基于CFX的江口沟泥石流危险区范围预测模拟

拟建猴子岩水电站移民安置点位于江口沟泥石流堆积扇上,通过现场调查泥石流形成条件和运动特征,获得了1958年发生的50 a一遇泥石流危险区范围,根据雨洪法计算确定了泥石流的相关运动学参数。使用基于有限体积法的CFX软件,选择Bingham流变模型对江口沟泥石流流动过程的液面分布情况和速度场进行了三维数值模拟,得出了泥石流危险区范围和速度场分布情况。模拟结果显示,江口沟50 a一遇泥石流流过堆积区的平均速度为5.76 m/s,其中最大速度为13.59 m/s。数值模拟计算得出的危险范围较1958年扩大,是因为早期泥石流堆积物将原有地面特别是沟道附近地面抬高,使得现状条件下泥石流更容易向两侧漫流泛滥而扩大。上述结果为泥石流防治工程设计及危险区范围划定提供了一种新的方法,对工程实践具有重要的指导意义。     

大型复杂地质体三维数值模型构建方法比较研究

真实地质体三维数值模型构建是进行岩体工程数值分析面临的难题,开展大型复杂地质体三维数值模型构建方法比较研究具有重要意义。以3DMine数字化模型为基础,提出了3DMine-FLAC3D耦合建模方法和3DMine-Surfer-Rhino- ANSYS-FLAC3D多软件耦合建模方法,详细阐述了各建模方法具体步骤,深入分析了各建模方法优缺点及适用性,通过对比各建模方法的优势与短板,取长补短,改进了3DMine-FLAC3D耦合建模方法存在的缺陷,解决了复杂地质体三维数值模型构建难题。以广西铜坑矿锌多金属矿体开采为背景,利用大型复杂地质体三维数值建模方法,构建了锌多金属矿三维数值模型,分析了矿体上行开采地表沉陷规律。研究成果对准确构建大型复杂地质体三维数值模型具有重要指导作用。     

自由落体式绝对重力仪测量数据处理方法研究

通过处理FG5和A10型绝对重力仪实测数据,探索g7软件的内部算法。若采用软件手册提供的观测方程和算法,A10测量数据的解算结果与软件处理结果的差值在3 μGal以内,而FG5相差较大。在对观测方程和时间观测量进行改正以后,得到的FG5测量数据解算结果与g7软件处理结果的差值在－0.1~0.1 μGal之间。由此认为,改正后的模型和算法与g7软件所采用的解算模型和算法基本一致。     

侧向测井电极系结构影响分析及阵列化测量新方法

针对目前广泛使用的侧向测井电极系结构和聚焦方式,利用有限元数值模拟方法研究了三种常见的侧向测井电极系结构对电极系数、井眼影响系数、径向探测深度的影响;对比硬件聚焦中监督电极残余电位差对测井响应的影响,引入聚焦系数,提出了一种利用软件聚焦实现阵列化测量的新方法;利用Oklamoha标准地层模型验证了方法的正确性。结果表明,不同电极系结构和电极系的不同部分对测井响应的作用不同,其中电极系绝缘部分长度对探测特性的影响很大,在电极系设计过程中应重视绝缘尺寸对探测特性的影响。采用软件聚焦方式,不仅消除了硬件聚焦方式中残余电位差的影响,而且在不改变双侧向电极系结构的基础上,选择聚焦系数为0~1.1,得到了不同径向探测深度的测井曲线,实现了类似于阵列侧向测井中的阵列化测量。测量结果表明,电极系数随着聚焦系数的增大而减小,井眼影响系数保持在0.80~1.16,并提高了径向探测能力,最大探测深度达到2.0 m以上,获得更丰富的地层电阻率分布信息。     

