基于区域分解法的地下水有限元与边界元耦合模型—淄博市王旺庄水源地地下水数值模拟

区域分解法（DDM）是20世纪90年代兴起的一种求解偏微分方程的新方法，方法本身独到的耦合思想和高效的并行计算机理，对于求解复杂的、大型的地下水问题具有相当的优势和广阔的应用前景。本文以淄博市王旺庄水源地地下水流模型为例，应用重叠型区域分解法（DDM）构造了边界单元法（BEM）与有限单元法（FEM）耦合模型，在两种数值方法各自优点的基础上，更形象地再现了实际水文地质原型，有效地消除了人为边界造成的流场失真。     

基于SWAT-MODFLOW地表-地下水耦合模型的结构与应用研究

为了利用Seonggyu Park和Ryan T.Bailey的SWAT-MODFLOW耦合程序实现地表、地下不同范围模型耦合,同时探究耦合程序输出的以SWAT计算的地下水补给量和以MODFLOW网格计算的补给量之间的差异,以及耦合程序在有关地表地下水研究上的优势。本文以该耦合程序示例模型美国佐治亚州南部小河流域（LRW）为例,选取模型中SWAT划分的104号子流域为边界,用GMS10.4建立地下水流模型,最后将地下水流模型和原SWAT模型进行耦合。研究结果表明：(1)耦合程序能实现以地表分水岭自然边界为范围的SWAT模型与以子流域为边界的小范围MODFLOW模型的耦合,但由于地下水流模型网格边界和子流域边界不能完全匹配,导致MODFLOW以网格计算的地下水降雨补给量和SWAT统计的地下水降雨补给量存在差异,误差随网格变小而变小;(2)耦合后各均衡项发生了变化,河道对地下水的总补给量变为耦合前的15.25%,地下水向河道的总排泄量比耦合前多19.29%,总降雨补给比耦合前多17.07%,总蒸发量是耦合前的3.08倍。经过研究发现耦合模型能更准确的模拟地表地下水文过程,反映降水与地下水、...     

边界元区域分解算法在地下水中的应用

将边界元方法与区域分解算法进行耦合，结合两种方法的优点，并将此方法应用到地下水中，并计算了承压含水层稳定流问题。对非稳定问题则需通过变量替换和Laplace变换，将含时间变量的问题化成只含空间变量的问题，再针对Laplace变换解求其逆变换即可。     

基于"区域分解"思想的苏锡常地区地面沉降相关预测模型研究

本文在系统分析苏锡常地区地下水开采与地面沉降发展动态及相互关系的基础上,从“区域分解”的思想出发,将研究区按第四纪土层结构进行了合理分区,并分别在各亚区建立地面沉降量与地下水水位相关预测模型。实践表明,该模型符合现阶段苏锡常地区地面沉降研究现状,具有一定的实用价值。     

灰色预测模型与地下水管理模型的耦合技术

本文以甘肃省民勤盆地为例.根据灰色预测理论推导出了地下水矿化度和开采量之间的线性关系,并将其直接耦合于地下水管理模型中,同时对该区地下水开采量进行了优化分析。     

雅砻江锦屏水电工程区域稳定性探讨

从地震地质的观点出发,探讨流域的地震稳定性,着眼于锦屏一级、二级水电站枢纽区的地震地质条件、历史地震情况,强震带的分布与地震活动情况,进一步讨论锦屏水电工程的区域稳定性。分析了施工期间横跨锦屏山的2条锦屏辅助交通洞施工揭露的锦屏山断裂与锦屏一级坝址区地下洞室和边坡开挖揭示的f13、f14、f5、f8及F1断层,其性状未超出预期,无新构造活动迹象,锦屏一级、锦屏二级水电站区域稳定。     

