岩石有限应变测量Rf/Φ法的一种改进方法

本文提出了利用 Rf/Φ法进行有限应变测量的一种改进方法。在最大主伸长方向未知的情况下 ,利用多元线性回归的方法 ,也可以求出应变椭圆的轴率 Rs等参数。利用本方法 ,对初始为椭圆 (球 )形标志体进行有限应变测量时不需要通过别的方法确定最大主伸长方向 ,不必假定初始椭圆为随机取向 ,因而大大提高了 Rf/Φ法在实际中的可操作性     

一种接触式三维应变花的工作原理及其应用

在三维空间中,常规应变状态由3个正应变和3个剪应变来描述。因此,确定一点的应变状态至少需要6个应变测试元件。基于应变状态理论,设计了一种能测试混凝土、岩土等材料内部应变状态的接触式三维应变花。该测试装置的核心由6个常规应变片组成,且应变片的布置需要满足特定条件。根据任一方向上线应变与常规应变表示方法中三维应变各分量之间的关系,建立了三维应变花各测试数据与常规应变之间的转换矩阵。进一步给出了求解该问题的必要条件,并进行了误差分析。考虑施工便利性要求,着重阐明了直角式三维应变花和正四面体式三维应变花的应变片布置方式,并给出了对应的计算方法。两种三维应变花的自身测试和对某试样应变状态的测试表明,该方法可对混凝土、岩土等材料内部的三维应变状态进行测试。     

在CorelDRAW平台上进行Fry法有限应变测量的新技术

有限应变测量是韧性变形定量估算的主要手段。Fry法有限应变测量以变形颗粒,如变形砾石、鲕粒、近等轴矿物等为应变标志体,地质实践中较容易获得,是岩石有限应变测量的最普遍手段。其传统测量过程极为繁琐,难以满足大范围应变测量的要求,数据精度也较低,限制了Fry法的应用。前人曾根据Fry法原理设计了计算机程序,但其程序相关编程语言如今已基本不能使用。本研究基于目前地质上较普遍使用的制图软件CorelDRAW平台的VBA编程,设计出一个基于CorelDRAW平台的Fry法应变测量宏程序FRY-1。在新图层上将所有变形颗粒的中心点标出后,运行FRY-1宏程序即可快速得到精确的Fry图解,并计算出相对精确的R值。通过实例与“最邻近心对心法”的测量结果进行的对比,证明该方法简便易操作,并可大幅提高有限应变测量的效率和有效减小误差。     

用有限应变测量方法恢复地层初始厚度——北京西山中寒武统初始厚度的计算

本文根据章泽军（1987）提出的方法,通过对鲕粒的应变测量,恢复了北京西山中寒武统的初始厚度。变形后的厚度普遍减薄,仅为初始厚度的1/3—1/4。本区初始厚度具有由西向东增厚的变化规律,并在南部黄院一带最厚,可能为这一时期的沉积中心。从纵向上看,不同时期的沉积中心可能发生迁移。恢复初始厚度不仅为重塑古地理演化过程提供了依据,同时,对构造变形的发生发展也会赋予新的认识。     

一种含约束条件的二维自适应三角剖分新算法

为了对二维复杂地电断面进行三角网格剖分,在已有算法的基础上,提出了一种含约束条件的二维自适应三角剖分新算法,并编制了该算法的通用程序,可对任意含约束条件的二维区域进行自动剖分.通过引入节点剖分尺度函数,算法允许在指定位置设置网格剖分尺寸,自动生成渐变网格.实际算例表明,形态因子大于0.9的网格占95%以上,能很好地对带地形、含断层或地质体等二维复杂地电断面进行有限元三角网格剖分.     

