多尺度有限单元法求解非均质多孔介质中的三维地下水流问题

应用多尺度有限单元法模拟非均质多孔介质中的三维地下水流问题。与传统有限单元法相比，多尺度有限单元法的基函数具有能反映单元内参数变化的优点，所以这种方法能在大尺度上抓住解的小尺度特征获得较精确的解。在介绍多尺度有限单元法求解非均质多孔介质中三维地下水流问题的基本原理之后，对参数水平方向渐变垂直方向突变的非均质多孔介质中的三维地下水流和Borden实验场的三维地下水流分别用多尺度有限单元法和传统等参有限单元法进行了计算，结果表明在模拟高度非均质多孔介质中的三维地下水流问题时，多尺度有限单元法比传统有限单元法有效，既节省计算量又有较高的精度；在模拟非均质性弱的多孔介质中的三维地下水流问题时，多尺度有限单元法虽然也能在大尺度上获得较为精确的解，但效果不明显。     

三分量方法在密云沙厂铁矿的应用

一、三分量方法简介三分量方法是指由地面磁测得到的磁场垂直分量△Z求出Hx、Hy两个水平分量或者是指根据航空磁测得到的△T求出Za、Hx、Hy三个分量的一种方法。由於△Z(或Za)垂直分量是磁位U沿Z方向的垂向一次导数,即     

确定地下管线深度的方法原理研究

从理论上阐述了利用倾斜磁场最大值点、利用垂直磁场分量峰值点和利用水平磁场分量半极值点确定地下管线深度的原理方法,指出了利用倾斜磁场最大值点确定管线深度时在原理上存在的问题和不实用性,同时从原理上和实用中筛选出了最佳的定深方法-水平磁场分量三角法.     

二维重、磁异常的转换方法

由重、磁场认识地质体或地质现象是重、磁解释的基本思路。利用不同平面上重、磁场的多种分量解释异常,无疑会提高解释结果的准确性和可靠性。目前,由于仪器的限制只能测出一个观测面上的重,磁场的个别分量,如△Z、△T、△g值。这样就影响了我们从多个场的多个分量对异常进行解释。为此提出,由地平面上观测的重,磁场的单     

垂直磁偶源电磁测深量板曲线的计算

引言 垂直磁偶源频率测深法对高阻层具有较强的穿透能力,对低阻层具有较高的分辨能力。该方法近年来已广泛用于水文地质、工程地质、煤田、油气以及地热资源勘查。 水平成层介质上垂直磁偶极子场的计算是垂直磁偶源频率测深方法的理论基础,也是电磁学的一个基本问题。关于这个问题近十几年已经发表过不少文献和著作。考虑到发射—接收距r为有限时计算的复杂性,有些文献提出用波区曲线(即kr》1或r→∞)来代替中区场(r为有限)的实际情况。这样的近似无法满足定量计算的需要。近年来也有不少国家计算用中区场的磁场分量Hz,Hr定义的阻抗比Z/Z_0Ⅰ,Z/Z_0Ⅱ曲线。我国生产实践中采用了测量场     

地磁三分量日变幅值分析

由地磁三分量日变幅值分析 ,寻找日变幅的周期性变化规律 ;由ΔZ/ΔH =A +B(ΔD/ΔH) ,计算ΔZ/ΔH值 ,寻找其异常变化与地震之间的对应关系。     

质子旋进式分量磁力仪设计原理

一、利用质子旋进原理测量地磁分量的原理 (一)局部补偿法(见图一) 当不加补偿磁场时,质子旋进式磁力仪测量的是地磁场总强度T值。 T~2=H~2 Z~2 (1) 为了测量H或Z值,需加补偿场。我们以补偿H方向的磁场为例:设该补偿磁场为     

电流磁场法在水文工程中的应用效果

方法原理电流磁场法,实际上就是测磁场的传导类电法。通电导线周围空间的磁场强度可由比奥－沙伐尔公式计算。水平线电流源的磁场分布特征,如图1所示。Hx是电流磁场水平分量,Hz是垂直向纸面进去电流的磁场垂直分量,Hz⊙是垂直从纸面出来电     

走向长度有限(上、下底水平)倾斜板△Z的正演计算

在重磁异常解释中,经常用一个或几个规则的棱柱体表示地质体作正演计算.对于三度体用常规手工方法作正演计算,困难很大.六十年代开始采用似二度量板,才使这种计算得以实现.但量板的制作很麻烦,计算精度也难以保证.现在带程序的计算器已广泛使用,三度体的正演计算于是变得轻而易举了. 下面介绍对于走向长度有限(上、下底水平)的倾斜板状体,在垂直其走向的剖面上△Z的正演计算.设倾斜板状体的水平宽度为2 b,走向长度为2 L,倾斜长度为2l,埋深为h,板与水平方向的倾角为β,剖面内有效磁化强度为J,有效磁化强度方向为i.其磁场垂直分量△Z的计算公式为     

