地球物理勘探中几种二维插值方法的误差分析

为了研究采样和网格化方法对地球物理数据成图精度的影响,为野外数据采集布设提供一定的依据,采用数值模拟确定重力异常场场值,通过不同采样间距和不同插值方法计算重力异常绝对误差均方根值和节点处的绝对误差值,对比不同插值方法的误差,得到了如下认识：1）对于同一插值方法而言,存在小间距绝对误差均方根值小于大间距绝对误差均方根值的关系。2）对不同的插值方法而言:当采样间距小于最小异常地质体尺度时,绝对误差均方根值由小到大的顺序是径向基函数法、改进的谢别德法、克里金插值法、自然邻点法、反距离加权插值法、最近邻点法、最小曲率法,并且线性插值三角网法与自然邻点法具有几乎相同的数值;当采样间距大于最小异常地质体尺度时,绝对误差均方根值由小到大的顺序是径向基函数法、改进的谢别德法、克里金插值法、自然邻点法、最小曲率法、最近邻点法、反距离加权插值法,并且线性插值三角网法和自然邻点法具有几乎相同的数值。3）从绝对误差均方值看,径向基函数方法、改进的谢别德方法和克里金方法数值较小,其中径向基函数值绝对误差均方根值最小。4）从节点处绝对误差值来看,径向基函数方法、克里金方法、改进的谢别德方法相对其他插值方法具有更小的误差,不存在局部误差较小或较大的情况,是相对较好的插值方法,并且径向基函数方法是最好的。     

竖向荷载下桩基础弹性分析的改进计算方法

将Randolph剪切位移方法中桩身位移与桩端位移的函数关系简化为一多项式,并与Poulos积分方程中土体柔度系数矩阵相结合,提出了一种竖向受荷单桩弹性分析的改进计算方法,从而避免了Poulos积分方程法中的差分运算以及由此带来的其他矩阵运算,同时比Randolph方法更能准确模拟桩身剪切应力的分布,并将单桩的改进计算方法应用于群桩分析。将改进的计算方法与Poulos、Randolph方法以及Chow混合方法的单桩和群桩计算结果进行了比较,结果表明：改进计算方法是可行的,可满足精度要求。     

地质力学模型实验中变形量测方法的应用研究

地质力学模型实验作为一种便捷高效、成本低廉的研究方法,不仅可以将工程的破坏过程直观地呈现出来,而且可以作为了解工程整体力学特征、破坏模式和稳定情况的重要研究手段,在各类岩土工程问题的研究中有着广泛应用。由于地质力学模型材料的变形模量较低,同等应力条件下应变极其敏感,因此模型实验中变形测量显得至关重要。为了提升地质力学模型实验中变形量测的便捷性和准确性,对目前地质力学模型中对变形测量的主要方法进行总结分析。结果表明：目前对于模型变形量测的方法主要分为电测式测量方法、光学测量方法和机械式测量方法,其中电测式测量方法主要包括电阻式应变片法和位移计法,光学测量方法主要包括光纤类传感器法、数字图像相关法、光弹性贴片法和云纹干涉法,机械式测量方法主要包括百分表测量法和经纬仪观测法。通过对各种方法工作原理、主要应用案例及优缺点的阐述对比,得出不同方法的主要区别是测量范围和适用范围的差异,其中百分表法适用于测量小区域变形;测量内部变形可选择电阻应变片法及光纤传感器法;较大区域的变形可选择位移计法及光纤传感器法;指定点位移可选择经纬仪观测法;全场观测可选择数字图像相关法、云纹干涉法以及光弹贴片法。该成果可为相关地质力学模型实验的变形测量提供实验参考。     

岩土工程半解析半数值方法若干进展

总结了笔者等近年来有关岩土工程半数值半解析方法方面的研究进展,重点介绍了有限层方法、析解法、等积变换法、广义剪切位移法、广义荷载传递函数法等5个方面,充分显示了半数值半解析方法良好的应用前景。     

