漫滩恒定明渠水流的三维数值模拟

采用Naot-Rodi代数应力模型(N-R模型),结合非均匀交错网格下的混合有限分析法(HFAM)来计算漫滩水流的三维流动。为了得到稳定的收敛解,作了两点改进:其一为非均匀网格中数值离散的导数项二阶格式的引入;其二为复式断面分块耦合技术的采用。给出了漫滩水流主流速等值线、二次流的断面分布、垂线平均流速的横向分布以及主槽与全断面流量比随相对水深的变化规律。部分结果与实验资料的对比,表明NR模型和HFAM能较好地用于研究漫滩水流流速、流量和水位的关系。     

工程地震勘探数值模拟研究

用傅氏变换法求解波动方程,对工程地震勘探进行了数值模拟计算,并研究了该算法的频散特性及其稳定性。     

三维地质建模及油藏数值模拟一体化剩余油分布规律研究

剩余油分布规律研究一直是中后期油田开发的研究重点和难点,研究方法也多种多样.针对马岭油田中一区的开发特点,采用三维地质建模和油藏数值模拟一体化技术研究思路,在构造特征研究、精细地层对比、沉积相研究和流动单元研究的基础上,建立了中一区延长组到富县组的三维立体地质模型,从而为油藏数值模拟提供了初始静态地质模型.在历史拟合的基础上通过精细油藏模拟方法进行了油藏剩余油分布模拟计算,并结合沉积相和流动单元分析了剩余油分布规律,从而为油田下步方案调整提供了挖潜方向.     

长江三峡及邻区地震危险区的三维数值模拟与地震危险性分析

以长江三峡地区实测应力资料为依据,用三维有限元方法定量地展现了该区弹性应变能空间分布状态,讨论了弹性应变能与地震活动的关系,结合地震震级、地震活跃期及地震迁移规律的综合分析,探讨了该区未来地震危险性。     

基于波动方程数值模拟的冲积扇地震响应特征

冲积扇作为常见的油气储层,具有明显的地震响应特征.笔者采用频率—波数域的数值模拟方法,在冲积扇扇体发育的两个代表性方向上进行二维正演模拟,并使用正演数值模拟与偏移相结合的流程,得到了冲积扇在二维时间剖面上的地震响应特征,为验证冲积扇地质解释成果的准确性提供了有力检验手段.     

渭干河流域三维地下水流数值模拟

在新疆首次采用六层含水系统的三维地下水流数值模拟，对渭干河流域地下水资源进行评价．同时．在处理混合井流和混合观测孔时，采用“渗流一管流耦合模型”；在处理河流入渗和降雨入渗方面采用了“入渗滞后补给法”；处理潜水蒸发方面，采用了非线性关系来刻画潜水蒸发强度和潜水位埋深的关系．用“参数迭代法”来确定水头未知的含水层的初始水头，提高了模型的仿真性及对地下水资源评价的精度．     

安塬水源地地下水流三维数值模拟

安塬水源地为干河冲洪积扇型水源地,含水层由第四系冲洪积层构成,厚15～30m,非均质,各向同性.受含水层底板坡降的影响,潜水面坡降较大,为5％～8％.三维流特征明显,尤其是抽水试验时在抽水井周边区域不同深度的水头差别更为显著.为了观测不同深度的水位,在群孔抽水试验时在同一观测孔中按上、中、下不同深度设置了3组观测管分别进行水位观测,从而为三维数值模拟提供了水位数据,并以该资料为依据建立了三维有限差分模型,对6种开采方案进行了数值模拟计算和预报.通过11a的开采,证明建立的三维有限差分模型可靠,为水源地的地下水开采建立了较为可靠的数学预报模型.     