一种由一维反演初步解释二维电阻率构造的方法

利用对非水平层状介质的地质结构首先进行二维模型的正演模拟,尔后对模拟曲线再进行一维反演来确定层状结构特征,实现由一维反演初步解释二维电阻率构造的解释过程。通过对三个不同结构特征的二维模型的解释结果表明,采用这种方法能够解释简单的二维电阻率构造,尤其是对于确定存在横向电阻率差异的界面效果更好;而且利用一个简单的经验公式在等值线断面图上通过求解截止电阻率值达到确定异常体的几何形态     

非饱和土拟二维平面应变固结问题的解析计算方法

基于Fredlund非饱和土一维固结理论,建立了二维平面应变条件下的固结方程组,并得到了单层非饱和土平面应变条件下的解析解。基于相关理论,假设体变系数和渗透系数都为常量,同时考虑到瞬时加载条件下,沿着土体深度方向上产生均匀或者线性分布的初始超孔隙压力,建立了二阶二元偏微分方程组。求解时,引入函数方法来降低方程的阶数,然后通过分离变量法获得方程的通解。在此基础上,结合一个针对单面排水条件下二维平面应变问题案例,通过与数值解对比,验证了所提方法的正确性。并采用所提方法计算获得了二维平面下超孔隙水压力、气压力沿垂直和水平方向消散的等时线,通过计算对比,分析了不同线性分布情况下,初始超孔隙压力对固结消散过程的影响。研究结果表明:初始超孔隙压力的不同分布对超孔隙气压力消散的影响几乎可以忽略,而对超孔隙水压力消散的影响更大。     

一种利用断裂石香肠恢复岩层原始厚度的方法

断裂石香肠的形成是能干层不连续变形和韧性层连续变形共同作用的结果.以湖北铁山麻雀脑产出的断裂石香肠为例,介绍了一种利用断裂石香肠估算岩层有限应变进而恢复其原始厚度的方法.该方法操作非常简便,结果确凿可靠.     

一种改进的三维地质体模型存储与重构方法

目前,在不同的三维地质建模软件下建立的模型无法在统一的场景中集成显示和分析应用,数据交换共享难,数据存储量普遍较大。在现有的建模方法下,三维地质体的布尔运算比较困难。因此探索一种存储量小、易于数据共享交换与空间分析的三维存储方法是当前趋势。基于空间位置枚举法提出了一种存储量小、易于数据共享交换与空间分析的三维存储和重构方法。首先用任意已建好的地质模型建立栅格金字塔加快显示速度;在此基础上对地质模型进行剖分生成剖分长方体,再将剖分长方体存储成六位编码;最后对六位编码进行三维重构,利用Open GL技术基于VC++平台进行三维重绘。计算了重构模型的均方根误差(RMSE),其平均值为0. 39。实验结果表明:此存储与重构的方法是可行的,对减少三维地质体模型存储量、数据的迁移共享交换有一定的价值。     

一种求解应变软化岩体中球腔问题的数值方法

均匀地应力场中球形洞室开挖问题可以简化为空间轴对称问题,为分析和评价球形洞室开挖的稳定性,采用有限差分方法对平衡方程与变形协调方程进行离散,将洞室围岩潜在塑性区划分为一系列的球壳,并考虑岩体的应变软化行为,可以得到满足线性Mohr-Coulomb（H-C）准则和非线性Hoek-Brown（H-B）屈服准则的围岩体塑性区范围及相应的应力与变形分布。计算结果表明,随着离散步的增加,数值解逐渐收敛,文中解与已有文献的结果完全吻合,且计算效率更高。对一组强度参数遵循CWFS（黏聚力弱化与摩擦角强化）规律的围岩体内塑性区范围、变形与应力的分布进行了分析,并与常规的应变软化模型的计算结果进行了对比,CWFS模型的结果更合理一些。     

基于轮廓线三维矿体表面重建的一种改进算法

基于轮廓线的三维矿体表面建模方法是矿体建模的主流方法,但在实际应用中,传统的建模方法显现出了不足之处,笔者对该方法进行了针对性地改进.对于一组单轮廓线可自动添加矿体趋势线,并且还可以进行人工编辑修改,然后利用中间加密轮廓线的方法实现对矿体形态的控制.通过投影计算封闭轮廓线之间的最短距离自动添加分支点,利用平面的带洞限定三角剖分实现分支的自动构建,大大节省了人力资源,同时保证了分支矿体的准确性.针对初始构建的三维矿体表面模型几何质量差,引入了质量控制,实现了表面模型的重构,保证了模型质量和后续的计算.这些改进在实际的应用中取得了良好的效果.     

