三维地面断面电阻率测深有限元数值模拟

用有限单元法进行了电导率分块均匀的三维点源电场电阻率测探的数值模拟。首先给出了三维构造中点源电场的边值问题、变分问题；然后，用有限单元法求解变分问题，将区域剖分成六面体单元，在单元中进行三线性函数插值，将变分方程化为线性代数方程组；最后解方程组，得各节点的电位值，进而计算出地表的视电阻率。对几例较典型的地电模型进行试算，结果表明本方法是行之有效的。     

井地-高密度电法联合数值模拟研究

从点源场的边值问题出发,利用有限元推导了井地电法和高密度电法2.5维的详细解法,并编制了相应的程序。利用均匀半空间的地电模型进行了正演计算,并与地下真实电阻率进行了对比分析,验证了算法的正确性。在此基础上对均匀介质中存在对称高阻体和边缘高阻体的模型,进行正演模拟,分别得到其井地电法的视电阻率断面图和高密度电法的视电阻率断面图。结果表明,结合两种方法可以对地下存在的高阻异常体进行有效精确地探测。     

三维地电断面激发极化法有限元数值模拟

用有限单元法求解三维地电断面激发极化法正演模拟算法.首先给出了三维构造中点源电场异常电位的边值问题与变分问题, 简化无穷远边界上的边界条件以提高计算速度及计算精度.以此为基础计算视电阻率对模型电阻率的偏导数矩阵, 并进行三维地电断面激发极化法正演模拟, 与等效电阻率法相比节约了计算时间.对几例较典型的地电模型进行计算, 结果表明本方法是正确可行的.      

井地电法点电源供电地表异常电场分布特征实验研究

井地电法供电点位置与地表电位分布关系密切。为研究点电源供电时供电点位于电性异常层上、下不同位置时地表电位的分布特征,通过物理模型研究的方法,采用铜圆柱体作为固定的点电源供电,利用有机玻璃模拟高阻体,通过三维电位观测系统,获得高阻体位于供电源上、下不同深度时水面测得的电位值,计算该值与无异常体存在所测得的背景场电位值的差值作为异常电场,进一步分析异常电场的特征,推断异常体的空间展布情况。模拟实验表明,点源供电时供电点与异常体越近,其地表异常电位值越高,并且供电点源位于异常体下方时其在地表的异常形态越接近其真实形态。     

用有限单元法反求水文地质参数的初探

一,计算区概况计算区位于鲁北德州地区陵县抬头寺乡,属黄河下游冲积平原,面积为9.625km~2。本区属华北平原半湿润大陆性气候,多年平均降雨量为603mm,多年平均蒸发量为1350mm,区内现有机井136眼,至1983年底为纯井灌区。区内40m 深度内的岩性多为粘土、亚粘     

井地直流电法三维数值模拟中若干问题研究

讨论了地下垂直线源分段计算和场叠加的方法,并实现了在套管上供直流电的三维数值模拟。讨论了大型容量矩阵的压缩存储方式,采用数组和结构体相结合的方法实现容量矩阵的一维链表式压缩存储。在求解超大型稀疏线形方程组时引入不完全Cholesky分解稳定化的双共轭梯度算法(ICBG),通过与均匀半空间垂直线源解析解的对比,证明了该算法是准确可靠的。     

渗流分析中排水孔模拟的叠单元法

排水孔是重要的渗控措施,如何准确模拟排水孔的作用是渗流分析中的关键问题之一。目前普遍采用排水子结构法,但由于子结构网格依存于整体网格,在解决复杂工程问题时网格划分难度很大。文中提出一种新的排水孔模拟方法--叠单元法。对于含排水孔的结构,将其划分为不包含排水孔的整体网格以及各排水孔附近区域的局部网格,网格之间相互独立。然后,通过排水孔局部网格的外边界面的虚拟渗流,实现整体网格与排水孔局部网格的耦合。算例分析的结果表明,当排水孔局部网格范围大小取为整体网格单元尺寸的1～3倍,外边界面渗透系数取为材料渗透系数的102～103倍时,所提方法能够准确模拟排水孔的作用。由于叠单元法的网格划分简便易行,有望广泛应用于复杂工程问题的渗流分析     

