矿井电法三维有限元正演模拟--直流电透视方法技术研究

通过工作面两巷道间直流电透视三维正演模拟、资料解释方法以及正演实例分析，表明不同装置形式的直流电透视技术仍属于体积勘探。但不同的测量方式对应于不同的电场分布特性，且能分别突出探测目的层(煤层内或顶底板岩层内)的异常特征。为解决采煤工作面附近的具体地质问题，使用相应的方法可提供理论依据。     

倾斜地层三侧向测井曲线三维有限元正演模拟

本文用三维有限元素法对三侧向测井曲线做了正演计算,对空间有限单元以正三棱柱(在柱面坐标系下)剖分。线性方程组的系数矩阵用一维紧缩存储,并用分块三角分解法求解方程。针对青海省热水矿区柴达尔井田急倾斜(倾角在50—80度)、贫瘦煤且煤层是高阻的特征,计算了两种层厚十六条测井响应曲线。从计算结果可以看到不同地层倾角条件下三侧向测井曲线的差异,从而掌握了倾角对三侧向测井曲线的影响。     

低电阻率差情况下三维激电法快速数值模拟

将一种快速数值模拟方法用于激电法正演模拟中,利用在低电阻率差情况下,积分方程法模拟时阻抗矩阵的非对角线项可忽略,而只需计算矩阵主对角值这一关键点。这里详细阐明了三维地电断面激电法快速模拟方法,推导了求解过程,并以此为基础编制了计算程序。实例试算结果说明,该模拟方法在计算速度、计算精度上都收到了较满意的结果。     

三维高密度电法高分辨数值模拟与分析

随着三维高密度电阻率法在工程中的推广与应用, 提高资料的处理与解译的分辨率的研究显得十分重要。本文基于三维高密度电法的理论, 提出建立不同地电模型、利用有限差分法和最小二乘法进行资料处理。论文进一步对模拟结果进行空间定位分析和形态效应分析, 进而得出异常体的变化规律。模拟与分析表明, 三维高密度电法在探测异常体的空间定位上具备较好的准确度。     

电法测井的三维有限差分正演

研究了电法测井不同测量方式(井—地,地—井,井—井)下点源场井中电法的三维有限差分数值模拟。采用六面体网格剖分方式来对模型进行剖分,运用一维非零元素行压缩存储模式来存储系数矩阵,减少了内存需求和计算量;采用不完全 Cholesky 共轭梯度(ICCG)方法来求解线性方程组,提高了求解效率;编制了相应的程序实现了井—地、地—井、井—井、倾斜井条件下的电法测井三维有限差分数值模拟。设计的算例结果验证了该算法的正确性和效率性,并且分析了各种情形下的异常特征,为进一步的反演工作打下了基础。     

五极纵轴激电测深三维有限元正演模拟

本文研究了五极纵轴激电测深三维有限元正演模拟方法。首先,从三个点电流源总电位的边值问题出发,导出了异常电位的边值问题,证明了与异常电位的边值问题对应的变分问题。然后,基于三维连续电性介质模型,推导了有限元法求解变分问题的计算过程,编制了五极纵轴激电测深的三维模拟程序。最后,通过模拟水平层状介质模型的五极纵轴激电测深曲线,发现最大相对误差小于0.25%,耗费时间为18 s;从精度和效率的角度验证了算法和程序是正确的,为后续模拟复杂地电模型五极纵轴激电测深曲线、分析曲线异常特征规律以及开展反演工作奠定了基础。     

郑州北郊水源地地下水流三维有限元模拟

本文从傍河水源地地下水流动的三维特征分析入手，结合三维有限元数值模型，模拟了两组大型抽水试验，识别和反求含水层参数，进一步对地下水开采方案进行了评价。     

双频激电法有限元数值模拟研究

利用有限单元法和Cole-Cole模型对双频激电法进行数值模拟研究。首先简要介绍了双频激电法的基本原理,在忽略电磁效应的情况下,给出了电场的边值问题和变分方程,将模型中大地和极化异常体的电阻率用Cole-Cole模型的参数替换,通过解方程,最后得到模型节点上的复电位值。通过改变地电模型的参数,得到了在不同参数下视幅频率和绝对相位的响应曲线。模拟结果与实际情况符合,表明该方法是正确和适用的。     

双巷三维并行电法数值及物理模型试验研究

电法勘探是一种以研究地下探测目标体与周围介质之间的电性差异的地球物理探测方法,通常采用的二维电法勘探只能得到一条垂直于测线的视电阻率剖面,如果不能确定测线位置正好在异常体的正上方,这时就难给出较准确的结论。三维电阻率法采集数据量大,可获得三维电性数据体,而且可方便地根据需要实现水平及垂直切片,有着二维电法探测不能比拟的优点,实现对目标体的准确定位及全面透视。通过对构建的三维地质模型体进行数值模拟和物理模拟,表明双巷并行三维电法对地质异常体可以进行有效的探查并获得良好的探测效果。     