一种改进的Delaunay三角化算法研究

Delaunay三角化在诸多应用领域具有极其广泛用途,也一直是计算机图形图像学和科学计算可视化技术的重要研究内容。针对二维约束Delaunay三角化问题,提出一种快速生成算法。该算法首先建立环形矩形,分环分治平面散乱点;然后依据Delaunay三角形的性质,从外环到内环分治逐步插入新点,一环插入完毕后,整理有效Delaunay三角形;依次循环快速生成二维约束Delaunay三角网格。本算法计算过程简单,计算效率高,程序编写十分容易无需复杂的递归过程,技巧性地解决了二维约束Delaunay三角化问题。实例证明,该算法具有较好的应用效果。     

一种可存储路径的三维非均质空间最短距离场生成算法

针对成矿定量预测强调三维空间信息综合研究的特殊需求和地质要素定量表达难、深层次信息挖掘难等关键问题,笔者提出了一种基于三维非均质地质空间的最短距离场算法,并且可回溯出目标体元到源体元的最短路径.应用该方法实现了对某铜矿区三维地质实体模型深层次和组合信息的挖掘,在反映断层对地质空间分划作用的基础上,建立了侵入岩体的最短距离场,可用于对侵入岩体热力场和围岩蚀变等问题的分析.     

基于FLAC3D的三维边坡稳定性强度折减法计算效率改进算法及其应用

强度折减数值分析方法在边坡工程中应用广泛,其中FLAC^3D已成为三维边坡稳定性分析中的主流计算工具。FLAC^3D自带强度折减计算模块,因其计算过程复杂且耗时,一些学者提出了基于"二分法"的强度折减法,但依然不能令人满意。本文利用Python编程语言对FLAC^3D进行二次开发,实现了"二分法"强度折减法的全面优化,包括初始应力场载入优化和计算时步上限优化,建议计算时步上限取初始应力场计算时步的1.50倍,此时既可以保证计算结果的准确性又可以节省计算时间。利用优化后方法对某公路复杂三维填方路基边坡进行了三维强度折减法计算,结果表明,在保证计算准确性的同时,本文方法计算效率较其他改进的强度折减法至少提升50%,较程序自带模块提升了300%以上。     

一种改进的电阻率断面反演方法

建立在常规的反演后分析数据分辨矩阵和模型分辨矩阵的基础上,自动选取最优数据进行自适应反演,以提高反演解释的准确性.另一方面,在电阻率变化相对剧烈的二维反演中,采用圆滑约束正则化反演方法经常导致反演不收敛或是结果不理想,为此提出加入自适应粗糙度参数α、β、γ.在圆滑约束反演的迭代改正过程中,同时确立突变边界位置,提高模型参数在此边界上电位梯度,以达到最佳的反演成像效果.     

饱和稀疏裂隙岩体三维水流-传热过程中位移和应力的一种半解析计算方法

针对高放射核废深地质处置库近场环境,建立分布热源作用下饱和裂隙岩体三维水流-传热过程中位移和应力的一种半解析计算方法：采用Goodier热弹性位移势和Laplace变换计算由温度梯度产生的温梯位移和应力;考虑单一裂隙的情况,利用经典弹性力学的Boussinesq解和Cerruti解计算为满足边界条件的约束位移和应力,与温梯位移和应力叠加,可得总体热位移和应力;把裂隙面离散为矩形单元集合,采用极坐标系下的解析法计算包含奇点的单元积分,采用数值法计算与分布热源有关和不含奇点的单元积分。与基于裂隙面法向一维热传导假设的一种解析解对比,结果表明,半解析法与解析法的计算结果基本一致,但由于半解析法考虑岩石的三维热传导,因温度时空分布和演变的不同而导致不同的温梯应力。针对一个假想单裂隙岩体三维水流-传热过程,计算温梯位移和应力、约束位移和应力、总体位移和应力;结果表明,裂隙水流-传热可能对位移和应力的分布和演变有显著影响,距离分布热源较近的岩石因升温膨胀受到约束而出现压应力,而距离分布热源较远的岩石则可能因协调收缩受到约束而出现拉应力。