水平地形三维电场的边界单元解法

用格林公式将水平地形三维电场的边值问题转变为不均匀体表面的边界积分方程,然后用三角单元对不均匀体的表面进行剖分,并用高斯求积公式将积分方程转变为线性代数方程组。解方程组,得不均匀体表面的电位及其法向导数。根据电位和法向导数,可用数值方法计算地面的电位和电场强度。     

水平地形二维地电断面点源电场的正演

本文给出水平地形下二维地电断面的电阻率及面激发极化异常的数值计算方法。首先用镜象法将半空间问题变为全空间问题,然后用付氏变换将点源二维地电断面的三维电场边值问题变换成二维边值问题。再用格林公式将二维边值问题转变成积分方程。用边界单元法解积分方程,并由付氏反变换,获得三维空间中的电位。用本方法计算了几种模型的电阻率异常及激发极化异常,并与模型实验对比,效果是良好的。与起伏地形二维地电断面的边界单元解法比较,本文所需的计算机内存减少很多,计算时间节省几倍。     

边界元法计算均匀谐变场中导电导磁体的电磁响应

本文讨论了在均匀谐变场激发下导电导磁体电磁响应的边界单元法计算问题。文中首先建立矢量位的边值问题,然后导出其边界积分方程,最后用边界元法进行求解。本方法的计算结果具有精度高、速度快的优点。     

应用有限元法计算磁各向异性体的磁异常

用常规的虚磁荷法计算磁各向异性体的磁异常是十分困难的,甚至是不可能的。王书惠最近提出用有限元法计算磁各向异性体的磁异常的方法。有限元法不仅考虑到磁各向异性效应,而且还考虑到退磁效应和剩余磁性对感应磁性的影响,因而有限元法给出更准确的结果。本文简化了求解磁各向异性体的磁位的数学提法及相应的变分理论,并给出有限元法的具体计算公式。此外,我们在单元中采用二次函数插值,有限元法的运算结果可直接给出各     

弹粘塑性块体单元法在龙滩水电站右坝肩边坡稳定分析中的应用

介绍了三维弹粘塑性块体单元法的基本原理。该方法假定岩石块体为刚体,只考虑结构面的变形和强度特性。在建立块体系统的平衡方程、结构面的变形与块体位移的几何相容方程以及结构面上的弹粘塑性本构方程的基础上,出块体系统位移与稳定的基本方程。针对龙滩水电站右坝肩边坡地质条件复杂,块体稳定问题较为突出的情况,采用块体单元法计算了边坡中典型结构面切割形成的特定块体在不同工况下的强度储备安全系数,并针对结构面的几何参数和力学参数等重要影响因素进行了敏感性分析,为工程设计提供了依据。应用表明,作为一种新型的水工结构数值方法,块体单元法应用于复杂地质条件下的岩石高边坡的稳定和变形分析具有准确、适用和简便的特点。     

有自由面渗流分析的三维数值流形方法

提出了求解有自由面渗流问题的三维数值流形方法,通过构造任意形状流形单元的水头函数,推导了流形单元的渗透矩阵和无压渗流分析的总体控制方程,并给出了自由面的迭代求解策略和渗透体积力的计算方法。典型算例的数值分析表明,该方法采用数学网格覆盖整个材料区域,在自由面的迭代求解过程中数学网格保持不变,只考虑自由面以下渗流区的介质,只对自由面以下的流形单元形成总体渗透矩阵,具有精度高、收敛速度快、编程简单等优点,而且能够通过单纯形积分精确计算被自由面穿越单元的渗透作用力,因此,特别适用于有自由面渗流问题的模拟。     

有限差分法(第一讲)

电法数据处理,目前正处在研究阶段。这些方法包括有限差分法、有限单元法和积分方程法。由于电法计算工作的复杂性,计算工作量大,通常需要用大中型计算机进行处理。这些方法除了解决电法问题外,还能用于其他物探方法及地质领域内,例如地震、重磁、测井、水文工程地质、岩石力学等问题,而且可以预料,它们将在地质领域内得到更加广泛的应用。由于这些计算方法具有较普遍的意义,为此,本刊特邀请有关同志介绍电法的正演计算方法,以达到触类旁通的目的。从本期开始,以连载讲座形式向读者介绍这些方法。     

