"V”字型法则约束下基于GIS的地层界线计算机辅助连接

在计算机辅助地质填图系统中,如何在数字化的地形图上进行地层界线点的连接,并使之符合"V”字型法则,是一个具有实际意义的问题.本文深人分析了该问题的数学模型,借鉴多元统计方法中的趋势面分析方法,探讨在GIS系统中实现符合"V”字型的地质界线点的连接问题.     

“V”字型法则约束下基于GIS的地层界线计算机辅助连接

在计算机辅助地质填图系统中，如何在数字化的地形图上进行地层界线点的连接，并使之符合“V”字型法则，是一个具有实际意义的问题。本文深入分析了该问题的数学模型，借鉴多元统计方法中的趋势面分析方法，探讨在GIS系统中实现符合“V”字型的地质界线点的连接问题。     

基于DEM的地质岩层体积求取方法的研究

地质岩层体积的求取一直是困扰地质学界的一难题．在对基于DEM的地质岩层体积求取方法进行说明的基础上．通过在陕西省长武县进行地质钻探和建立DEM．获得该地区各系岩层深度数据等基础数据及DEM．然后用GIS软件ARCVIEW中的三维分析模块．快速求取出本地区各系岩层体积，并对该方法的精度及注意的问题进行讨论．     

对比确定地层界线的一个新方法

对比确定地层界线是地质研究中的一项基础工作。本文基于已知标准剖面与待对比剖面的地层岩性序列结构，运用句法模式识别技术，提出了一个确定标准剖面中某地层界线在待对比剖面中的位置的新方法。该方法亦可用于两剖面岩性段之间的相似性的对比。     

山区等高线内插生成DEM的精度评价

文章以中国北方山区为试验研究区,对其大比例尺地形图进行了等高线矢量化,利用典型的3种内插算法分别建立DEM.然后采用数值精度指标结合显著性检验进行精度定量分析,并辅以视觉特征上能够体现插值质量的方法（地形属性可视化分析和等高线分析）对生成的DEM进行质量评价.结果表明,TIN方法生成的DEM精度最高,且晕渲图能够较好地反映山区的真实地形,由其回放的等高线与原始等高线吻合度高;相对高差越大,TIN插值较IDW插值的优越性越明显.     

基于Canny算子的边缘检测技术在遥感地质填图中的应用——以西准包古图地区为例

采用Canny边缘检测技术结合遥感影像去相关、降噪、图像平滑等综合的数字图像处理技术,从ETM 遥感影像中提取线性体信息,根据已有地质资料进行线形体统计特征分析和伪地质边界剔除,为遥感地质填图提供了技术支持.整个处理过程以Canny算法为核心,结合了小波变换、高斯滤波、梯度算子、阀值运算等多种图像处理方法,并在准噶尔西缘包古图地区的ETM 遥感影像上进行验证.结果表明,组合的一系列图像处理方法有效地提高边缘检测的准确性,根据已有的地质资料更加精确地修正、划分岩性单元以及确定岩性界线.准确地圈出包古图I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、V号岩体,识别出达拉布特断裂及周围大量次级断裂,修正地层界线.     

界线层型与事件地层学——年代地层学研究展望

作者从生物和应用的角度,对国际盛行的多重地层划分“界线层型”提出质疑。认为“界线层型”划分的人为性很大,不利于在生产、科研中推广使用。主张采用以自然界线来统一划分地层的观点。根据近年来对事件地层学的研究成果,论证了以地质事件为基础的自然地层界线的理论性和普遍性以及在构造地质和层控矿床等研究领域中的重要意义。呼吁地质界积极开展事件地层学的研究。     

1∶25万区调中第四系深覆盖区野外工作方法研究——以淮安市幅为例

以淮安市幅区域地质调查为背景,总结了第四系深覆盖区的野外地质调查方法。主要步骤为：（1）根据已有资料总结区域地质特征,通过踏勘、遥感解译和地貌分析布置野外路线;（2）应用点线法确定调查路线方向与精度;（3）根据居民点分布、地形变化和野生草本植物组合准确判断地质界线;（4）针对不同地层时代、微地貌、成因类型确定槽形钻揭露深度;（5）地质观察点布置在地层时代、微地貌类型、成因类型等界线上,用槽形钻揭露,垂直界线两侧各打1个槽形钻来确定地质界线点位置。     

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。     

工程土方量计算比较分析

土方计算的基本方法有断面法、方格网法、等高线法及基于数字高程模型(DEM)法。在实际生产应用中，不同的方法计算的同一场地土方量数量相差较大，所以不同方法土方计算精度不同，适用范围也不一样。本文基于对工程土方量计算中的断面法、方格网法、等高线法及基于数字高程模型(DEM)法的基本原理、方法和优缺点比较分析。从理论上讨论它们的适用范围、条件及精度分析。结果表明，DEM法适用于所有场地，且精度较高，方格网法只适用于平坦场地；断面法适用于特别复杂的狭长带状地形场地。     