ZTEM二维非线性共轭梯度反演研究

ZTEM(Z轴倾子电磁法)是一种天然场源的频率域航空电磁法,其特点是磁场垂直分量在空中机载平台测量,磁场水平分量在地面的固定基站测量,具有勘探深度大、速度快、成本低、覆盖面积大等技术优势。本文实现了ZTEM二维有限差分正演和二维非线性共轭梯度(NLCG)反演算法。研究对象是倾子资料,反演过程中通过解"拟正演"问题来避开雅克比矩阵的直接计算。通过理论模型合成数据反演试算,验证了ZTEM倾子资料二维NLCG反演算法的稳定性与可靠性。与大地电磁(MT) TE模式阻抗资料反演结果进行对比,发现在异常体横向边界的约束方面,ZTEM倾子反演比MT阻抗反演更具优越性。     

滑坡稳定性分析与安全系数取值研究

在地质灾害中,滑坡灾害分布最广、发生频率最高、危害最大,是我国地质灾害防治的主要对象。滑坡研究的主要任务之一是稳定性分析。论文针对三板溪水电站进水口滑坡和水布垭水电站大岩淌滑坡,分别采用刚体极限平衡法、块体单元法、有限单元法对稳定安全系数和条间推力分布曲线进行分析和比较,研究各种方法的差异和计算精度,以及各种方法稳定安全系数的取值标准,希望为水利水电工程边坡设计规范有关有限单元法、块体单元法条目的编写和相应的允许安全系数取值标准的制定提供一定的参考。研究结果表明:①块体单元法计算的安全系数与刚体极限平衡法计算的安全系数可以采用相同的取值标准,而有限单元法计算的安全系数取值标准可适当降低;②块体单元法计算的条间水平推力、条间剪切力与刚体极限平衡法(尤其是Sarma法)计算的条间水平推力、条间剪切力非常相近,有限单元法计算的条间水平推力、条间剪切力较小;③分析方法、力学模型与参数取值应与安全系数取值标准相匹配。     

基于反函数原理的可控源大地电磁法全场域视电阻率定义

在电磁探测中,数据采集范围逐步扩大,为了避免非远区的电阻率畸变,基于反函数原理,给出了适合可控源电磁法全场域视电阻率的定义方法.该方法可以利用单分量进行广域视电阻计算,同样也可以利用多个分量进行广域视电阻计算.分别利用电场分量、磁场分量以及电场与磁场的比值计算均匀半空间与层状模型的全场域视电阻率,结果表明基于反函数原理...     

测量磁场水平分量H y的电性源广域电磁测深法

基于层状大地表面水平电偶极源电磁场公式系统,提出了比值法获取H y分量全区视电阻率计算公式。计算了层状地电模型多个收发距的电磁场各场分量E x、H y、H z,并用这三个场分量计算了全区视电阻率,以及E x/H y卡尼亚电阻率,并与模型的MT卡尼亚电阻率频谱曲线进行对比。发现H y全区视电阻率在赤道装置和轴向装置的广大区域对地电模型均有较好的响应,可进行单分量广域电磁测深。轴向装置H y全区视电阻率与赤道装置垂直磁场H z全区视电阻率相似,在低频段与层状模型大地电磁测深卡尼亚电阻率有相似的频率响应特征,在较小收发距条件下对大埋深基底就能有较好的响应。赤道装置和轴向装置测量的水平电场E x分量全区视电阻率在低频区均会进入“饱和”区。对于各电阻率定义方法,合适的收发距是较好地反映出地电特征深度变化的前提,多收发距测量有利于揭示深部电性特征。     

非线性问题的有限单元法在工程地质中的应用

使用有限单元法对岩石基础、边坡和巷道等问题进行稳定分析在国内外做了大量的工作。本文结合我们自己的工作,以平面问题的位移法为例,介绍物理上非线性物体的有限单元分析的基本原理,并对某些具有非线性应力应变关系的岩体介质以及诸如节理、断层等间断面提出一些简单的力学模型。此外,还介绍几个和这些力学模型有关的通用程序以及使用它们得到的某些工程的计算成果。     