正态总体分解的算法与应用讨论

本文对正态总体分解的算法及其在化探异常圈定中的应用作了研讨。首先论证了无约束最优化技术求解总体分解的拟合参数具有简便、适用、效率高,计算速度快等特点。其次是用实例计算表明了总体分解法用于化探数据处理,对分离矿化异常、确定找矿远景区是有效和可行的。此外还指出,若对同一测区不同范围(子区域)的预测结果无显著差别,则即表明其总体分解的理论假设是成立的,预测结果可靠。     

水气二相渗流耦合模型及其应用

本文建立了非饱和带水气二相渗流的耦合模型,并采用IMPES(隐式求解压力方程,显式求解饱和度)求解方法对该模型进行了求解.在此基础上,将该模型应用于沁水盆地TL煤层气井水气运移、产出的模拟计算,利用该井1999年2月9日～5月6日的水气排采资料,通过历史拟合计算,对影响该井水气产量的主要参数(如渗透率、表皮系数、相对渗透率等)进行了校正、识别,预测了该井未来20年的水气产量动态变化特征.     

裂隙岩体渗流模型研究现状与展望

裂隙岩体渗流对于边坡、地下工程及基础岩土体的承载能力有显著的制约作用。本文简要地介绍了多种裂隙岩体渗流模型研究现状,评述了几类比较有代表性的渗流模型特点以及存在的不足,为选取合理的数学模型用于求解具体的裂隙岩体渗流问题提供了参考依据,并在上述基础上提出了一些需要进一步研究的问题。指出就目前应用最为广泛的等效连续介质模型而言,裂隙岩体几何参数、有效孔隙度以及等效渗透张量的确定仍有待于更深入的研究,而从细观力学结构入手研究渗流耦合模型将具有重大的理论意义和实用价值。     

岩体系统渗流场与应力场耦合的广义双重介质模型的应用研究

本文通过实验资料分析, 提出了裂隙岩体应力与渗流之间的分形几何关系式。以研究区岩体系统结构为基础, 提出了岩体系统应力场与渗流场耦合的广义双重介质模型, 并将该模型应用于某水利水电工程的渗流与控制中, 对坝区岩体进行了应力场和渗流场的耦合分析, 取得了比较满意的结果。     

岩体的场位特征及其工程应用

岩体的工程特性与岩体所处的地应力场、渗流场的特征及其在场中的位置有着明显的关系 ,本文对岩体变形模量与地应力的关系及其在空间的变化特征进入了深入的研究。     

岩体节理体积频率的计算方法及工程应用

利用Monte-Carlo原理进行三维结构面网络模拟是研究岩体内节理面发育规律最常用的技术手段,节理体积频率(v)则是影响结构面网络模拟正确与否的关键参数之一,需要根据野外实测节理线频率()进行换算。利用三维结构面网络模拟程序,提出了基于线频率反演节理体积频率的新思路。首先赋给某组节理一个初始体积频率,利用三维结构面网络模拟程序,生成只包含该组节理的三维网络模型样本,计算此模型中该组节理在测线方向上的线频率,不同体积频率(v)对应不同线频率(),进而可建立两者的函数关系,最后将测线方向上该组节理的线频率带入该函数即可确定其体积频率。以贵州省息烽县鱼简河水库坝址区岩体为例,按照上述思路根据测线法统计数据计算了节理体积频率,结果表明v与之间呈现出高度的线性关系。当节理圆盘半径服从对数正态分布时,v与max 的比值约为0.4~1.0,而当节理圆盘半径服从负指数分布时,v与max 的比值约为1.3~3.5。最后依据《工程岩体分级标准(GB50218-94)》 表3.3.1、 表3.4.3和 表3.4.4,分别基于线频率和体积频率对鱼简河水库坝肩岩体完整性进行了评价,结果表明,后者评价结果的可信度比前者高。     

