陆面数据同化系统误差问题研究综述

同化系统中的误差问题一直被认为是制约数据同化性能的瓶颈问题。从分析陆面数据同化系统的误差问题研究现状出发,统一定义了同化系统的误差来源及误差表现,简要综述了顺序同化方法及连续同化方法中的误差定义和相关理论问题。从误差估计的角度,重点介绍了目前研究中各种误差估计的方法和面临的困难。针对误差处理方法的研究,介绍了在集合数据...     

数据库复杂查询的实现

Ｍ Ｉ Ｓ系统中的查询问题,长期困扰着开发者和使用者。本文通过一个具体的问题,详述了实现复杂查询的方法,并通过实例加以解释和说明,同时总结了各种方法的特点及适用范围。文中所用方法与实例全部截自本文作者曾经开发过的 Ｍ Ｉ Ｓ应用系统的产品中。     

应变局部化问题中的正则化机制探讨

应变局部化问题是当前岩土力学研究的一个重要课题。处理应变局部化问题,一般的方法是引入正则化机制,包括黏性效应、Cosserat理论、非局部化、梯度理论。对应变局部化问题中的各种正则化机制应用进展作了系统总结,并分析讨论了各种正则化机制所存在的问题,最后对应变局部化问题中的正则化机制应用作了展望。     

绿山设计软件在三维地震勘探中的应用

绿山设计软件是三维地震勘探野外观测系统的设计软件,其依据测区的地质、地球物理参数以及地理条件,可以生成多种符合要求的观测系统。考虑各种参数的相互制约及相互影响因素,根据东欢坨三维地震勘探项目的要求,利用绿山设计软件,求证了各种参数的设计流程及控制方法,布设特殊的观测系统,达到了勘探目的。     

智能岩石力学及其内容

本文针对岩石力学研究中目前存在的问题和信息时代的要求, 提出了21世纪的智能岩石力学的新思想和研究内容。它是综合现有各种行之有效的方法, 系统研究岩石工程问题, 提高岩石力学解决复杂问题的准确性。     

系统方法在水文地质研究中的应用

自奥地利生物学家L·冯·贝塔朗菲发表“普通系统论”以后随着信息论和控制论等学科的建立,包括系统理论和系统工程的系统科学得到了高速发展,到本世纪中叶在各种生产——工程、科学技术、组织控制和社会问题中都得到应用。六十年代后期,该方法被引进地质研究和生产工作中。尔后在水文地质问题的研究上,亦开始采用系统分析的方法。     

混沌时间序列预测的局域法在边坡变形分析中的应用

边坡作为一个复杂系统,其本身的各种参量是不确定的和随机的,在其演化过程中,表现出复杂的非线性行为,发生一系列的混沌现象。本文运用现代混沌理论,对边坡变形的预测问题进行探索性研究,把混沌时间序列理论引入到边坡工程研究中,对该理论的建立及预测方法进行系统地讨论,为该领域的研究提供完整的技术方法。通过对新滩滑坡的研究结果表明,混沌时间序列方法对混沌序列的预测较线性时间序列具有较高的精度。     

集对分析及其在城市地面沉降研究中的应用

集对分析是处理本确定性问题的理论,认为在一系统中不确定性与确定性互相联系、影响、制约,并在一定条件下互相转化,用联系度及其数学表达式统一描述系统的各种不确定性,由此实现系统调控的辅助决策。本文应用集对分析理论与方法剖析了上海地面沉降问题,探讨了社会需求、资源状况、地质环境三者间的制约关系,并以此提出城市地面沉降系统调控的对策与途径。     

堤坝隐患综合物探方法研究与应用

针对堤坝渗漏隐患探测的各种方法进行探讨,分析各种方法用于探测渗漏隐患的可行性和其存在的问题。根据作者多年从事渗漏隐患探测工作的经验,提出一套适合于各类坝渗漏探测的工作方法,该工作方法经多次实践,证明具有简便、实用和准确等特点。     

井底恒压式与微流量式控压钻井系统控制机理差异分析

随着我国能源需求的不断增加,大量深层和复杂油气藏需要进行开采,伴随而来的各种钻井复杂问题也越来越多,其中钻井安全密度窗口窄的问题就是最为突出的问题之一。控压钻井技术目前是解决该问题最有效的办法。控压钻井技术按照其控制原理又可分为井底恒压式控压系统与微流量控压钻井系统。通过对这2种控压钻井方式的基本工艺流程及装备进行分析,比较2种控压钻井系统区别,为进一步推广控压钻井技术提供建议。     

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。     

A Functional Data Analysis Approach to Surrogate Modeling in Reservoir and Geomechanics Uncertainty Quantification

Uncertainty quantification for geomechanical and reservoir predictions is in general a computationally intensive problem, especially if a direct Monte Carlo approach with large numbers of full-physics simulations is used. A common solution to this problem, well-known for the fluid flow simulations, is the adoption of surrogate modeling approximating the physical behavior with respect to variations in uncertain parameters. The objective of this work is the quantification of such uncertainty both within geomechanical predictions and fluid-flow predictions using a specific surrogate modeling technique, which is based on a functional approach. The methodology realizes an approximation of full-physics simulated outputs that are varying in time and space when uncertainty parameters are changed, particularly important for the prediction of uncertainty in vertical displacement resulting from geomechanical modeling. The developed methodology has been applied both to a subsidence uncertainty quantification example and to a real reservoir forecast risk assessment. The surrogate quality obtained with these applications confirms that the proposed method makes it possible to perform reliable time–space varying dependent risk assessment with a low computational cost, provided the uncertainty space is low-dimensional.     