基于泊松方程的空间波数混合域二度体磁异常数值模拟

正演数值模拟是反演成像的基础。为了实现磁法勘探精细化反演成像与定量解释,本文利用把一个大问题分解为多个小问题的思路,提出一种基于泊松方程的高效、高精度空间波数混合域二度体磁异常数值模拟方法。该方法利用傅里叶变换把二度体磁位偏微分方程转换为一维常微分方程,并采用基于二次插值的一维有限单元法求解该方程,进而通过反傅里叶变换得到空间域磁异常。在模型算例中,分别设计截面为矩形的常磁化率和变磁化率二度体模型,针对本文算法的计算精度和计算效率进行了验证。模型算例结果表明：该算法计算精度高,相对误差绝对值均小于1%;计算速度快,网格节点剖分2 501×2 501的模型模拟时间为4.18 s;适用于任意复杂地形模型。     

层状结构磁各向异性体磁场的计算及应用

本文给出了层状结构磁各向异性体磁场的计算方法。即按层理面的产状变化将磁性体划分为若干单元体,求取各单元体磁化强度后,用组合多边形截面柱体计算磁异常的方法。     

国外瞬变电磁法中正反演问题研究现状

国外在瞬变电磁法正反演问题研究中,运用有限差分法、有限单元法及积分方程法直接在时间域中求解以及运用富氏变换法、衰减谱法和数字滤波法从频率域变换等数值计算方法,并对其在瞬变电磁资料解释中的效果作了评述.     

三维直流电场积分方程中奇异性的近似处理

直流电场积分方程的核函数是磁并矢格林函数,其数学表达式与电并矢格林函数的数学表达式完全不同。因此,在处理直流电场积分方程的奇异性时不能直接利用文献中针对电并矢格林函数所提出的奇异性消除公式。为了寻求处理磁并矢格林函数奇异性的有效途径,参考文献中针对电并矢格林函数的奇异性消除方法,提出了针对磁并矢格林函数的拟源并矢概念,并求出了当包围奇异点的小邻域为球体、立方体等不同形状时的拟源并矢。如果将这些拟源并矢代入到电场的积分方程中,可以得到只含有正常非奇异积分的数值计算方案。将这个计算方案用于实现关于直流电场的拟解析近似理论,则可以使三维直流电场的快速数值模拟成为可能。     

并矢格林函数等效源法在钻孔电磁波法中的应用

针对双孔电波法的实际情况,研究无限有耗媒质中,在半波偶极天线激励下,存在导电异常体的散射问题。理论上是根据等效源定理在散射体内引入等效电流,利用并失格林函数建立电场的积分方程并将其化为矩阵方程。在数值计算中,精心设计计算机程序,为提高计算精度,采取小圆柱体作为剖分单元。从物理角度对积分方程奇异点做巧妙的处理。经多次试算,结果令人满意。从而证明本文提出的理论和计算方法的有效性和适用性。     

第二类非线性Fredholm型积分方程数值解

配置法研究了地球物理中常见的第二类非线性 Fredholm 型积分方程的数值解法,将第二类非线性 Fredholm 型积分方程转化为非线性代数方程组进行求解,采用高斯数值积分公式,给出了数值计算的具体实例.利用Matlab软件的符号运算功能编程计算,克服了非线性方程难于变成求解的困难,数值例子表明该方法编程简便有效.对非线性积分方程和非线性代数方程组的求解都有重要价值.     

车辆荷载作用下隔震沟隔震效率影响因素分析

基于动力学基本方程,运用有限单元法（FEM）和Newmark隐式积分方法,对隔震沟对车辆荷载（FWD荷载）引起的地基振动的隔震效率的影响因素进行了弹塑性数值分析。考虑到人工边界上波反射对计算结果的影响,分别用有限单元和半无限单元离散计算区域内部和边界,分析中主要考虑了隔震沟的位置、深度、宽度三个主要影响因素,基于计算结果总结出其影响规律。     