裂隙岩体渗流应力耦合研究现状与展望

裂隙岩体渗流应力耦合是岩石力学及工程领域研究的热点和难点问题。首先系统地阐述了裂隙岩体渗流应力耦合的试验、数学模型研究现状,归纳了常用数值分析方法及其应用情况,然后总结了研究热点和工程应用状况。通过对流固耦合研究现状分析,提出几点建议：（1）以往研究多集中在渗透性与法向应力之间的关系上,应多开展剪切应力和三维应力条件下裂隙岩体渗透性与应力之间的关系研究;（2）鉴于传统数值方法模拟裂隙扩展的困难,发展能考虑裂隙产生及扩展的新兴数值方法,如无网格法、数值流形元和混合有限元离散元分析方法等（3）考虑岩石特性、特殊环境下的多场耦合机理与应用研究,如非均质性、流变特性、高温低温、化学腐蚀等;（4）现有模型与实际情况虽有差距,但也应充分利用以使实际工程的设计与分析更加合理。     

基于粒子群算法的岩体结构面产状模糊C均值聚类分析

结构面产状分析是进行岩体力学分析及稳定性评价的基础,玫瑰花图、等密度图等传统的图形分析方法较为粗糙,无法对产状数据进行准确分析,采用模糊聚类方法则可以得到较为准确的优势产状,但需要事先指定分组数及初始聚心,且模糊聚类算法为局部寻优算法,初始划分对最终的数据分析结果影响较大。为了得到较为客观的分组结果及优势产状,同时能够针对大量结构面产状数据进行聚类分析,提出了基于粒子群算法的岩体结构面产状模糊C均值聚类算法。采用粒子群算法进行模糊C均值聚类算法初始聚心的求解,在计算过程中可同时确定最佳分组数,避免了人为指定的主观性,克服了模糊C均值聚类算法易陷入局部极小值和对初始划分敏感的不足。最后,通过工程实例中不同方法的聚类效果对比分析该算法的有效性,并将该方法应用于实测结构面产状数据的分析,得到较为符合实际的优势结构面分组。     

西南某水电站坝基岩体质量分级研究

坝基岩体质量分级关系到大坝工程的安全性和经济性.通过对坝基岩体质量分级要素及各要素之间的联系进行研究,得出岩体分级各要素界限指标的对应值.在此基础上提出适用于本工程坝基岩体质量分级的单因素和双因素标准.并应用此标准对该坝基进行岩体质量分级.     

岩体结构理论在中国的广泛、成功应用及进展

岩体结构理论是20世纪中国工程地质的重大理论创新。本文简介了自20世纪70年代岩体结构理论创立以来,在中国得到的广泛应用。为一大批大型、世界级的工程修建中的工程岩体评价和重大工程地质问题解决提供了理论基础和方法。叙述了岩体结构理论在中国岩体稳定性评价、岩体质量分级、岩质斜（边）坡变形破坏机制、大型、巨型水电站建基岩体的选择的成功应用,和中国各工程领域（部门）将岩体结构列入规范,得到的广泛推广。论述了岩体结构划分主要指标的获取方法、量值选取及需要改善的方面,提出了岩体结构新的亚类原位镶嵌碎裂结构和黏结层状结构的典型特征、划分指标及其在工程中的成功应用。     

岩体结构二维可视化模型及其应用研究

岩体结构图形可视化是岩体结构研究的一个有效手段 ,它可以为地质工程师和工程设计人员提供直观的图形资料 ,以便他们做出合理的地质判断和工程设计。我们基于随机不连续面圆盘理论提出了岩体结构二维可视化模型 ,解决了岩体结构在平面图和剖面图中的定位和绘制方法 ,并将这一方法应用于西南某大型水电站坝肩抗力体岩体结构研究中 ,取得了较好的效果 ,实践证明该方法是可行的。     

地下工程岩体结构面的统计与应用研究

以煤矿岩体为例, 分析了大小规模结构面的相关性, 提出了地下工程岩体结构面产状的统计方法, 阐述了多组结构面并存于-岩体时迹线间距的统计与计算方法。并用这些统计参数来确定巷道危石的最大可动区域, 选择最佳轴线方向, 为巷道的支护设计提供了科学依据。