岩土力学参数空间变异性的集合卡尔曼滤波估值

岩土参数具有结构性和随机性的空间变异特征,该特征导致岩土参数具有不确定性。以地质统计学作为岩土参数空间变异性分析的理论基础,将分布于研究区的岩土参数视为区域化变量,变异函数既描述了岩土参数整体的空间结构性变化,又描述了其局部的随机性变化,用变异函数理论模型作为描述岩土参数空间变异规律的数学模型。引入集合卡尔曼滤波（EnKF）分析方法,利用时空分布的观测数据,对岩土参数空间变异性进行估值。数值算例表明,EnKF能够有效地融合观测数据,较好地提供岩土参数空间变异性的估值。     

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,其中百分表测量法适用于测量小区域变形;测量内部变形可选择电阻式应变片法及光纤类传感器法;较大区域的变形可选择位移计法及光纤类传感器法;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性贴片法。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。     

岩土力学参数空间变异性的集合卡尔曼滤波佶值

岩土参数具有结构性和随机性的空间变异特征，该特征导致岩土参数具有不确定性。以地质统计学作为岩土参数空间变异性分析的理论基础，将分布于研究区的岩土参数视为区域化变量，变异函数既描述了岩土参数整体的空间结构性变化，又描述了其局部的随机性变化，用变异函数理论模型作为描述岩土参数空间变异规律的数学模型。引入集合卡尔曼滤波（EnKF）分析方法，利用时空分布的观测数据，对岩土参数空间变异性进行估值。数值算例表明，EnKF能够有效地融合观测数据，较好地提供岩土参数空间变异性的估值。     

Upscaling of elastic properties for large scale geomechanical simulations

Large scale geomechanical simulations are being increasingly used to model the compaction of stress dependent reservoirs, predict the long term integrity of under‐ground radioactive waste disposals, and analyse the viability of hot‐dry rock geothermal sites. These large scale simulations require the definition of homogenous mechanical properties for each geomechanical cell whereas the rock properties are expected to vary at a smaller scale. Therefore, this paper proposes a new methodology that makes possible to define the equivalent mechanical properties of the geomechanical cells using the fine scale information given in the geological model. This methodology is implemented on a synthetic reservoir case and two upscaling procedures providing the effective elastic properties of the Hooke's law are tested. The first upscaling procedure is an analytical method for perfectly stratified rock mass, whereas the second procedure computes lower and upper bounds of the equivalent properties with no assumption on the small scale heterogeneity distribution. Both procedures are applied to one geomechanical cell extracted from the reservoir structure. The results show that the analytical and numerical upscaling procedures provide accurate estimations of the effective parameters. Furthermore, a large scale simulation using the homogenized properties of each geomechanical cell calculated with the analytical method demonstrates that the overall behaviour of the reservoir structure is well reproduced for two different loading cases. Copyright © 2004 John Wiley & Sons, Ltd.     

Predictive Modeling of the Evolution of Fault Structure: 3-D Modeling and Coupled Geomechanical/Flow Simulation

Reconstruction of geological structures has the potential to provide additional insight into the effect of the depositional history on the current-day geomechanical and hydro-geologic state. Accurate modeling of the reconstruction process is, however, complex, necessitating advanced procedures for the prediction of fault formation and evolution within fully coupled geomechanical, fluid flow and temperature fields. In this paper, a 3-D computational approach is presented that is able to forward model complex structural evolution with multiple intersecting faults that exhibit large relative movement within a coupled geomechanical/flow environment. The approach adopts the Lagrangian method, complemented by robust and efficient automated adaptive meshing techniques, an elasto-plastic constitutive model based on critical state concepts, and global energy dissipation regularized by inclusion of fracture energy in the equations governing state variable evolution. The proposed model is validated by comparison of 2-D plane strain and 3-D thin-slice predictions of a bench-scale experiment, and then applied to two conceptual coupled geomechanical/fluid flow field-scale benchmarks.     

地质力学方法在区域地质矿产调查及矿床勘探中的应用

就地质力学从实践中抽象出来的若干规律在区域地质矿产调查诸多方面的应用作了归纳,并通过若干典型实例,阐明了地质力学方法在区调中的应用具有广阔的前景。阐明了地质力学方法在矿床勘探中具有战术的指导作用。最后扼要阐述了地质力学发展前景。     

工程地质学一个新的研究方向

本文认为，通过工程地质力学与系统科学的有机结合而形成的工程地质力学综合集成理论和方法，将成为当今工程地质学的重要研究方向之一。本文简述其基本原理、一般方法及实际工程应用等问题。     

深埋长隧洞三维地质力学模型试验研究

为了评价深埋长隧洞围岩的稳定性和隧洞间距的合理性,本文采用三维地质力学模型试验技术,研究在高地应力、高外水压力作用下,隧洞围岩整体稳定性以及相邻洞室开挖的相互影响效应,并与三维弹塑性有限元数值计算结果进行对比验证,研究结果表明:地质力学模型试验成果和数值计算结果基本一致,两者得到的位移场、应力场、屈服区范围都基本吻合。在高地应力、高外水压力作用下,工程所在的Ⅲ类围岩隧洞是可以安全成洞的。采用超载法进行试验和计算可知,在Ⅲ类围岩中极限超载安全系数k＞1.3,开挖隧洞对洞周围岩的位移与应力影响区一般小于1倍洞径范围,隧洞的间距是合适的。