均匀围岩介质中点源电流场的巷道影响模拟研究

以巷道底板供电为例,采用三维有限差分数值模拟技术对矿井下有巷道影响的全空间电流场的分布特征进行研究。初步研究了全空间点电源电流场分布的巷道影响规律,对矿井直流电法的基本理论研究和实际井下电法施工具有指导意义。     

圆柱体点源场有限单元模拟

我们对有限长度园柱形电性不均匀体的点源场的有限单元法数值模拟进行了研究和讨论。利用“镜像法”原理将三维数值模拟问题转化成二维问题,从理论上严格地推导出了求“旁测剖面”电位的公式。依据此算法编制出的程序对各种模型进行了计算,结果令人满意。     

矿井直流电法超前探中巷道影响的数值模拟

影响井下直流电法超前探测效果的因素较多,巷道空腔对全空间电流场分布的影响就是其中之一。论述了有限单元法模拟井下稳定电流场正演模型,介绍了全空间条件下三维模型中的点源电场的边值及变分问题;模拟在巷道内加载定点电流源,通过巷道影响因子研究巷道空腔对全空间稳定电流场分布的影响。数值模拟结果表明,巷道影响与巷道几何尺寸大小、供电电极布置及巷道围岩导电性有关。     

深井巷道围岩地温场温度分布可视化模拟研究

根据地温场温度分布的数学模型,应用有限元法模拟了深井巷道围岩地温场中4种常见隧道断面的岩石温度分布特征规律,揭示出地温场内温度分布和地热学参数及时间、空间之间的本质关系,实现地温场内温度分布的二维动态等值线表征,直观地再现了地温场内温度分布非稳态变化的动态过程。     

坑道聚焦直流激电法电流场分布特性及探测影响因素分析

为探究坑道聚焦直流激电法电流场分布特性及其探测影响因素,利用有限单元法对空间场正常电位和异常电位进行求解,基于Comsol软件构建均质三维地电探测模型,采用四面体网格自适应算法进行剖分,对比分析数值求解精度。研究聚焦电流场分布变化规律,确定聚焦效应电流比系数取值范围。沿掘进断面的正前方构造异常地质的三维地电模型,利用等效电阻率法正演模拟掘进断面面积、干扰体、聚焦效应电流比系数等因素对激电效应参量的影响。结果表明:聚焦直流激电法对掘进断面前方不良地质体的探测具有较好的敏感性,坑道腔体内干扰体对目标异常体探测的影响可以忽略,旁侧干扰异常体距坑道底板距离越远,对目标异常体探测影响越小;增大掘进断面面积和聚焦效应电流比系数,可有效增加勘探距离。此研究可为聚焦直流激电法反演提供依据和参考,对推动聚焦电法勘探理论的发展具有重要意义。     

非稳定电流场中互换原理的证明及其适用范围

本文利用等效电路法将大地等效成一个无源线性四端网络,并以解电路问题的相量计算法,将正弦波电流和电压用相量表示.采用节点分析法证明了激发极化法中电极互换原理仍然成立;并由证明过程中的假设条件得出了电极互换原理的适用条件和应用范围.     

采矿巷道围岩变形机制数值模拟研究

研究了大冶铁矿龙洞-62 m、-74 m水平采矿巷道开挖后的二次应力分布及巷道变形机制。首先根据现场工程地质勘查和室内岩石力学试验对巷道围岩进行了工程地质分组和岩石力学参数确定;在此基础上运用FLAC3D数值模拟软件研究了巷道开挖后的应力应变状态,分析了围岩变形机制;并根据-74 m水平采矿巷道的收敛监测数据对比验证了数值模拟结果。研究结果表明,围岩条件不同的采矿巷道其二次应力分布影响范围有所差异,但围岩主应力总体上表现为由巷道边墙中下部位的压应力集中带逐步过渡到拱顶、底板一定范围内的拉应力集中带。     

巷道围岩中瞬变电磁场三维数值模拟

为了进一步研究井中瞬变电磁法的问题,建立了巷道和异常体模型,用推导出的扩散方程的七点差分格式对磁偶极源激发的瞬变场进行了数值模拟.观察到\"烟圈\"场在低阻体处早期等值线发生明显畸变,随着时间的增加影响逐渐减弱;而巷道处的畸变较弱,持续时间长.根据多个测点计算得到的数据,绘制了磁场和和磁场对时间导数的等值线断面图,显示等值线向低阻体处聚集畸变;而磁场对时间导数等值线的畸变可持续较长时间.     