上软下硬岩质地层浅埋大跨隧道松动压力计算

针对现有方法在上软下硬岩质地层中浅埋大跨隧道松动压力计算方面存在的问题,通过离散元数值模拟和正交试验,分析了围岩的松动破坏机制、风化层厚度和岩体中节理分布状态对隧道松动区形状和范围的影响规律及敏感性。结果表明：影响松动区的主要因素依次为风化层厚度、隧道埋深、贯通倾斜节理的倾角和间距、风化层水平节理间距;松动区可分为拱形和塌穿形两种类型,其边界曲线分别可用抛物线和乘幂函数近似表示。针对塌穿形松动区,通过回归分析建立了地表松动宽度和拱顶松动土条水平长度的计算公式。按照应力传递原理,在松动区内以梯形微分岩土条为对象,通过分层积分,推导出可反映节理产状和风化层厚度影响的浅埋大跨隧道围岩松动压力计算公式。工程实例计算表明,与现有方法相比,所提方法计算的松动压力值最小。     

上覆岩层组合运动的力学解析特征研究

运用弹性薄板理论和复合材料力学的层合板理论,讨论了在覆岩运动中起决定作用的组合关键层的应力,为计算组合关键层的整体强度提供了途径;并且从控制开采沉陷工程实际入手,将结构塑性极限分析理论运用于组合关键层的失稳最大荷载计算,解析得出了充分采动情况下关键层塑性极限荷载的表达式,从另一个角度得到了一种判别关键层位置的新方法,为实施离层带注浆减沉提供参考。     

颗粒离散单元法动力人工边界设置方法

采用颗粒离散单元法进行动力计算时,人工截断边界上需设置吸收边界条件,以防止波的反射。鉴于颗粒离散单元数值计算模型的人工边界上颗粒单元半径大小不一、边界面凸凹不平,在连续介质的黏性、黏弹性、自由场边界条件方程基础之上,推导出适用于离散介质的等效方程。在离散介质的黏性边界条件等效方程中引入微调系数,提出比值迭代法以快速确定其最优值,以实现对波的最佳吸收。采用二维颗粒离散单元计算软件PFC2D,分别建立黏性、黏弹性、自由场边界条件相关数值分析模型,探讨颗粒分布模式对黏性边界上颗粒单元半径、速度分布及比值迭代过程的影响;采用外源波动算例及经典Lamb问题算例验证黏弹性边界设置方法的正确性;通过隧洞算例检验提出的自由场边界条件设置方法的正确性。     

中原邙山黄土地层划分的讨论

地层时代和地层划分研究一直是基础性、先导性工作,随着科学研究的深入和材料的丰富,地层划分不断被重新认识。黄土地层时代和划分主要依靠OSL、14C、古地磁和磁化率的对比。中原邙山因发育巨厚的马兰黄土而闻名中外,但地层划分却出现了不同的认识。早期对赵下峪剖面的研究认为L₁层厚98 m,并发育L₁SS₁弱古土壤层;剖面底部出露最老地层为S₁₀层。后来的观点把早期的L₁层划分为L₁、S₁、L₂层,剖面底部出露最老地层为S₁₁层。通过对B/M界线进行详细的古地磁研究,剖面上部补充年代测试样品,结合已有测年结果,分析认为早期对L₁的划分和对剖面最老地层的确认是正确的,但B/M界线位置划分有误;而后期的研究对B/M界线位置的划分是正确的,但把底部最老地层划分为S₁₁是不当的,同时把马兰黄土中弱古土壤层L₁SS₁划分为S₁也是不合适的。地层对比表明,邙山黄土发育了S₀—S₁₀黄土—古土壤序列,B/M界线位于L₈下部。      

三维离散元法中的数据结构

论述了动态松弛三维离散元法的数据结构,提出了地下水、锚杆、边界力等数据的组织方法,为三维离散元程序的编写提供了依据。     

3D analysis of kinematic behavior of granular materials in triaxial testing using DEM with flexible membrane boundary