考虑三维变形的柔性和刚性基础沉降计算方法

传统的分层总和法不能考虑地基三维变形,计算基础沉降的误差非常大。为了减小分层总和法修正系数的范围,基于侧限压缩试验的e-p曲线,推导了能够考虑三维变形的柔性基础沉降算法。只要把传统算法的分层压缩量乘以一个修正系数,新算法就可以在分层总和法基础上考虑地基土的侧向变形。进一步地,通过调整基础底面的压力分布,推导了条形刚性基础沉降的近似算法。算例分析表明,考虑三维变形的沉降算法可以解决传统分层总和法在计算小尺寸基础时沉降过小的问题。计算表明,小尺寸刚性基础沉降计算结果比传统分层总和法大,大尺寸刚性基础沉降计算结果比传统分层总和法小,这可能是导致分层总和法修正系数范围过大的原因之一。应用文中方法有希望减小分层总和法的一部分误差。     

电阻率法和激发极化法在地下水勘查中的应用

依据提供的物性参数的不同,广泛应用于找水工作的电法手段可分为电阻率法和激发极化法两大类,其中电阻率法提供电阻率参数,主要解决与赋水有关的构造问题(如赋水层位或断裂构造)。方法上有常规电法、电磁法,可根据地区赋水部位的不同选择适当的方法。激发极化法则利用含水层的激发极化效应进一步确定目标层位或构造的赋水性。电阻率法和激发极化法相互配合,在找水工作中相得益彰。     

土壤侵蚀速率研究方法综述

对目前国内外土壤侵蚀研究方法进行了综合分类与介绍,将之分为用于研究现代与地史时期土壤侵蚀两类主要方法。对于现代土壤侵蚀着重介绍了测量方法,遥感方法,地球化学方法,地貌学方法,水文学方法,土壤学方法;地史时期土壤侵速率方法主要介绍了阶地剖面方法和宇宙核素法。并对各种方法的适用范围,优点及局限性进行了讨论。     

基坑出水量计算方法探讨——“面井法”

基于平原区密集分布的农田供水井开采量评价方法——“面井法”,推导出了稳定流状态下,基坑出水量计算的一种新方法——“面井法”,并与“大井法”进行比较.“面井法”计算的基坑水位降深总大于“大井法”计算的基坑水位降深,而出水量则小于“大井法”计算的基坑出水量.“面井法”也定义了基坑等效半径,但形式唯一,简单易记.对于矩形(包括条形、方形)基坑,等效半径计算值总大于“大井法”计算值,而圆形基坑二者相等.由于“面井法”的推导是在整个基坑面积上积分的,其计算结果更能代表整个基坑的渗流特征.     

水平条分法下边坡稳定性分析与计算方法研究

极限平衡水平条分法较适用于成层岩土边坡,但较竖直条分法尚有不足之处。通过研究水平条分与竖直条分中条间力的关系,建立起水平与竖直条分法相对应的条间力假设条件;并针对水平条分法遇到滑动面存在弓形体时,采取水平条分和斜条分相结合的模式进行处理。在此基础上,推导出了瑞典法、简化Bishop法、简化Janbu法和Morgenster-Price（M-P）法在水平条分时的安全系数计算公式,其中,根据满足条件不同,得到了瑞典法的两种不同安全系数计算公式,并根据以往研究成果将一般简化Janbu法进行改进。当使用任意曲线和圆弧滑动面两种型式时,通过算例对比分析,验证了对水平条分法所做研究的可行性。同时,也表明了两种瑞典法得到的结果是一致的,改进的简化Janbu法在边坡稳定性分析上较一般简化Janbu法更优。     

指示元素垂向分带序列计算方法述评

计算和确定矿床原生晕指示元素垂向分带序列是地球化学找矿研究特别是矿床原生晕分析和研究的重要内容之一,国内、外地学者提出了多种计算方法。这里介绍几种常用的计算方法:分带指数法、广义衬值法、浓集重心法、浓集指数法、比重指数法、含量梯度法等,并指出这些方法的优点和不足,认为计算矿床原生晕指示元素垂向分带序列时,不宜采用传统的格里戈良分带指数法,而应采用广义衬值法、浓集重心法或比重指数法。     