非均匀介质中地震波传播的数值模拟

地震波场数值模拟方法多种多样,各种方法都有各自的特点.这里推出一种全新地震波场模拟方法--基于Forsyte广义正交多项式的迭积微分算子法,该方法将计算数学中的Forsyte多项式,应用到地震波传播的数值模拟中,它同时具有广义正交多项式迭积微分算子的高精度和有限差分短算子算法的高速度.通过对算子长度的调节及算子系数的优化,可同时兼顾波场解的全局信息与局部信息.复杂非均匀介质模型数值模拟结果说明了该方法的可行性.将该方法的计算结果与傅氏变换伪谱法、错格高阶有限差分法相比较,结果说明,该方法在波场模拟方面具有较好的发展潜力,并具有自身独到的优越性.     

渗流作用下深埋巷道围岩热交换过程的数值模拟

为了研究深埋巷道围岩温度场的分布规律,基于传热学和渗流理论建立了深埋巷道围岩的热扩散数学模型,结合边界条件采用MATLAB对其进行了数值求解,获得了在风流和渗流耦合作用下围岩的温度场和温度矢量分布。研究结果表明,渗流改变了围岩初始温度场和温度矢量的对称分布的状态,围岩内部的温度场可划分为向内扩散区和向外扩散区。在围岩与风流的热交换作用下,巷道的壁面温度将接近风流温度,温度矢量零点的范围呈现出逐步增大的趋势。当热交换达到平衡状态时,向内扩散区的温度场呈现为环状对称分布状态;而向外扩散区等温线的形状没有明显的改变,但等温线的分布逐渐稀疏。     

磁力勘探与岩性测深理论基础的对比

首先概括了岩性测深技术的理论基础和物性基础要点,强调电偶极子场是岩性测深技术的基本理论。然后通过电偶极子场与磁偶极子场的类比,以及岩性测深与磁力勘探的对比,提出了一条研究岩性测深技术理论基础及正演计算的思路。     

考虑滑脱效应和温度场的煤层气渗流数值模拟

由于煤层气的解吸热效应,煤层气的运移过程是一个非等温过程。因此,温度场对煤层气渗流有着重要的影响。前人在研究煤层气渗流规律的研究中并没有同时考虑滑脱效应和温度场因素的影响,而在实际的深部开采中综合考虑滑脱效应和温度场的影响对研究深部煤层气运移规律有着重要的意义。因此本文建立了考虑滑脱效应及温度场的煤层气渗流数学模型,利用有限元数值方法研究了考虑滑脱效应和温度场耦合的煤层气运移规律;研究了考虑滑脱效应和温度场对压力场分布的影响;对考虑滑脱效应及温度场因素的煤层气产量进行了预测。得出了随着温度的升高煤储层的压力在降低,温度的升高对煤层气的产量有着负面的影响这一重要结论。     

线圈耦合距对坑道瞬变电磁场的影响与校正方法

目前,地面瞬变电磁法凭借其优势已被广泛用于煤矿水文地质勘查中,然而,在野外实际勘探中,复杂地形环境常导致发射源几何形状的改变与信号接收偏差,降低了勘探精度。为此,采用理论分析、数值模拟和实际地形数据分析相结合的方式,系统研究了复杂地形条件下电性源与磁性源瞬变电磁场的响应特征。首先,基于二阶后退欧拉离散的矢量有限元正演模拟技术,详细探讨了山峰和山谷地形位于接收点和发射源位置时,对两种源系统的影响规律。结果表明：电性源系统会出现响应变号现象,源导线位置高于周围地形时响应增强,反之则被削弱;而磁性源无变号现象,但响应变化规律与电性源类似。其次,利用实测地形数据,采用四面体网格建立与实际地形高度吻合的三维正演模型。模拟结果显示：早期响应曲线能够清晰反映地形细节,曲线形态与地形特征一致;而晚期响应则逐渐趋于平缓,体现了深部背景的影响。研究成果可为复杂地形条件下瞬变电磁法的勘探装置布设、数据采集、处理和解释提供理论指导,对提高煤矿水文地质勘探精度具有重要意义。

     