有限元法在大地电磁场正演计算中的应用及改进

有限单元法是一种灵活的、行之有效的解偏微分方程的数值方法,它被广泛地应用于各种科学技术问题中.近年来,也被引用到大地电磁场的正演计算中、大地电磁测深资料的二维自动反演解释,除要求正演计算出二维地质模型条件下大地电磁场沿走向分量的分布外,还需要计算这些分量在地面处沿垂直方向的偏导数,以求出辅助的场分量在地表处的值,从而算出地面阻抗值.另外,还要求能给出计算地面阻抗相对模型参数的偏导数的公式,以便能用计算机自动完成二维反演解释过程.这后面两点确定了有限元法在大地电磁测深应用中的特点.Rodi,W.L提出采用矩形有限单元进行计算的方案,这除了便于计算和编制程序外,还由于用不完全的二次式作为插值公式,提高了计算场分量垂直偏导数和辅助场分量的精确程度和效率,适应大地电磁测深正演计算中的上述特殊要求.这种方法的缺点是矩形     

高边坡结构可靠度的二次处理有限元分析

本文依据强度折减理论,利用MIDAS/GTS有限元软件,分析计算了高边坡结构的安全系数K,找到边坡滑裂带的位置。在此基础上,对有限元输入数据和输出结果进行二次处理,建立基本随机变量c,f与滑裂带中单元的最大(和最小)主应力1(和3)的拟合关系f1(和f3),将其代入高边坡结构的功能函数Z中,使Z由隐式形式变为显式。基于该显式表示的Z,利用Monte Carlo法计算滑裂带中所有失效单元的可靠指标1,并将其单元面积A1作为权重系数,经过加权平均得到边坡结构的整体可靠指标。上述方法使得结合有限元软件计算边坡结构的整体可靠度得以简化。经实例分析可知,本文提出的方法是合理可行的,可使边坡结构整体可靠性分析得以简化,也可为高边坡结构整体可靠性分析提供理论参考。     

起伏地形二维位场上延与换算的边界单元法

本文用边界单元法进行起伏地形二维位场向上延拓与换算,介绍了方法的原理和具体的计算公式。以地形上的磁异常Z为例,换算出地形上的H,延拓出地形上部的Z及导数δz/δx、δx/δy。计算结果与精确解符合得很好。在有效异常范围内,误差基本小于1％。     

基于DCT有限元二维重力张量的正演

介绍了国内、外张量测量技术及数据处理技术的发展情况。把离散余弦变换与有限单元方法结合起来,进行重力张量的正演计算。首先,利用有限单元法求解重力场的一阶导数,然后利用离散余弦变换求解重力张量分量。这样既保留了有限单元法对复杂模型的正演优势,又避免了利用有限元法直接求解重力张量时,因多次插值引起的数据量过大的问题。模型试验证明,用基于DCT的有限元法进行重力张量的正演,不但具有很高的计算精度,而且相对于利用有限单元法直接正演,其计算速度得到了显著的提高。     

复合单元法的物理和数值试验验证

简述了复合单元法的基本原理和算法,该方法的主要优点在于可以明显地减少前处理的工作量和难度,且可以与有限单元很好地耦合在一个系统中。介绍了宝珠寺重力坝的物理模型超载试验。分别采用三维弹黏塑性复合单元法和三维弹黏塑性有限单元法对宝珠寺重力坝的超载工况进行了数值试验,并与物理试验进行比较。结果表明,三种方法得到的特征点位移吻合得较好,两种数值试验方法的整体位移和应力也基本一致。研究验证了复合单元法的正确性,也说明了该算法的主要优点：前处理简单,计算精度与有限单元法相当,同时还证实了复合单元单元法可以较好地解决复杂岩基上重力坝的变形与破坏问题。     

在井中磁测工作中利用水平模差找盲矿

在磁性矿区,井中磁测已得到广泛应用.但是我们所使用的井中三分量磁测的仪器定向精度较差,使水平分量出现某些无法解释的“假异常”,特别是在垂直孔中无法整理水平分量的磁异常.因此,在以往的解释工作中,只能单独利用一条垂直分量的曲线进行解释.我们知道,磁场不仅有大小,而且有方向.单个垂直分量对磁异常反映是不全面的,它往往会丢失某些有意义的“磁异常”.为了能够全面地反映异常特征而又不出现“假异常”.目前比较可靠而又行之有效的方法是:以垂直磁异常△Z沉曲线为主,结合水平模差△H′曲线进行解释.例如,当钻孔经过磁测之后要判断井底是否还有矿体存在.此时,我们不能只利用△Z曲线的“开口”异常;而