A new scheme for numerical modelling of flow and transport processes in 3D fractured porous media

The objective of this work is to develop a new numerical approach for the three-dimensional modelling of flow and transient solute transport in fractured porous media which would provide an accurate and efficient treatment of 3D complex geometries and inhomogeneities. For this reason, and in order to eliminate as much as possible the number of degrees of freedom, the fracture network, fractures and their intersections, are solved with a coupled 2D–1D model while the porous matrix is solved independently with a 3D model. The interaction between both models is accounted for by a coupling iterative technique. In this way it is possible to improve efficiency and reduce CPU usage by avoiding 3D mesh refinements of the fractures. The approach is based on the discrete-fracture model in which the exact geometry and location of each fracture in the network must be provided as an input. The formulation is based on a multidimensional coupling of the boundary element method-multidomain (BEM-MD) scheme for the flow and boundary element dual reciprocity method-multidomain (BE-DRM-MD) scheme for the transport. Accurate results and high efficiency have been obtained and are reported in this paper.     

Numerical simulation of ground acceleration spectra and accelerograms for engineering application

A numerical approach to the earthquake ground motion analysis is proposed for regions where no accelerograms are available. Using Haskell matrix techniques, the response spectra of a layered substratum for SV waves were calculated and then multiplied by the spectra corresponding to Brune's type pulses. The ground acceleration spectra were obtained for different angles of pulse incidence at the substratum base. The spectrum shape depends upon the substratum response and the pulse shape, while its level was related to the maximum ground acceleration corresponding to the expected maximum intensity. Transformation of the ground spectra into the time domain produced numerical accelerograms for horizontal and vertical components and for different angles of pulse incidence. Finally, a standard statistical procedure was applied to obtain the design response spectra used in engineering applications.     

中(下)承式拱桥吊杆静张力分析方法的改进

在中(下)承式拱桥的有限元模型中,引入了由于施工中吊杆长度调整而产生的几何刚度矩阵,用一阶矩阵摄动理论,导出了相应的吊杆系静张力分析的相关公式。对一实际中承式拱桥的数值计算分析表明,使用本方法可有效地提高中(下)承式拱桥的吊杆静张力分析的准确性。     

地层格架正则化约束下的二维立体层析反演

通过把地层格架信息作用于立体层析Fréchet导数矩阵,使得更新后的速度模型呈现出符合地质规律的块状特征.地层格架信息基于立体层析反演中得到的反射点位置进行非规则B样条插值拟合得到,因此在反演中它将会随着反射点位置的更新自然得到更新.与前人提出的保边缘层析算法或多层立体层析算法相比,本文提出的地层格架正则化无需引入混合正则化项或定义某种复杂的混合速度格式,更为直接也更容易实现.理论和实际数据算例证实了该正则化技巧的稳健性和可靠性,能够得到与实际地质构造特征更为一致的地质一致性反演结果.

     

结构动力方程的显式级数积分格式

将Newmark-β法中常平均加速度法的基本假定与精细指数算法结合,根据指数矩阵的Taylor级数展开式,提出了动力方程的显式级数解,并设计了相应的时程积分算法.该算法的精度可根据Taylor级数展开式的项数进行灵活控制.算例的结果表明:在满足稳定性条件的前提下,随着时间步长的增加,其精度优于传统的时程积分法.通过稳定性的分析,指出其稳定性条件是显然满足的.     

介质密度反演偏导矩阵的精确计算方法

实现反演偏导矩阵的计算是基于导数最优化反演方法的关键,然而目前的地震反演几乎都是基于Zoeppritz方程近似实现的,使计算精度和适应范围受到限制.本文利用Zoeppritz方程建立了反射系数对地层介质密度比偏导方程,导出了Zoeppritz方程矩阵元对介质密度比的导数.通过求解偏导方程获得了反射系数对介质密度比偏导数的精确计算(考虑了速度中含介质密度的问题).利用数值算例分析了反射系数对介质密度比偏导数的变化特点.本文采用直接解法求解偏导矩阵方程组,获得了快的计算速度和高的计算精度,为实现地层介质密度反演(包括大角度反演)提供了偏导矩阵的计算方法.     