三维地电断面电阻率测深有限元数值模拟

用有限单元法进行了电导率分块均匀的三维点源电场电阻率测深的数值模拟.首先给出了三维构造中点源电场的边值问题、变分问题; 然后, 用有限单元法求解变分问题, 将区域剖分成六面体单元, 在单元中进行三线性函数插值, 将变分方程化为线性代数方程组; 最后解方程组, 得各节点的电位值, 进而计算出地表的视电阻率.对几例较典型的地电模型进行试算, 结果表明本方法是行之有效的      

地-井瞬变电磁响应三维时域有限差分模拟

地-井瞬变电磁法是利用地表发射、井中接收瞬变场响应来实现查找深部矿产资源的一种方法.在时间域有限差分算法的基础上,以回线源为激发源,采用非均匀网格剖分技术,对均匀半空间和倾斜板状体、含有低阻覆盖层的倾斜板状体进行了数值模拟.通过对比分析表明:均匀半空间中,响应极大值随观测时间延迟而减小;早期主要反映围岩响应特征,异常体响应特征在晚期表现出来;场源位于中心位置激发时,异常体响应可以很好地体现出来,当场源位于右侧位置,则要选取较长的观测时间降低周围围岩的影响,使异常体的响应特征显示出来;低阻覆盖层对异常响应的影响在整个观测时间范围内都存在,削弱了异常体的响应特征.研究工作为定性分析地-井TEM响应特征和资料解释提供了参考.     

变步长激发极化法有限元数值模拟

用改变剖分步长的方法对三维地电模型进行激发极化法正演模拟计算.首先,在给出三维地电模型异常电位的边值问题与变分问题的基础上,通过对三维激电模型进行变步长的六面体剖分,将异常体部分用较短步长的单元进行加密剖分,并在各个单元上进行插值,于是得到其总刚度矩阵;然后用变带宽方式对其进行编号存储,并选用成熟的LDLT方法求解大型稀疏矩阵,运用等效视电阻率方法求取地表视极化率值.通过用中间梯度装置对几例典型的激电模型进行了正演计算,结果表明,该方法能够达到满意的精度和效果,从而为激发极化正演解释提供有益的帮助.     

坑道直流电法环境影响三维数值模拟与结果分析

针对坑道直流电法异常受坑道空腔及坑道内各种良导设施的影响发生严重畸变,给实测资料解释和异常体的准确定位带来困难,用有限元法对坑道直流电法环境影响进行了三维数值模拟,首先研究了坑道特殊条件下电阻率有限元计算方法并编制了计算程序,并设计3个不同模型计算坑道环境对周围异常体探测的影响,再使用比较法、差值法和综合改正法对坑道环境影响进行消除.计算结果表明,坑道直流电阻率法实测数据解释前必须进行坑道环境影响消除,比较法、差值法和综合改正法等都可以消除坑道环境影响.     

岩土体力学参数空间分布下的滑坡稳定性数值计算方法

滑坡岩土体强度参数具有空间变异性,采用统一强度参数进行数值建模计算不能很好地体现这一客观性质对结果的影响.本文提出一种考虑岩土体力学参数空间分布下的滑坡数值建模方法,通过对滑坡地形地貌和有限的勘察数据进行控制边界下的插值补充,形成参数分布云图,结合Visual Basic和FISH编程将差异分布的参数加载到数值网格模型中,使理论模型和实际更接近.算例分析结果表明该方法可行,能更准确显示出滑体变形破坏部位及特征,对后期变形监测和治理有指导意义.     

多频电磁波测井物理模拟实验的方法技术

为了对多频电磁波测井有进一步的了解，针对在石油勘探中的油层、水层情况，研制了模拟实际测井环境的地层模型，并对天线的选择、空间电磁场的影响和反射波的干扰等因素进行了讨论，并提出和总结了关于实验装置的组构、各种模型参数的选取、幅度和相位的测量及数据的采集等一套较完整地实验方法和测量技术。     

基底仰冲—俯冲碰撞对盖层构造的影响物理模拟实验

根据相似性原理，选择橡皮泥和松散的细沙为实验材料分别模拟盆地的基底和盖层，在挤压应力条件下，模拟基底的仰冲—俯冲碰撞对盖层构造的影响。实验表明：①盆地基底在碰撞接触初期因接触面积较小而拼接不稳固，可以导致仰冲—俯冲碰撞，盆地基底碰撞部位的产状可能是决定该侧基底是俯冲抑或仰冲的重要因素。②盆地基底的微弱变形即可引起盖层较大形变；③基底的仰冲—俯冲使盖层的主要构造倾向仰冲基底一侧。     

