三维方法,并对其进行分析和比较。研究结果显示,基于二维图像处理得到的土样孔隙度受图像处理中阈值的影响较大,阈值越小,图像中颗粒体积越大,土样的孔隙度越小。而基于三维图像处理得到的孔隙度,由于直接采用灰度图像进行计算,得到的孔隙度更加符合实际情况。     

西藏甲玛矽卡岩型铜多金属矿床资源量估算

甲玛矿区位于西藏拉萨市区以东约61km处,属拉萨市墨竹工卡县甲玛乡和斯布乡（扎西岗乡）管辖。利用国产自主研发的Minexlporer软件,运用三维可视化和三维建模技术,对矿区深部及外围区域进行三维模型的建立。首先,通过搜集甲玛多源地质勘查资料进行数据库建设,利用3DEM矿体圈定原则——单工程矿体圈定、剖面矿体圈定、三维矿体圈定建立甲玛三维地质体模型。最后,利用地质统计学方法和传统储量计算法对甲玛矽卡岩型矿体进行储量计算。     

3D GIS支持下盐腔围岩三维计算模型的生成

目前盐腔围岩蠕变模拟中计算网格生成多是理想化的,并没有充分利用真实探测数据。针对这些问题,提出了一种新的三维计算模型生成方法。借助HalfEdge数据结构,基于研究区域边界、DEM（digital element model,数字高程模型）和钻井数据,构建了研究区域地层三维模型;基于声纳测腔数据构建了盐腔三维模型,并对其进行了拓扑检查与修正;将地层三维模型与盐腔三维模型进行三维空间布尔运算,获取盐腔围岩三维模型;通过对该模型进行三维空间网格离散,得到盐腔围岩四面体网格单元,即数值模拟计算模型。通过该方法构建的三维计算模型,可以为后期盐腔围岩蠕变数值模拟过程提供有效的计算网格,进而可以为盐腔的建造,尤其是安全合理地利用盐腔提供科学依据和技术支持。     

基于FLAC3D的三维边坡稳定性强度折减法计算效率改进算法及其应用

强度折减数值分析方法在边坡工程中应用广泛,其中FLAC^3D已成为三维边坡稳定性分析中的主流计算工具。FLAC^3D自带强度折减计算模块,因其计算过程复杂且耗时,一些学者提出了基于"二分法"的强度折减法,但依然不能令人满意。本文利用Python编程语言对FLAC^3D进行二次开发,实现了"二分法"强度折减法的全面优化,包括初始应力场载入优化和计算时步上限优化,建议计算时步上限取初始应力场计算时步的1.50倍,此时既可以保证计算结果的准确性又可以节省计算时间。利用优化后方法对某公路复杂三维填方路基边坡进行了三维强度折减法计算,结果表明,在保证计算准确性的同时,本文方法计算效率较其他改进的强度折减法至少提升50%,较程序自带模块提升了300%以上。     

地下水数值模型三维可视化研究

探讨了利用OpenGL技术实现含水层三维可视化的原理和方法,基于地下水数值模型的有限元三角网格和含水层顶底板信息,构建含水层三维实体模型,并将地下水数值模型计算结果通过三维表面动画的形式进行动态显示。本项研究为全方位、多视角地展示地下水系统进行了有益的尝试,将三维可视化技术成功地应用到地下水模拟研究。      

基于GIS的地下矿体体积计算

利用GIS手段,通过钻井数据和地面高程数据计算地下矿体储量的方法。根据地质钻探得到的钻井数据及相应区域的地面高程数据建立矿体DEM,利用GIS软件ArcView中的三维分析、空间分析模块,求取矿体体积,并对矿体进行了三维可视化显示。实验表明,基于GIS的地下矿体体积计算方法有很大便利性,有利于实现地质体空间属性的统计分析及分析过程的可视性。     

利用任意三个互不平行的截面进行三维应变计算的一种改进算法

进行有限应变测量是构造地质学的一项重要任务,而如何通过平面二维应变计算三维应变椭球就成为有限应变测量中的一个重要问题．现行的由任意三个互不平行的平面上进行计算三维应变椭球需要首先要进行相容性和误差调整,造成了计算过程的复杂性。本文在前人工作的基础上,利用数学方法,将相容性调整和应变椭球系数的计算合二为一,从而简化三维应变的计算。     