加筋土不同计算方法之间的关系

加筋土中筋材与土的关系与钢筋混凝土中钢筋与混凝土的关系类似。两者的计算方法也具有相似性。等效附加应力法根据附加节点力计算方法的不同分别对应整体式和组合式方法。钢筋混凝土中经典的整体式和组合式方法构成了等效附加应力法的理论基础。反过来,从等效附加应力的角度分析,虽然分离式、整体式、组合式3种方法的单元刚度矩阵不同,但在本质上其实是一致的,区别主要在于边界上等效附加节点力的分配有所不同。（整体式和分离式可看作是特殊的组合式。）等效附加应力法的思想揭示了3种方法内在的处理原理,并且能够用于解释3种方法计算结果异同的原因。借鉴接触面的研究成果,选择合适的应变比例系数计算方法,也能在整体式和组合式方法中考虑筋材和土的滑移情况     

两种滑动面型式下边坡稳定性计算方法的研究

基于圆弧和任意曲线两种滑动面型式,对边坡稳定性计算方法中的瑞典法、简化Bishop法、简化Janbu法、严格Janbu法、Morgenster-Price法、Sarma法和不平衡推力法进行研究。对上述各种方法的研究成果进行了总结,并对Morgenster-Price法中的条间力函数 选择了4种形式（即 为常数0.1、0.5、1.0及半正弦函数）,对不平衡推力法中的公式进行了改进。通过算例对比,及当条分数不同、边坡坡角和坡高变化时,分析了这些方法的特点,由分析结果可知：（1）瑞典法和简化Janbu法计算得的安全系数最小,简化Bishop法和不平衡推力法与严格法得到的结果颇为接近;（2）任意曲线滑动面方法较圆弧滑动面方法计算得的安全系数稍小,且得到的临界滑动面与临界圆弧滑动面相接近,因而表明,圆弧滑动面作为一种近似的临界滑动面能够满足实际工程需要;（3）均质边坡采用较少条分数即可获得较高的安全系数计算精度,非均质边坡需一定数量的条分保证结果的可靠性;（4）Sarma法对土条侧面法向力和剪切的假设,使得其在均质边坡计算得的安全系数比其他方法要大,有偏于不安全的考虑,但Sarma法能够考虑边坡非均质对条分法的影响;（5）当边坡外形（如坡角、坡高）变化时,严格Janbu法在两种滑动面型式下计算得的安全系数相差很小,而其他方法稍大一些;（6）Morgenster- Price法中,条间力函数 对计算得到的结果影响很小。     

隧道施工地层变形预测研究综述和展望

在分析总结软土隧道施工变形预测方法的基础上,将变形预测的研究方法分为静态分析法和动态分析法两大类。其中,静态分析法包括以Peck理论体系,考虑弹性、弹塑性和黏弹性的解析法、理论移植法及专家系统;动态分析法包括各种数值分析法、模型法、时间序列法及神经网络智能预报等。其中Peck理论体系是基于Peck公式,后经不断改进和完善的一系列公式。理论移植法包括随机分析法、模糊数学法、镜象法、回归分析法等。对每类方法的研究进展及优缺点进行了论述,并提出了研究趋向。     

基于离散元法对边坡二维极限平衡法的探讨

边坡稳定性分析的极限平衡法是要做一定假设的。本文考虑了离散元与极限平衡法基于刚体理论的相似性,用离散元法计算出极限平衡法中的各个计算分量值,然后代入到常用极限平衡法中分析计算,根据离散元法的计算结果讨论了各极限平衡法中各种假设的合理性,为极限平衡法的计算提供了一个新思路。结果表明Bishop法与离散元法的计算结果比较接近,是本文经过离散元法计算后所推荐使用的方法。     

双频激电相位法初探

文章在综合双频激电法和相位激电法基础上,首次提出了双频激电相位法,该方法通过分析两个较低频率电流的激电相位差来达到地质勘探的目的.基于COLE-COLE模型,对双频激电相位法进行了理论分析,针对不同类型岩矿石作了数值模拟与物理模拟,从理论分析和模拟的结果可以发现,该方法既能反映地下岩矿石的激电效应强弱,也能在一定程度上反映其时间常数大小,因而可用于极化异常体性质的区分.     