时变场中导电导磁体的边界元素法

该文研究了低频人工时变场（似稳场）中任意导电导磁矿体的边界元素法。通过对矢量位的边界积分方程，再以样条边界元素法进行离散，得到实分量的常系数方程组和虚分量的二阶微分方程组。此方程可利用时间积分的样条函数方法求解，解出适量位后，利用磁场强度与矢量位Ａ的相应关系而求得二次磁场的水平分量和垂直分量。     

三维地形大地电磁场的边界元模拟方法

提出了一种用边界元法计算大地电磁场三维地形影响的数值模拟方法.首先用矢量积分理论和电磁场边界条件, 将上半空间(空气)和下半空间(地下介质)两个区域电磁场边值问题变为仅对地形界面的两个矢量面积分方程, 其中一个计算磁场, 称磁场方程; 另一个计算电场, 称电场方程.然后将对地形界面的积分剖分为一系列的三角单元积分.在三角单元积分中, 假设单元中电磁场为水平均匀大地空间电磁场与地形影响的迭加, 并假设地形影响为常项, 这样既保证了计算精度又使得计算方法简便.通过分解和计算, 每一个矢量面积分方程分解为对应3个坐标方向的3个常量线性方程, 这些线性方程组成了对角占优的线性方程组, 可用SSOR方法求解.文中给出了2个三维地形上大地电磁视电阻率曲线的计算结果.      

间断伽辽金法(DGM)求解弹性地基梁问题

间断伽辽金法使用节点位移一类未知数作为测试函数,削弱了内部单元边界上的一阶及n阶导数的连续性,大大降低了构造形函数的难度,特别适合控制方程为高阶微分方程问题的求解。基于间断伽辽金法的基本原理,推导了弹性地基梁四阶微分控制方程的积分“弱”形式,编制了计算程序,进行了数值计算和收敛性分析。计算结果表明：用间断伽辽金法求解弹性地基梁问题是十分有效率的。     

用有限元法计算非均匀磁化磁性体(二度)的有效磁化强度和磁异常

前言本文提出用有限元法根据外部磁化埸条件和已控制的磁性体形态及磁化率参数计算磁性体内部的有效磁化强度及其在外部空间引起的磁异常.方法实质是求解偏微分方程边值问题的数值解.因为未引入均匀磁化等近似假定,所得到的解能满足磁性体内外的微分方程和边界条件及分界面条件(在数值计算允许的精度范围内),所以这种解包含了磁性体复杂形状引起的退磁影响、剩余磁化对感应磁化的影响、多个磁性体相互间的磁作用以及磁化率分布不均匀的影响.这种方法适用于非均匀磁化条件下的正演计算,为精确计算有效磁化强度提供了一种新途径,可以提高磁异常计算的精确度.     

点源三维层状介质边界元解

本文以二层介质中存在球体的模型为例，讨论了用边界元方法解决层状介质中存在三维不均匀体情况下点源场视电阻率的计算问题。文中通过对基本解的选取，避免了对水平界面的积分计算，并且在积分方程中消去了位的法向导数，使得积分方程的形式更为简单，也大大地减少了所需的边界剖分节点数和未知量的个数，节省了计算机内存，提高了计算精度。计算的结果表明，边界元法对本问题的研究是成功的。     

位场反演计算的场比值法及在宽城地区磁异常解释中的应用

在磁异常的反演计算中, 为了避免由于选错了磁性体的形状而产生很大的误差, 前人已研究了多种所谓自动反演的计算方法。与传统的方法不同, 用这些方法, 可以同时确定磁性体的几何形状和埋藏深度等参数。但是前人研究的方法需要计算磁异常的三阶导数, 因此所受高频噪声干扰十分严重, 以至于影响到计算结果的可靠性。因此很难用到实际资料处理中。 本文提出的场比值法可以同时确定磁性体的形状和埋藏深度。场比值法通过场比值field-ratio来确定磁性体的形状, field-ratio的物理含义与Euler反褶积公式中的形状因子类似。场比值法的优点是在反演计算中只需要计算磁异常的一、二阶导数, 因此比前人的方法受高频随机干扰小, 可以用于实际资料的处理中。模型实验证明了场比值法的正确性, 在河北省宽城地区用场比值法对磁异常反演计算, 展示了方法的实用性。 关键词: 磁异常; 自动反演; 磁性体形状的判别