循环荷载下土石混合体力学特性野外试验研究

土石混合体是一种物理、力学性质非常复杂的不连续介质。以云南某高速公路土石混合体边坡为例,分别对选取的3个试验点进行了单调加载、循环加载一次及多次循环加载试验,获取了其相应的剪切位移-剪切应力关系曲线,并对其曲线特征进行分析研究。通过对试样三维滑动面的形态分析,指出由于土石混合体三维滑动面的不规则性,利用传统的二维计算方法难以得到较为准确的强度参数。基于三维极限平衡理论,提出了土石混合体水平推剪试样强度参数的三维数据计算方法。并利用该方法得到了研究区土石混合体的相应的强度参数及残余强度参数。     

基于三维地质建模的点元法重力正演——以某大型铁矿为例

三维地质建模是目前西方地质学和矿业界通行的一种地质研究和储量计算方法,它运用地质统计学原理,引入区域化变量概念,对矿体三维模型合理划分块段,并进行品位估值和储量计算。以吉尔吉斯斯坦某大型铁矿为研究对象,利用矿山矿石品位与密度之间的相关函数,将品位估值的矿体三维模型转换为密度三维模型(密度点元),最后通过点元法重力正演计算,并将正演结果与矿区实测重力数据进行对比分析,提出铁矿矿山重力勘探的新思路,为矿山增储及勘探工作部署提出依据。     

积分方程法三维模拟井地电法并行算法研究

在积分方程法模拟三维电磁响应原理的基础上,对井地电法三维正演模拟并行算法做了研究。同时,还利用Fortran 6.5和消息传递接口(MPI)开发了井地电法三维正演模拟并行计算程序。在求解大型线性方程组时,采用的是稳定的双共轭梯度(BICGSTAB)算法,单机正演程序与并行正演程序的计算结果有着很好的一致性,这说明了并行算法的正确性,为进一步开发井地电法三维反演并行程序奠定了基础,也为井地电法三维正、反演程序实用化提供了技术支持。     

基于位移逆Krylov子空间的全波形航空瞬变电磁法三维数值模拟和响应特征

为了研究复杂地电模型的航空瞬变电磁法全波形响应特征,需要开发考虑发射波形的三维数值模拟算法。本研究基于非结构四面体网格和位移逆Krylov子空间(Shift-and-Invert Krylov,简称SAI Krylov)方法,采用基于电偶极子离散的场源处理方法模拟场源,在时间域进行计算实现了全波形航空瞬变电磁法矢量有限元三维数值模拟。使用均匀半空间模型在阶跃波、半正弦波、三角波和梯形波激发下的全波形解析解、VTEM实际激发波形的后推欧拉算法计算结果,检验了本研究开发的数值模拟算法的正确性。设计地表起伏异常体模型,计算和分析了航空瞬变电磁响应特征。开发的基于位移逆Krylov子空间的全波形航空瞬变电磁法三维数值模拟算法适合模拟复杂地电模型的响应,具有较高的计算精度。     

时间谱电阻率法的二维正演算法

时间谱电阻率(TSR)法的二维正演, 是计算可极化二维地电构造上三维电流偶极源的电场瞬变响应, 属所谓2.5维时间域电磁场数值模拟问题, 是目前国际上未妥善解决的计算地球物理疑难问题.针对现有算法的局限性, 建立了新的算法, 其特点是: (1)采用二维有限单元算法, 在矩形网格中增加两对角线形成三角网格剖分, 同时用高斯消元法消除矩形网格中心结点的待求未知量.这样, 既可较准确地模拟任意二维复杂地电断面, 又可节省计算量.(2)采用直接计算二次场的新算法, 只需计算电场和磁场沿地电构造走向两个分量的一次场, 因而, 不但计算精度较高, 而且不显著增加计算量.(3)采用G -S变换法作逆拉氏变换, 并利用拉氏变换延迟定理在倍增的时间间隔中插值, 从而实现对密集采样时间瞬变过程的快速计算.(4)能对可极化和导电大地(即同时包括IP和EM效应).      