This paper describes the constitutive behavior and particle-scale kinematics of granular materials in three-dimensional (3D) axisymmetric triaxial testing using discrete element method (DEM). PFC3D code was used to run the DEM simulations using a flexible membrane boundary model consisting of spherical particles linked through flexible contact bonds. The overall deformation behavior of the specimen was then compared with the specimen with rigid boundary and experimental measurements. Computed tomography was used to track the evolution of particle translation and rotation within a laboratory triaxial specimen in 3D. The DEM model of the flexible membrane specimen successfully predicted the stress–strain behavior when compared with laboratory experiment results at different confining pressures. The DEM results showed that the rigid specimen applies a uniform deformation and leads to non-uniformities in the confining stress along the particle-boundary interface in the lateral direction. In contrast, the flexible specimen better replicates the uniformly applied confining stress of a laboratory triaxial experiment. The 3D DEM simulations of the specimen with flexible membrane overpredicted particle translation and rotation in all directions when compared to a laboratory triaxial specimen. The difference between the particle translation and rotation distributions of DEM specimens with rigid and flexible membrane is almost negligible. The DEM specimen with flexible membrane produces a better prediction of the macroscopic stress–strain behavior and deformation characteristics of granular materials in 3D DEM simulations when compared to a specimen with rigid membrane. Comparing macroscale response and particle-scale kinematics between triaxial simulation results of rigid versus flexible membrane demonstrated the significant influence of boundary effects on the constitutive behavior of granular materials.     

论陆相层序地层学四分方案的可行性

针对陆相地层发育特点,讨论了层序地层学基本原理在陆相地层中应用的可行性。指出陆相层序发育晚期常出现强制性湖退,从而在湖平面由相对稳定的高水位下降到相对稳定的低水位这段时间内,形成了大型前积地层楔;该强制性地层楔的底界面为整合下超面,顶界面为区域性侵蚀界面。此时不宜按照传统层序地层学的观点将该地层楔的底界面作为层序界面,层序界面划分在该地层楔的顶界面更符合经典层序地层学的理论真谛;强制性湖退地层楔应为陆相三级层序单元内高水位体系域之上的“新”体系域,陆相层序地层三级层序单元应该四分;陆相层序地层四分方案的单元是可识别的,且具有理论意义和实际应用价值。     

On the linear elastic responses of the 2D bonded discrete element model

The bonded discrete element model (DEM) is a numerical tool that is becoming widely used when studying fracturing, fragmentation, and failure of solids in various disciplines. However, its abilities to solve elastic problems are usually overlooked. In this work, the main features of the 2D bonded DEM which influence Poisson's ratio and Young's modulus, and accuracy when solving elastic boundary value problems, are investigated. Outputs of numerical simulations using the 2D bonded DEM, the finite element method, a hyper elasticity analysis, and the distinct lattice spring model (DLSM) are compared in the investigation. It is shown that a shear interaction (local) factor and a geometric (global) factor are two essential elements for the 2D bonded DEM to reproduce a full range of Poisson's ratios. It is also found that the 2D bonded DEM might be unable to reproduce the correct displacements for elastic boundary value problems when the represented Poisson's ratio is close to 0.5 or the long-range interaction is considered. In addition, an analytical relationship between the shear stiffness ratio and the Poisson's ratio, derived from a hyper elasticity analysis and applicable to discontinuum-based models, provides good agreement with outputs from the 2D bonded DEM and DLSM. Finally, it is shown that the selection of elastic parameters used the 2D bonded DEM has a significant effect on fracturing and fragment patterns of solids.     

离散单元法对粒状土的微观特性研究探讨

粒状土的微观结构和微观力学被认为是其宏观力学和体积特性的内在根本因素,近年来得到越来越多的关注和研究。离散单元法作为一种研究颗粒材料的数值模拟计算方法,比试验方法快捷、简便、经济,而且能够容易得到在实验室试验中很难或无法得到的更多重要的微观结构和微观力学的信息,近年来得到越来越多应用。本文介绍了离散单元法对土的微观特性研究的一些最新方法和进展,对数值建模中的一些重要方面如比重(质量)放大、树脂薄膜模拟等方面进行了阐述,对离散单元法在土的微观结构分析(如颗粒旋转、颗粒位移、中尺度孔隙率分布)的一些最新研究作了分析和介绍。分析表明,离散单元法是研究粒状土的微观特性的一个有力工具,可以对土的宏观特性从微观角度得到更好的解释和认识。     

An efficient approach to generating DEM samples having coincident void ratios with actual sand

The ranges of initial void ratios that can be achieved for numerical samples with the same grading as actual sand under gravity are explored using three-dimensional discrete element method (DEM). A corrected compressible accumulation model is proposed to predict the packing density of sand. Compared with the measured results, the errors of the prediction results are small. For three-dimensional DEM samples, when the ratio of sample size to particle size L/R is equal to or larger than 30, the maximum and the minimum void ratios are minimally affected by the sample size L. The maximum void ratios and the minimum void ratios of numerical samples with spherical particles are much smaller than those of actual sands. The generation method for numerical samples with non-spherical particles is proposed based on the theory of CPM. The variations of void ratios of numerical samples with non-spherical particles are wider than actual sands. So it can meet all the need of DEM simulation on the void ratio of actual sand.