复杂模型高精度数值模拟研究

通过对声波方程采用二阶有限差分与四阶有限差分近似,进行数值模拟及波场分析,边界条件利用吸收边界和增加衰减带混合使用的方法。计算结果表明,四阶有限差分的精度明显高于二阶有限差分,并且边界吸收效果好。对于单炮记录难于模拟复杂模型的情况下,实现了单次叠加剖面和爆炸反射面的零炮检距剖面,并进行了偏移处理。地震剖面更加清晰地反映了复杂构造的信息,更好地实现了对复杂地质模型的正演模拟。     

开采地下水地面沉降三维数值模拟分析

根据汉口新业大厦水文地质与工程地质条件,建立开采地下水非稳定流定解问题三维数学模型,利用现有承压含水层非稳定流定解问题数值方案求解,重点讨论了源汇项的具体数学表达式。又简介根据达西定律和水均衡原理,建立了三维有限差分数值方程及其解法。根据土的有效应力原理和压密原理推导出了抽水沉降非线性压密方程,并研制了相应的三维有限元和有限差分计算程序。最后,对该环境岩土工程问题进行了分析和评价,计算结果与实测结果符合较好。     

三维地质建模及数值模拟技术在油藏开发中的应用

通过鄂尔多斯盆地油坊庄油田定31井区侏罗纪延长组长1油藏三维精细地质模型的建立,对该区油田地质储量、采油量、含水率和压力等进行了数值历史拟合,摸清该区剩余油的分布规律:剩余油主要分布在构造高部位、沉积主河道注水未波及部位、生产井泄油半径之外和生产井未补孔部位.针对该区剩余油的分布规律制定了新钻调整井和老井侧钻、注采井网完善、采油工艺挖潜3种方法进行开发方案调整,并对调整后的开发技术指标进行了数值模拟预测.     

基于三维数值模拟的露天煤矿复合边坡稳定性分析

借助VC及fish语言编程,将AutoCAD、Surfer、ANSYS等软件耦合应用,完成了复杂地质条件下的FLAC3D建模。在地质调查及统计分析试验数据的基础上,应用Hoek-Brown经验破坏准则确定了边坡岩体的综合强度指标。然后,采用FLAC3D,对比分析了不考虑地下水及三维流固耦合两种情况下的位移场、应力场和塑性区分布规律,并采用强度折减法求得了三维边坡安全稳定系数。结果表明,由外排土场和采掘帮坡构成的复合边坡呈现复杂的潜在破坏模式,以及在地下水影响下存在潜在失稳。与传统的边坡稳定性分析方法相比,三维数值分析优势明显。      

地震液化条件下地面的大变形三维数值分析

地基液化条件下地面大变形是造成工程结构破坏的主要原因之一。考虑地形、地震、土层、地下水等影响因素,针对典型的岸坡场地3层土地基模型,利用有限差分法FLAC3D,对可液化场地在地震作用下发生地面大变形的过程进行了数值模拟。结果表明,临空面坡比愈大、地表坡度越陡,地基液化地表侧向位移值愈大;变坡度的场地在地震作用下发生的侧移要比单一倾斜率的场地大;地震最大加速度越大、地震持续时间越长,地基液化侧向位移、地表沉陷和隆起现象越严重;液化层的埋深、厚度以及地下水位都对地面大变形的产生有着不同程度的影响,应选择合理的地基处理方案进行处理。     

某水利枢纽厂房开挖三维可视化与数值模拟耦合研究

对某水利枢纽工程坝址区工程地质三维可视化与FLAC3D数值模拟耦合进行了研究。利用钻孔信息,采用多层DEM技术建立三维格网地层模型,然后,将各种工况几何形体映射到地层格网上。在此基础上,根据FLAC3D建模特点,用一系列横截面切割此三维地质模型,并保证相邻两剖面拓扑一致（或退化）,再通过对相邻剖面网格调整、连接形成FLAC3D基本单元。运用此方法实现了该水利枢纽工程三维数值模拟。     

革镇堡隧道破碎段动态施工的三维数值模拟

革镇堡隧道是辽宁省的重点建设工程,其中破碎段岩体地质条件复杂,传统方法不能很好地反映其力学行为。针对上述问题,在建立大规模的复杂地质结构的数值网格基础上,采用三维岩土工程软件FLAC3D,分别根据无支护、初次支护和二次支护3种情况,4 m一个步长,分为上下两台阶对该段隧道的分步动态施工过程进行了三维数值模拟。通过对位移场、应力场的演化情况和塑性区分布的模拟计算,分析了开挖支护动态过程的复杂力学行为。计算结果显示,位移与监测数据比较一致,现有的二次支护方案能够保证围岩的稳定性。数值模拟的结果对于该段隧道的施工具有指导意义。     