混合法计算三维非均匀介质中的电磁场

介绍了联合运用积分方程法与有限元法(简称混合法)来计算三维非均匀介质中电磁场分布的理论方法,并进行了数值模拟实验。混合法的原理是引入一个包围非均匀目标体的虚构边界,在边界内部的场用有限元法模拟,在边界外部(包括边界)的场用积分方程表达,二者在边界上通过场的连续性耦合起来。数值实验结果表明,混合法既能显著地减小网格规模,又能灵活地模拟复杂的介质情况,且计算精度较高。     

可控源电磁场三维数值模拟中的散度校正方法研究

在可控源电磁场三维有限差分数值模拟过程中,低频时数值模拟的收敛速度变慢,导致获得精确结果的时间变长。引入电流密度的散度校正方法可以加快低频数值模拟时的收敛速度,提高解的精确性。笔者在研究可控源电磁场三维有限差分数值模拟算法的基础上,利用电流密度的散度为零,推导了散度校正公式并利用迭代解法实现了散度校正算法。模型试验表明,在低频时,散度校正能大幅度提高三维电磁场数值模拟的速度和精度,异常体规模越大,数值模拟的频率越低,散度校正的效果越明显。     

电偶源频率电磁测深三维地电模型有限元正演

在有源变频测深(包括可控源音频大地电磁测深CSAMT)的三维有限元正演中,应用了吸收边界条件和边元有限元算法,计算精度为3%左右,基本上可满足电偶极源三维地电模型情况下频率电磁测深响应特征的分析。同时由于广义变分概念的引入,可使泛函的变分原理应用于有耗媒质电磁场问题。      

测高数据不准时的直升机航空瞬变电磁一维反演方法理论研究

航空电磁勘探中,高度计显示的发射线圈高度数据往往是不准确的,这可能会影响反演结果,出现假异常现象。针对这一情况,提出了一种高度计数据不准确条件下的航空瞬变电磁资料一维反演方法,在重构地电参数的同时也对发射线圈高度值进行校正。由于航空电磁反演问题是典型的病态问题,使用正则化反演方法,正则化因子由数据目标函数与模型目标函数之间的关系以自适应方式给出,使得反演迭代能稳定进行。以直升机航空瞬变电磁资料反演为例,用理论模型响应数据加入噪声进行反演,结果表明,无论初始高度值是高于真值还是低于真值,该反演方法均能够较好地重构地下介质参数和发射线圈高度值;作为反演初值的发射线圈高度测量值越准确时,反演迭代收敛速度就越快,反演效果也越好。     

Application of VES and TDEM techniques to investigate sea water intrusion in Sidi Abdel Rahman area, northwestern coast of Egypt

The present study is an approach to detect the sea/freshwater interface in Sidi Abdel Rahman area, northwestern coast of Egypt using both vertical electrical sounding and time domain electromagnetic. The measured vertical electrical soundings are interpreted in 1D and 2D manner. The 1D inversion is carried out using the commercial software (RESIST), whereas 2D resistivity nonlinear iterative inversion scheme based on the finite element technique and regularization method was used. The time domain electromagnetic stations are interpreted using Temixxl-4 software by Interpex Ltd. To have the advantages of the vertical electrical sounding in shallow depths and time domain electromagnetic in deep depths, a joint inversion algorithm is applied for the electric profile and the nearby electromagnetic profile. Very low resistivity values have been observed near the coast as well as a considerable salt/fresh water interface. The tip-top portion of the interface lies approximately 1,000 m from the shore line.     

综合物探解决黄土区煤田复杂地质问题

山西某矿位于构造堆积盆地，属黄土匠陵地貌，区内被第四系黄土覆盖，为解决该矿地质构造及水文地质问题，采用三维地震勘探与瞬变电磁法、直流电测深法相结合的勘探方案。利用三维地震勘探解决目的层赋存形态及其地质构造问题，再利用瞬变电磁法进行平面控制，以使平面及深度解释误差达到勘探要求；应用直流电测深法及瞬变电磁进行勘探，在正反演解释的基础上对其资料综合分析、对比，并结合三维地震资料，确定地质构造的富水及导水性。     

频率域航空电磁法地形影响和校正方法

为了研究地形对频率域航空电磁法的影响程度,以及如何有效提取由于地形产生的航空电磁场,笔者利用频率域有限差分法开展了复杂地形条件下的频率域航空电磁响应计算和分析研究。计算结果表明,坡度较陡的地形对频率域航空电磁响应影响较大(尤其在沟谷位置地形影响最大),以至于增加了电磁异常的复杂程度,影响了电磁异常的解释结果。在综合研究的基础上,采用二维和三维的地形校正方法对典型地形地电模型进行校正,有效去除和压制了地形引起的电磁干扰异常,突出了异常体引起的电磁异常,提高了频率域航空电磁的解释效果。