基于单元细分H-自适应有限元全张量重力梯度正演

在重力梯度各阶张量正演中,难于求取复杂地质体的解析式,转而利用已知解析解的简单规则几何形体近似剖分地质体,其会引起较大的几何拟合误差.本文首先从全张量重力梯度解析公式出发结合等参变换基于有限元分析给出了满足地下复杂地质体正演的型函数,引入体积分的误差指示器用以估计全张量重力梯度误差,提出了适用于全张量重力梯度正演的自适应计算的策略及迭代算法,数值算例证明了本文方法的正确性和有效性.     

超声波在粘弹性混凝土介质中传播机理研究

混凝土是一种含有骨料、水泥浆、钢筋、波纹管包裹的预应力孔道及空洞、孔隙的多相非均匀复合材料,作为一种粘弹性介质,超声在混凝土中传播机理比较复杂,常规的弹性声波方程不能确切地模拟超声传播方式。这里从粘弹性介质材料性质出发,推导了基于Kelvin粘弹性介质模型的高阶有限差分方程,通过建立几种粘弹性混凝土介质数值模型,模拟了超声波在混凝土中的传播过程,分析了含空洞、裂隙等不同缺陷的混凝土介质中超声波的波形特性,讨论了缺陷部位波形的变化规律,探讨了空洞、裂隙等不同缺陷对超声传播机理的影响以及能量分布的差异,为准确判断识别混凝土内部不同结构的缺陷提供科学借鉴。     

基于柱坐标系的隧道空间溶洞探测全波场数值模拟

溶洞作为碳酸盐岩地区常见的一类局部不良地质体,其波场特征常常与形态、填充物、空间方位等因素相关,而受此影响地震类方法对溶洞的探测效果往往不理想.因此,要想实现地震类方法对溶洞的准确探测,首先需要明确不同状态下溶洞的波场特征.针对上述问题,考虑到实际隧道空间形态,本文首次采用柱坐标系下的一阶速度-应力弹性波动方程对隧道空间进行数值模拟,通过通量矫正技术压制频散,同时对已开挖段隧道与围岩的边界采用自由边界条件处理.对不同半径、不同填充物、不同方位的溶洞以及复杂溶洞模型的数值模拟结果及波场特征分析表明:本文提出的方法可实现隧道空间全波场高精度数值模拟,波场特征符合波的运动学与动力学特征;不同情况下溶洞波场特征的差异可有效的指导溶洞的探测与识别.     

VTI介质中的AVO特性

理论和实践已证明,地层中广泛存在着各向异性.研究地层的各向异性,并利用它来提取用各向同性理论无法获得或更为精确地获得某些岩性信息,是一项非常有意义的课题,其中各向异性对AVO的影响是其中的一个重要的内容.本文主要从Kelvin-Chrisroffel方程出发推导出VTI介质中反射与透射系数的计算式,并通过对反射系数与各...     

常(德)-张(家界)高速公路某中桥疑似岩溶区工程地质问题的解决

通过对常(德)-张(家界)高速公路某中桥疑似岩溶区的工程地质勘查,综合工程地质调查测绘、物探、钻探以及以前进行的勘察成果资料、施工挖桩过程中所反映的情况,排除了岩溶的可能性,并对该桥位区的施工提出了建议。     

回线源瞬变电磁法的三维正演研究

本文利用矢量有限元法对回线源激发的瞬变电磁场进行了三维数值模拟.根据瞬变电磁场扩散的“烟圈”原理,H型和K型地电模型可近似看作埋置于均匀半空间中的水平板状体地电模型,称为准H型或准K型地电模型.在准H型地电模型中,采用了3种不同的网格剖分方案;从方案1至方案3,水平低阻板状体范围不断扩大,逐渐接近于H型地电模型.中心回线瞬变电磁法的数值模拟结果表明:在12.8 ms以内,不同网格剖分方案矢量有限元法解与一维解析解相对误差均在5％以内;在19.2 ms时,三种网格剖分方案的相对误差依次为12％、5％和2％左右.再利用准H型和准K型地电模型对大回线源激发瞬变电磁场的数值结果进行了验证,结果表明:两种地电模型矢量有限元法解均满足精度要求,但准K型地电模型数值精度更高.最后对直立低阻薄板地电模型进行了数值模拟,取得了与物理模拟一致的感应电动势曲线形状.     

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。     

边坡岩体质量分级的模糊层次分析

边坡岩体质量分级是一个涉及到水文地质、工程地质、开挖条件、岩石力学等诸多因素的复杂地质问题。本文把模糊层次分析法综合应用于边坡岩体质量分级,利用层次分析法划分影响边坡岩体质量各因素的层次结构,用模糊分析法来确定各因素的权重。同时建立了与之相适应的各因素评分准则与边坡岩体质量评分准则。按照研究的成果,对一个具体实例进行了分析并与其他方法进行对比,验证的成果有效性,拓展了岩体质量分级理论的研究思路。     

页岩地区浅埋隧道超前地质预报方法研究

以页岩的不良工程性质和围岩分级依据为基础,探讨公路隧道页岩浅埋段的超前地质预报方法的优化组合。通过比较国内外现有的各种超前地质预报方法的优缺点,提出了以TSP法和双频激电法为主,根据工程项目的等级适当考虑采用探地雷达作为补充的一套组合方案,而在某些特别复杂地段建议采用水平钻探加以验证。应用这套方案,中南大学在常(德)-张(家界)高速公路第十合同段的关口垭隧道进行了一次科研试验,对预报结果进行详细的处理和分析后,给施工单位提出了相应的施工建议。后期的跟踪调查结果表明,试验成果与实际情况基本吻合,给予了施工正确的指导,基本达到了试验目的。     

基于互相关函数对钻孔雷达层析成像的改进

常用的旅行时提取方法在针对大收发角度数据进行提取时,因其低信噪比而显得较为艰难且不够准确。提出一种新的基于互相关函数的方法对旅行时提取方法进行改进。首先对数据进行归一化并按角度对数据分类;然后对相同收发角度数据与该角度信噪比最大的数据进行互相关处理并叠加,从而得到该收发角度数据的参考波形;最后根据参考波形的初至波到达时间对该角度数据进行互相关处理,得到每道数据的初至波旅行时。通过计算机模拟的结果和对RAMAC雷达采集的实际数据进行分析处理的结果,对该方法的准确性进行了论证,与常规旅行时提取法得出的层析成像图相对比,该方法得到的层析成像图更为精确、清晰,能为判断地下异常提供更为有力的帮助。