真空井点降水试验分析与数值模拟

基于某真空井点降水综合试验,建立了三维地下水流数值模拟模型,将模型模拟预测数据与试验观测数据进行对比,研究真空负压和井点间距对真空井点降水效果的影响,得出了真空井点周围渗流场的变化性状,提出了真空井点周围真空及重力场耦合区、耦合场与重力场过渡区和重力场区3个区的概念。得出了不同负压在不同井点深度条件下对地下水渗流场的影响变化。对比结果表明,建立的真空井点降水模拟分析方法,能够较好的模拟真空井点周围观测井水位与出水量的相关关系;分析方法可用于真空井点降水试验分析,且为真空井点降水设计提供了依据。     

土体含水率监测的移动点热源法研究

土体含水率监测的线热源法对加热功率要求较高,当热源强度不稳定时,监测结果容易受到影响。为了解决线热源法的不足,提出了土体含水率监测的移动点热源（pointheat source,PHS）法。该方法利用土体热物性与含水率之间的相关性,通过监测土体中PHS的降温规律间接识别含水率。通过数值模拟研究了点热源在含水率均匀分布的土体中的传热规律,根据热源降温曲线的特征,定义了含水率判别指标η,进而建立了含水率与判别指标的拟合关系,并对监测灵敏度的影响因素进行了参数分析。在含水率非均匀分布的土体中开展了点热源降温规律的数值模拟,根据测点降温时程曲线计算含水率判别指标,并利用含水率与判别指标的拟合公式反演含水率分布。结果表明,点热源法反演得到的含水率分布与实际值吻合较好,验证了该方法的理论可行性。通过模型试验进一步验证了该方法的可行性。     

衡阳市东阳铺地段水源地评价的物探应用效果

利用物探方法解决水文地质问题是重要的地质手段之一。本文就东阳铺地段水源地评价过程中的物探应用效果进行了讨论。在该地段，选择联合剖面法扫面，不仅将灰岩的边界快速，准确地圈定出来，而且探明了工作区内的隐伏断裂构造，岩溶裂隙发育情况，取得了较好的地质效果。     

烃源岩地质色层效应的模拟实验

利用未混油或混油源岩样品在低温、加压条件下分别对纹层状泥岩、暗色块状泥岩及灰质块状泥岩样品进行排烃模拟实验,其中块状泥岩及灰质块状泥岩被研碎后混入同层原油,而纹层状泥岩不被研碎(也未混油),以保持其层理结构的完整性。实验结果显示,排烃过程造成轻烃相对富集,色谱图中主峰碳前移,正构烷烃分布及部分甾、萜烷参数值在排烃过程中产生明显变化,萜烷对运移的敏感性没有甾烷强。在排烃过程中纹层状泥岩与块状泥岩及灰质块状泥岩的地质色层效应有着显著的差异,相对而言,块状泥岩与块状灰质泥岩的排烃效率低,但排烃过程造成了它们出现较为明显的地质色层效应,而纹层状泥岩排烃效率高,但在排烃过程中地质色层效应不明显。分析认为源岩的物理结构是造成这种地质色层效应的差异的主要原因之一。     

多源电测深法在扩大庐枞8411矿床中的应用效果

本文针对山区电测深的结症，通过实例介绍了一种新方法──多源电测深法的应用效果。在三面环山、岩石裸露等物探自然条件极为不利的情况下，应用多源电测深法成功地圈定了８４１１西段铀－硅质体的展布，预测了银竹凹铀成矿远景区段，为８４１１矿床的扩大指明了方向。实践表明：多源电测深法具有探测深度大、工作效率高、资料解释直观可靠等优点，是一种行之有效的物探方法。     

以有限面源和单点源代替无限面源标定航测仪

阐述了在地面标定航测仪时,根据γ射线的叠加原理和六边型面源特点,以有限面源代替无限面源,建立的计算公式和实测结果,以及在空中标定航测仪时,根据γ射线的互换原理,以单点源代替无限面源,建立的计算公式和实测结果。通过理论分析,算出了航测仪接收γ射线时晶体底侧面的接收比,得出底面接收γ射线随高度是按金格函数规律衰减的数学表达式,并按该规律根据底面接收计数率的（按接收比由底侧面接收总计数率中分出的）地、空     

太湖流域污染负荷模型研究

在大量参数试验和调查的基础上,通过研究太湖流域各种点源和非点源污染负荷的排放去向、产生量和处理系数,建立了太湖流域污染负荷模型。该模型的计算结果为太湖流域水质模型的模拟提供了污染源的各种污染负荷完整的输入资料,不再需要繁杂地整理和准备太湖流域水质模型必须输入的各种污染负荷数据。可以通过图形直观地显示太湖流域各种污染源的污染物产生量和处理量,使整个流域上难以直接量测的各种污染负荷得到量化。