多肢剪力墙自振频率传递矩阵法简化计算

基于连续体系模型与传递矩阵法的结合,提出了一种简化方法来计算多肢剪力墙的动力特性。整个结构体系等效模拟为一个夹层结构梁;建立了相应的基本微分方程;通过求解微分方程得到了楼层间变形函数;利用边界条件及层间变形函数导出了层间传递矩阵;据此计算出了体系的振型与自振频率。算例分析表明本文方法计算结果与文献给出的解是比较吻合的。     

微波等离子体原子发射光谱法测定偏远矿区海泡石中的主微量元素

海泡石是具有层状结构的含水富镁硅酸盐黏土矿物,其中无机元素含量是揭示其成矿物质来源、成矿流体性质和矿床成因的重要依据,通常采用电感耦合等离子体发射光谱/质谱法（ICP-OES/MS）进行测定,等离子体（ICP）的高温激发会产生成大量谱线干扰,维持ICP稳定工作需使用高纯氩气,持续供气对于偏远矿区海泡石的检测还将面对气体采购和运输不便的问题。本文基于微波等离子体原子发射光谱（MP-AES）的低温激发技术减少光谱干扰,建立了准确测定偏远矿区海泡石中主量元素Mg、Al、Ca、Fe、K、Na和微量元素Cu、Zn、Mn、Pb含量的分析方法。利用硝酸-盐酸-氢氟酸混合酸对海泡石进行微波消解,避免了样品处理过程中分析元素的损失,加快了样品处理速度,同时提高了样品溶液的稳定性。通过选择各元素光谱线的分析波长,并利用快速线性干扰校正（FLIC）技术校正光谱干扰,以Lu为内标元素校正基体效应,提高了灵敏度和准确度。各元素的检出限为0.19~14.6μg/L。海泡石国家标准物质（GBW07138）各元素测定值与认定值的相对误差在-5.0%~6.7%之间。本方法具有检出限低、线性范围宽、结果准确等优点;MP-AES采用自带的氮气发生器为等离子体提供氮气作为工作气,无需引入复杂气体,提高了分析效率,尤其适用于气体采购和运输不便的偏远矿区。     

大欧拉角的空间直角坐标转换方法探讨

首先指出建立使用大旋转角的空间直角坐标转换模型的必要性，接着推导出以罗德里格矩阵为旋转矩阵的大欧拉角空间直角坐标转换的数学模型，然后以布尔沙模型为例、以Visual C#．NET2003编制了计算软件。该算法具有性能稳定、计算收敛速度快、精确度高、转换参数初始值可以为任意值的优点。     

多接收电感耦合等离子体质谱Cu同位素测定中的干扰评估

多接收电感耦合等离子体质谱（MC—ICP—MS）是高精度测定铜同位素的新方法,然而在测定中也可能存在干扰。为此对MC—ICPMS Cu同位素测定中的可能干扰进行了评估。主要包括以下方面的内容：（1）对所用标准物质和试剂进行了纯化,所用标准物质和试剂对Cu同位素的同质异位素干扰可以忽略;（2）运用K和／参数进行了讨论,其中K为样品中的Cu浓度与标准溶液中Cu浓度的比值,f为在一定Cu浓度的标准溶液中干扰信号相对于^63Cu真实信号的比值。理论模拟表明,当K值小于1时,即使在质量为63处的干扰很小,对ε^65 Cu的影响也可能很大;（3）通过对理论模拟结果与实际测定结果的对比,发现对所用的试剂而言质量数为65的干扰可以忽略不计;（4）实际测定结果表明,当样品中Cu的浓度是标样中Cu的浓度的0．5～4倍时,测试获得的样品的ε^65值与其真值在误差范围内一致;（5）对潜在的基质效应重点研究了Fe和Co对Cu同位素测定的影响。实验结果表明,当Fe／Cu〈100,Co／Cu〈7时,Fe,Co不影响Cu同位素比值的测定;（6）10个月的重现性研究结果为ε^65=3．5±1．0（2SD）。该测定值在误差范围内与文献报道的值一致