有限元模拟中边界条件对计算结果的影响

本文从总电位法和异常电位法两个方面,分别就直流电法有限元中所采用的三类边界条件对计算结果的影响进行了分析,为采用合适的边界条件及选取最佳边界距离来提高正演精度提供了基础.结果表明,混合边界条件精度最高,可大大缩小求解区域而不影响计算精度,其次是Dirichlet边界条件精度较高,但测点越靠边界误差会越大,必须取足够大的边界区域,齐次边界条件的误差比较大,但如果采用非二极装置,通过电位差计算得到的视电阻率,由于无穷远边界对电位差的影响基本消除,视电阻率计算误差与混合边界条件下的接近,在反演中,为了节省计算时间,经常使用齐次边界条件进行有限元正演.     

基于GiD的有限元前处理和后处理可视化

目前在地球物理数值计算领域,尚缺乏简便易行的可视化的前处理和后处理方法,这使得复杂计算模型较难建立和分析,也使得已有计算程序较难与生产实际相结合.本文以直流电法三维有限元数值模拟前后处理为例,研究了通用三维前后处理软件GiD在地球物理有限元前处理和后处理中的应用方法.通过编写用户自定义“问题类型”,建立并输出了可用于已有有限元计算程序的初始模型.计算过程结束之后,通过调用GiDpost后处理函数库,使计算程序方便的生成特定格式的后处理文件.最后,将前处理、计算和后处理功能整合,成功实现整个过程的图形化.与目前其他地球物理有限元前后处理方法相比,此套方法效率高、简单易行,最重要的是通用性好,可适用于各种已有的地球物理有限元计算程序.     

广东五华乌陂河流域崩岗发育规律及其治理——以迎龙山为例

崩岗侵蚀是华南花岗岩风化壳深厚地区特有的水土流失形式.这种水土流失不仅侵蚀规模大,发展速度快,危害十分严重,而且治理非常困难,被称为当今"生态环境溃疡".在总结前人研究成果的基础上,通过多次野外实地考察,在对五华县乌陂河流域迎龙山崩岗的发育规律进行分析后认为,迎龙山的崩岗多数为条形,鲜有瓢形和爪形,没有弧形和箕形等,但各坡向崩岗发育不均一,阳坡崩岗成对或成群发育且有一个超大型的崩岗群,而阴坡崩岗均单独发展.形成崩岗的主要机理包括径流冲刷、水蚀和重力侵蚀的相互效应以及岩石自身的风化膨胀等,最后提出了治理崩岗的工程措施和生物措施.     

三维直流电阻率有限元-无限元耦合数值模拟

为解决传统有限元截断边界所引起的问题,本文提出了一种新的三维直流电阻率有限元-无限元耦合数值模拟方法.首先推导了无限元三维单元映射函数,然后提出了一种全新的最优的无限元形函数并与多种其他形函数进行了对比,随后将其与非结构化四面体有限元相结合,取代了传统的混合边界条件,使得电位在无限域内连续并在无限远处衰减为零,最终形成的左端矩阵稀疏对称并与场源位置无关.数值计算表明,该方法可以在近似测区大小的计算范围内得到与混合边界条件相当的计算精度,优于相同计算范围下齐次边界条件的解,有利于减少计算节点数;由于左端矩阵不随场源位置改变,有利于加速反演计算.     

航空瞬变电磁法一维正反演研究

优化了航空瞬变电磁法一维正演算法,采用新的汉克尔变换系数,理论上提高了正演的精度.提出了航空瞬变电磁法一维反演算法——模型交替调整反演算法,阐述了该算法的原理和计算方法,编写出反演程序,以已知模型正演响应作为实测数据,对若干典型模型进行了反演计算,取得了较理想的反演效果,与Zohdy法相比,该方法有更高的精度.     