地球物理方法对垃圾填埋场探测的有效性试验研究

文中根据在河北省某市两处不同类型垃圾(建筑垃圾和生活垃圾)填埋场上采用多种地球物理方法(高密度电阻率法、探地雷达法、高精度磁测法、激发极化法和瞬变电磁法)进行试验研究所取得的实测资料,结合工作地区的地质和岩土物性特征,通过分析对比,指出了不同地球物理方法在圈定和监测垃圾填埋场的污染范围和扩散趋势等方面的作用和能力。实验证明,垃圾填埋场渗漏污染检测中,探地雷达法、高密度电阻率法、激发极化法和瞬变电磁法均有一定的效果。除高密度电阻率方法外,激发极化法在监测垃圾的污染范围和污染趋势、圈定污染程度方面,效果也很明显。     

介绍一种寻找隐伏岩体的好方法:岩浆热场法

隐伏岩体对于热液矿床找矿是非常重要的。寻找隐伏岩体的方法很多,其中以物探(磁法、电法、重力、地震等)方法应用得最广泛、效果最好。本文介绍的岩浆热场法,是专门寻找隐伏岩体的方法。岩浆热场法是地球物理方法的一种,它以感知温度场的差别为目的,没有多解性是它最大的优点。它以岩浆热场理论为基础,以各种能够恢复古温度场的方法为手段。能够感知岩浆热场温度的方法很多,本文介绍了其中的五种:接触变质带法、煤质和煤级法、伊利石结晶度法、牙形石色变度法和镜质体反射率法等。接触变质带是岩浆热场直接的具体的体现,传统的接触变质带范围有限(一般不超过1km)。但是,如果考虑到极低级变质作用,将大大扩展接触变质带的范围(达6~8km)。煤质和煤级是煤田地质部门应用得非常娴熟的方法,中国无烟煤分布区大多与岩浆热场有关,是隐伏岩体的良好指示剂。伊利石结晶度、牙形石色变度和镜质体反射率法是极低级变质作用研究中非常重要的三个指标。在上述各种方法中,笔者推荐镜质体反射率方法。该方法具有简单、精确、适用、经济、快速的特点。与物探方法比较,该方法有很多优点,但也有其局限性。如果能够将该方法从煤田和石油部门移植到岩石学和矿床学部门,与磁法、电法、重力法配合使用,可以提高寻找隐伏岩体的效果。     

小体重瓶的设计和使用法

设计了一个小体重测定瓶，拟定了小体重测量方法，体重测定的结果与浮力称量法结果相一致，相对标准偏差为0．84％（n=10)。     

Slope stability analysis by polar slice method in rotational failure mechanism

In this paper, a polar slice method is proposed to quantify the energy dissipation in the inner sliding soil mass and evaluate the slope stability in rotational failure mechanism. The polar slice method is compared with the vertical slice method. Despite similar results, the advantages of the polar slice method are explained. Besides, the comparison between the polar slice method and Chen’s method shows that the polar slice method would lead to more accurate results than Chen’s method, while Chen’s method which neglects the energy dissipation in the inner sliding soil mass is relatively conservative.     

河道洪水反流向演算过程迭代方法

在流域防洪调度中需要考虑河槽的调蓄作用,河道洪水反流向演算可以简化河库联合调度模型的求解;马斯京根法是河道洪水演算的常用方法,但不能直接用于解决洪水反流向演算问题;提出了马斯京根法和迭代试算相结合的过程迭代算法;实例表明方法是实用有效的。