空气反循环钻头井底流场分析及结构优化

为改善空气潜孔锤反循环钻进技术在大口径嵌岩桩施工中的应用效果,运用Fluent软件对嵌岩桩施工用反循环钻头底喷孔水平倾角θ_d和扩压槽水平倾角θ_k做了进一步的分析和研究,得到θ_d和θ_k对反循环钻头抽吸系数ω的影响规律。在分析中发现原有反循环钻头中心贯通孔结构设计中的不足之处,并进行了优化,优化后的反循环钻头抽吸效果明显增强。采用优化后的结构加工了一个直径为660 mm的反循环钻头,并进行现场钻进试验,试验效果良好,平均钻进效率为6.00 m/h,成功嵌入微风化岩层表面,能够满足嵌岩桩施工对嵌入微风化岩层和孔壁稳定、无塌孔的要求。     

岩石地球化学图解辅助分析软件的关键问题及解决方法

岩石地球化学图解是目前岩石地球化学研究工作中常用的有效手段,其对岩石分类、岩石和矿床的成因判别、构造环境判别和地质演化历史等方面的研究有重要的意义。通过对目前国内外常用的岩石地球化学图解辅助分析软件的分析,发现此类软件亟待解决的关键问题,即收录图解的种类和数量有限且不易扩展、使用过程自动化程度不高和软件独立性不强等。在收集整理了岩石地球化学领域8个大类、232幅图解的基础上,提出采用后缀表达式实现投点过程自动化和使用XML定义、扩展图解,按照岩石地球化学领域专家的工作流程,设计实现岩石地球化学图解成图、投点和计算软件以及CIPW等岩石地球化学常用计算方法。     

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基于Lowry模型的北京市城市空间结构模拟

以Lowry模型为理论支撑,以北京市发展现状为研究对象,从模型构建、参数设置和情景模拟三个方面探索Lowry 模型框架在城市空间结构研究中的应用。① 基于杜能区位论,构建以区域地租总额最大化为目标函数,以北京市经济发展现状、现有土地资源供给为约束条件的线性规划模型。② 以北京市2010 年投入产出表、2011 年北京市统计年鉴、2010 年北京市企业调查数据等数据来源为支撑,完成模型相关参数的设置。③ 以北京市市域为研究对象,以乡镇街道办为基本研究单元,基于对北京市基本行业分布格局分析,构建模型的情景约束条件。④ 模拟分析了在北京市基本行业空间格局框架确定情况下的城市产业、居住空间分布特征,总结了模型的结构启示及模型的模拟启示。本文不仅丰富了模型框架的内涵,而且在实际应用中检验了模型的技术流程和分析能力,为基于Lowry模型的城市空间结构分析框架形成奠定基础,拓展了国内城市空间结构研究的研究视角。     

新53阶次月球重力场及其精细结构

月球重力场是了解月球内部结构的重要信息之一.日本SELENE卫星首次获得月球背面卫星轨道的直接探测数据并建立了更高精度的全月球重力场模型.本文根据日本公布的采样间隔为60 s、轨道高度为100 km的SELENE卫星观测资料并利用作者移植的GEODYN-II微机版本软件求解出新53阶次月球球谐场模型LG-53.经过测试表明移植后的微机版本比原始工作站版本的计算效率提高了5到10倍.理论上表明60 s采样间隔、100 km高度的轨道数据能够计算出60阶次的月球球谐系数模型,但是作者在实际计算过程中发现:在接近理论阶次(60阶次)的一系列模型中出现了平行于经线的高频噪声,且模型越接近理论阶次其噪声越高.因此本文将53阶次月球球谐系数模型LG-53作为最后的解算结果并建立各种月球重力异常场,并将其与美国GLGM-2 (70阶次)模型和利用嫦娥1号数据解算出的CEGM-01(50阶次)模型对比,发现新53阶次重力场模型LG-53在高纬度和月球背面都显示出了更高分辨率的异常特征;与美国LP165P(165阶次)模型对比发现LG-53所建立的自由空气重力异常在月球背面不存在LP165P中所出现的高频噪声.与日本90阶次SGM90d模型对比后发现新模型的精度较日本模型还有所差距.主要是由于两者参与计算的数据采样率不同所致.53阶次的模型LG-53能够反映100 km尺度的重力异常,而日本90阶次模型则可以反映60 km尺度的异常.利用新53阶次模型计算的自由空气重力异常图并结合月球地形图探讨了四种类型的Mascon重力异常特征及其地形特征.