胶州湾表层沉积物中甲藻孢囊的分布

为了解胶州湾表层沉积物中甲藻孢囊的分布特征,于2015年7月采集胶州湾12个站位的表层沉积物进行甲藻孢囊分析,共鉴定甲藻孢囊37种(分属5个类群)和2种未定种,包括自养型20种和异养型17种,优势种为膝沟藻。其Shannon-Wiener多样性指数[H′(log2)]介于2.84—3.91,平均值为3.42;均匀度指数介于0.75—0.98,平均值为0.88,总体值较高。胶州湾海域各站位的甲藻孢囊丰度介于96—969cyst/g DW(干重),平均丰度为401cyst/g DW,呈现出临近湾口处丰度较高,而湾内较低的空间分布差异特征。尤其值得注意的是,有两种产虾夷扇贝毒素(Yessotoxin,YTX)甲藻[具刺膝沟藻(Gonyaulax spinifera)和多边舌甲藻(Lingulodinium polyedrum)]的孢囊和3种产麻痹性贝类毒素(PSP)甲藻[塔玛/链状亚历山大藻(Alexandrium catenella/tamarense)、微小/相似亚历山大藻(A.minutum/affine)和链状裸甲藻(Gymnodinium catenatum)]的孢囊在胶州湾海域大多数站位均有分布,尽管其数量不高,但其广泛的分布范围仍需引起我们的重视。     

关于金刚石钻头底出刃锐化处理的试验研究

在我国固体矿产地质勘探中,金刚石钻进是一种主要的钻进方法。金刚石钻进时,破碎岩石是靠镶在钻头胎体中的金刚石底出刃完成的。随着钻孔的加深和孔底岩石的破碎,金刚石底出刃被磨损,直接影响机械钻速和钻头进尺,直至钻头报废。因此对钻头金刚石出刃磨锐问题,应该给予充分注意。俄罗斯Спирин В.И.教授等利用电化学原理对钻头底出刃进行锐化处理,以提高机械钻速和钻头进尺,基于此原理研制了野外用轻便式电化学锐化处理金刚石钻头的设备,工程应用验证,取得了很好的技术经济效果。     

关于提高金刚石钻头胎体工作能力的试验研究

在地质勘探中,金刚石钻进是一种主要的方法。在金刚石钻探生产中,钻探设备、钻头、钻探工艺、钻探生产操作技术和生产管理都是非常重要的。钻探技术经济指标与钻头胎体的工作能力关系更为密切,因此成了人们关心的问题。俄罗斯Кубасов В.В.博士等在提高钻头胎体工作能力方面做了大量的工作,取得了很好的技术经济效果。本文介绍了他们在低品级金刚石的选择性破碎处理、金刚石的热处理、金刚石钻头的低温处理和胎体性能的控制技术等方面的研究内容及取得的成果。     

群桩-土-承台非线性共同作用固结过程分析

基于固结有限层的考虑提出了土体固结的桩-土-承台非线性共同作用分析方法。在此基础上,介绍了相应的计算程序CPRI的实现过程,给出了主程序计算框图和桩土承台支撑体系计算子程序框图。通过程序CPRI检验和算例分析,验证了程序的正确性。程序CPRI可以给出不同时刻桩-土-承台支撑体系的竖向位移、孔压、桩顶反力和土体反力变化的情况,从而模拟了非线性共同作用下固结的全过程。     

超短时线性台阵背景噪声成像技术在浅层地质结构探测中的应用

背景噪声地震成像方法已被广泛应用于探测壳幔深部结构;近些年来,该方法在浅地表结构成像中的应用研究也在蓬勃发展,然而近地表场源不均匀等因素导致高频面波信号往往难以准确恢复,以牺牲时间来提高信噪比的观测方式会极大限制其在工程勘查中的应用.本文尝试讨论超短时背景噪声成像技术在浅层地质结构探测中的应用效果.笔者利用湖北应城地区超短时(1 h)线性台阵地震背景噪声记录,使用被动源面波多道分析法从虚拟炮集中提取相速度频散曲线,通过反演获取了浅地表二维横波速度结构.结果表明,利用本文方案可以恢复高信噪比面波信号、获取高信噪比的频散能量以及拾取高精度相速度;反演速度结构与实际测井数据吻合度好,成像结果有效揭示了测区150 m以浅的地层结构,证明了超短时背景噪声成像技术在浅层地质结构调查中具有很大的应用潜力．