基于非结构化网格的瞬变电磁2．5维有限元正演模拟

利用Delaunay三角化这种网格非结构化方法。通过编程实现了二维模型的非结构化三角形网格剖分,并编写了中心回线法瞬变电磁2．5维有限元正演程序。与前人计算结果对比,在取得相同计算精度的情况下,与结构化网格相比,非结构化网格所需网格和节点数量大大减少,计算效率更高。通过将非结构化网格法引入到瞬变电磁2．5维正演模拟中,实现了对复杂二维地电模型的有限元数值模拟,提高了现有有限元算法的应用范围。     

起伏地表条件下三维直流电场拟解析近似方法

为了研究起伏地表条件下三维直流电场问题,基于全空间的拟解析近似理论,推导出起伏地表条件下三维直流电场的拟解析近似理论公式.将起伏地表条件下地下存在异常体时所产生的异常电场分为两部分,其中一部分为地下三维异常体所产生的体异常电场,通过对异常体的体积分求得;另一部分为由起伏地表所产生的面异常电场,可以利用对起伏地表地空界面的面积分求得.利用拟解析理论,对两部分异常分别推导体电反射函数和面电反射函数,得到起伏地表下电场积分方程的拟解析近似公式.该理论公式为解决起伏地表问题提供了一种思路,丰富了拟解析理论的应用,为直接进行正反演模拟、消除起伏地表对电法勘探的影响打下了基础.     

覆岩离层三维力学模拟有限元接触算法及其应用

针对覆岩离层这一特殊的接触问题提出了新的接触算法,并采用大规模并行计算方法实现了对离层进行真正三维的力学模拟,从而得到覆岩离层空间几何形态参数.以济宁二号煤矿西部十一采区为研究实例,验证了算法的适用性及有效性.     

三维井地电阻率有限元数值模拟及反演

油气资源和矿产资源勘探中,常需要较大的勘探深度和高的深部分辨能力,充分利用现有钻孔的三维井地电阻率成像技术能够适应于这种要求。通过设计一个高阻水平板状体模型,利用Ansys有限元软件对模型进行三维井地电阻率法有限元正演计算,并将模拟的响应视电阻率作为反演的输入,结合平滑约束最小二乘反演,分析了异常特征和分布规律,其结论和认识具有一定实用价值。     

电偶源频率电磁测深三维地电模型有限元正演

在有源变频测深(包括可控源音频大地电磁测深CSAMT)的三维有限元正演中,应用了吸收边界条件和边元有限元算法,计算精度为3%左右,基本上可满足电偶极源三维地电模型情况下频率电磁测深响应特征的分析。同时由于广义变分概念的引入,可使泛函的变分原理应用于有耗媒质电磁场问题。      

三维地电断面电阻率测深有限元数值模拟

用有限单元法进行了电导率分块均匀的三维点源电场电阻率测深的数值模拟.首先给出了三维构造中点源电场的边值问题、变分问题; 然后, 用有限单元法求解变分问题, 将区域剖分成六面体单元, 在单元中进行三线性函数插值, 将变分方程化为线性代数方程组; 最后解方程组, 得各节点的电位值, 进而计算出地表的视电阻率.对几例较典型的地电模型进行试算, 结果表明本方法是行之有效的      

崇文门站施工允许地表沉降及三维有限元模拟分析

建设中的北京地铁五号线崇文门站下穿既有地铁一号线区间隧道,为保证既有地下铁道正常运营和地下结构的安全,需严格控制新建车站施工引起的地层位移。结合新建车站暗挖施工及既有线地铁的实际情况,分析和计算穿越既有隧道施工地表允许沉降值。为了控制地表沉降,确保施工安全,拟采用小刚度管棚或大刚度顶管作超前预支护,用3D-S igm a三维有限元软件进行施工效应的计算模拟,掌握大管棚和顶管预支护洞室的力学效应,预测车站施工引起既有隧道的沉降量。最后分析比较两种预支护的支护效果,为选择合理的预支护方案提供参考。     

时域激电谱有限元数值模拟

在时域柯尔-柯尔模型的时变电阻率表达式和时域激电法视参数计算公式的基础上,采用数字滤波法和等效电阻率法进行时域激电谱的迭代有限元数值模拟.模拟程序能够模拟不同围岩条件下各种地质体在不同装置下的激电异常特征,结果以文件和图形的方式直接输出,可为激电法的分析提供大量的信息.     

陕甘宁盆地中部靖安地区现今应力场三维有限元数值模拟及其在油田开发中的意义

本文在建立合理地质模型、力学模型和数学模型的基础上,用三维有限元数值模拟方法对靖安地区三叠系延长统现今应力场的分布进行了计算。它们对该区开发井网布置、压裂改造方案和水平井的设计以及注水管理有重要指导作用。