水位骤变触发库岸堆积层滑坡的物理模型试验及机理分析

库区水位骤变容易引起库岸边坡堆积层滑坡,而水库库岸滑坡往往会直接造成水工建筑物的损毁、减少有效库容,因此深入研究其诱发机理和变形破坏模式具有重要意义。本试验在模型箱内进行,其净空尺寸为100cm60cm60cm（长宽高）,内设不透水底板模拟基岩体,通过水闸可以实现水位的骤降。在不透水底板上填筑有厚度约为20cm的堆积层,并在堆积层内部埋设传感器,用于测量土压力和孔隙水压力的变化过程,并在试验全过程中用摄像机记录了滑坡的变形位移情况。试验结果表明：在水位上升过程中堆积层表面会形成张拉裂缝,边坡前缘涉水区域发生局部破坏,主要是由于库水入渗后,水对岩土体会造成抗剪强度弱化; 水位骤降时,堆积层会沿着基岩面发生整体下滑,滞留在土体中的孔隙水压引起的渗流力是导致该滑坡发生的主要因素; 由于水库库岸堆积层滑坡是在渗流力牵引作用下发生,故滑坡失稳模式一般为牵引式滑坡。     

FLAC数值模拟软件及其在地学中的应用

FLAC是以拉格朗日差分法为基础的一种数值模拟应用软件,主要用于岩土力学工程。近年地质学家将其应用到地质构造和块体运动学、动力学研究中,以证实或证伪地球学家们提出的相关地球动力学模型。本文初步介绍了FLAC应用软件的基本原理、使用方法以及它在国内外地质学上的几个应用实例。     

基于剖面三维地质建模方法及在本溪地区应用

针对成矿带三维地质建模面临的实际问题,以GOCAD软件作为三维建模工具,阐述了基于剖面的三维地质建模流程与方法.为了充分揭示本溪地区深部地质情况及隐伏铁矿的发育情况,采用基于剖面的三维地质建模方法构建了本溪地区907km2的三维地质模型,获取了本溪地区地下三维地质结构,显示出该地区盖层发育宽缓褶皱,断裂切割作用强烈,基底最大埋深可达4200 m,在变质基底埋深较浅的地区,具有很大的铁矿资源勘探潜力.实际应用情况表明,基于剖面的三维地质建模方法符合地质研究从二维到三维的工作流程和思维习惯,是一种有效的成矿带三维建模方法.     

Y字型基底碰撞对盖层构造的影响物理模拟实验

根据相似性原理,选择橡皮泥和松散的细沙为实验材料分别模拟盆地的基底和盖层,在挤压应力条件下,模拟基底的Y字型碰撞对盖层构造的影响。实验表明:①基底“Y”字型碰撞初期,盖层出现基本对称的背冲构造,影响范围取决于基底的产状和盖层的厚度。②碰撞后期,盖层变形因基底变形的不同而不具对称性。③一侧基底的变形制约另一侧基底构造的发育,即使岩石力学性质相似的基底变形样式也可能不同。     

用抗剪强度参数估算抗拉强度的方法与问题讨论

因为多数岩石具有各种结构面,岩石力学试验强度参数多是离散的,所以岩石力学试验获得的参数具有估算的性质。根据单轴压缩实验Mohr圆破裂面的法向压力为零、即是与轴向压力方向一致的破裂面,导出压力劈裂圆的抗拉强度公式,用该公式计算了14个岩土试验的抗拉强度,并与这些岩土的Brazil劈裂试验和直接拉伸试验的抗拉强度进行比较,其相对误差一般都在20%以内,从岩土试验参数离散性角度看,压力劈裂圆公式具有实用价值。讨论了拉应力圆在Mohr-Coulomb准则下的负轴方向实际上不存在0轴压下的单向拉伸、即对柱状试件不会发生圆周拉张破坏模式,所以ISRM建议的t=f（3）作图回归法、以及多种根据Mohr拉应力圆几何关系导出的其他公式计算法存在计算抗拉强度偏大问题。分析指出了与单轴压缩实验3种破坏模式相应的应力圆及其应力范围。