层状岩体三维可视化构模与数值模拟的集成研究

由于数据结构的差异,用于岩土工程三维可视化的网格与用于数值模拟的计算网格之间存在本质差异,如何通过两种网格的共享实现三维地质模型与数值模拟之间的集成是岩土工程建模的重要内容。在对层状岩体三维可视化网格与数值模拟网格的特点进行剖析的基础上,提出了基于松散模式的三维规则格网与FLAC3D基本元素之间的转化方法,从理论上实现了“可视”与“可算”的结合。将其应用于我国某海底隧道的选线研究中,证明了该方法的合理性和有效性。     

考虑河岸变形的三维水沙数值模拟研究

将粘性河岸崩塌模拟力学方法与水沙模型相结合,构建了考虑河岸变形的三维数值模型。基于非正交网格,采用局部网格可动技术处理由河岸崩塌引起的河道摆动过程。模型采用有限体积法对方程进行离散,采用与动量插值技术相结合的SIMPLEC算法进行模型求解。通过弯道发展过程的计算表明,模型能够有效地模拟出河道的复杂演变过程。     

泄洪洞整体三维紊流数值模拟

利用实用、高效的泄洪洞整体三维紊流数值模型,对滩坑水电站泄洪洞进行了数值模拟,该模型采用引入VOF方法的k-ε紊流模型,结合通用性强、易扩展的非结构混合网格。为克服网格扭曲给计算精度带来的影响,用一种改进精度的格心格式计算通量,使之具有非结构网格剖分的灵活性,程序的通用性和可扩展性,又有较高的计算精度。数值模拟结果和模型试验数据的对比分析表明,该模型是实用可靠的。     

江苏瓦庄油田油藏数值模拟开发技术政策界限研究

针对江苏瓦庄油田窄条状、长井段、多油层、薄互层、多断层的特点,采用地质建模和油藏数值模拟一体化的技术思路,在构造研究、精细地层对比、沉积相分析和测井分析的基础上,建立了三维油藏地质模型,以该模型为静态地质模型进行精细油藏数值模拟研究,在历史拟合成功的基础上,进行了开发层系、油井距断层距离、分层配注的开发技术政策界限研究,得出了该类油田合理的开发政策,为油田的开发生产提供了合理的理论指导。     

某大型水电站水文站滑坡稳定性三维数值模拟分析

水文站滑坡位于某拟建的水电站坝址下游约300m的左岸。由于它距该坝址较近，若发生较大范围的变形或失稳，极有可能产生巨大的涌浪，并有可能导致大坝的损坏或完全破坏。所以，它的稳定性状况一直是各相关部门十分关心的重要问题。野外现场调研是判断滑坡体稳定性的行之有效的方法之一。在此基础上，对滑坡体模型做一较接近实际的概化，这是研究问题的关键之所在。采用三维有限元(FLAC-3D)对其进行数值模拟分析。当然，只有数值模拟手段这一种方法来判断滑坡体的稳定性还远不够的，必须与其它手段方法相结合，这样才使结论更可靠，更具有说服力。数值模拟结果表明：(1)水文站滑坡的潜在主滑动面为滑体与基岩的接触面。但其贯通性较差。因此，滑坡体的整体稳定性较好，不可能发生较大范围内的变形或失稳；(2)水文站滑坡的位移方向总体表现为向河谷方向运动。滑坡体前后缘的位移量较小，中间位移量相对较大(22．8cm)。总之，在天然情况下，水文站滑坡的整体稳定性较好，不可能发生较大范围的变形或破坏。这与野外现场调研的结果相一致。     

锦屏Ⅰ级水电站解放沟左岸边坡倾倒变形机制的3D数值模拟

为研究某一边坡的变形机制问题,采用3D-σ模拟了地质体演化机理,用FLAC-3D模拟与3D-σ的模拟结果相互验证;获得了河谷下切过程中边坡的变形特征,揭示左岸边坡的变形破裂形成机制。经分析得出如下主要结论:从地应力的角度分析河谷边坡变形的成因机制是切实可行的方法;坡体的卸荷促进弯曲倾倒变形的进行,并为它划定界限;作者提出的解放沟左岸边坡变形的成因机制是合理的;卸荷回弹也是促进倾内层状体边坡中深层弯曲倾倒变形进行的起始因素,并为变形划定界限;倾倒变形的破坏面是双折线型的。