岩土工程亿级单元有限元模型可扩展并行计算

讨论了亿万单元有限元模型的可扩展并行计算方法。从软件和硬件两个方面提出了前处理、并行计算方法、程序算法、后处理实现等核心问题的解决方案。采用网格加密方法生成一亿单元的有限元模型,利用对偶原始有限元撕裂内联法（FETI-DP）求解系统方程。基于图论理论建立了子区域间的通讯拓扑关系,实现了子区域间点对点通讯,避免速度慢、通信量大的全局通讯。在自主开发程序基础上,增加相应模块,采用面向对象编程技术和MPI消息传递库开发程序。对一个一亿多单元的工程实例运用5 000核并行计算,得到了超线性加速比。计算结果在专用图形工作站上进行后处理,显示和交互操作速度良好。研究在两方面实现了突破：一是将模型规模提高到了一亿多单元;二是同时调用了5 000个计算核来并行运算,并得到了很高效率。高分辨率有限元并行模拟研究成果可为岩土工程中结构特别复杂、计算区域特别大、地质情况复杂等模拟提供很好的技术方法和实现手段。     

不同的层状岩体抗剪强度表达式计算效果的有限元分析

为考察不同的各向异性抗剪强度表达式对于数值计算结果的影响,以一个假定的位于层状岩体中的矩形地下洞室为背景,分别使用笔者和Pietruszczak各自提出的材料摩擦系数和黏聚力随方向变化的公式,进行3种工况的弹塑性二维有限元模拟,对比了围岩中的应力、位移及塑性区。结果显示,笔者提出的经验表达式与和相应的Pietruszczak一阶表达式在计算中的精度基本相当,而与Pietruszczak的二阶表达式相比有较明显的差别。     

基于OpenMP的Li-Openshaw算法并行计算方法

随着网络地图、移动地图的发展,对地图自动综合效率的要求不断提高;并行计算技术已经在遥感图像处理、计算几何等方面显示出优势。本文尝试将地图综合算法与并行计算方法相结合,探讨地图综合算法效率提高的方法;并通过对Li-Openshaw线要素简化算法的分析,探讨了在多核处理器环境下该算法的并行计算策略,基于OpenMP实现了Li-Openshaw算法的并行计算,最后通过实验验证了基于OpenMP的Li-Openshaw线要素化简算法在效率上的提高。     

TTC和COSAGPS软件在处理GPS数据中应用

本文探讨利用TTC和COSAGPS软件在处理GPS数据方面的应用,以甘洛县工业园区控制网为例,详细介绍TTC和COSAGPS软件处理GPS数据的过程。     

基坑涌水量较大情况下边坡稳定性分析与支护研究

拟建场地位于六枝向斜轴部,裂隙发育,为向斜两翼地下水径流的汇水区。通过抽水试验,确定了水文地质参数,预算地下室开挖1m后,基坑的涌水量为4420.64m3/d。场地开挖后,形成的土质边坡高度为2～3.22m,岩质边坡为2.95～7.03m。由于地下水位埋深为3.00m左右,且基坑涌水量较大,因而地下水对边坡的稳定性影响较大.采用极限平衡法预测东部裙楼的南东面,当后缘裂隙充水高度大于0.57m时,边坡的稳定系数小于1.25,须强制支护,东、西部的稳定系数为2.58,边坡稳定,但仍需进行垂直支护;西部裙楼的南西面的稳定系数为0.83,属不稳定边坡,需进行降水和垂直支护。经过分析,确定基坑岩质边坡为70°,土质边坡为45°。提出了基坑支护方案和土钉墙的支护、施工要求。     

基于GIS资源评价发展现状及前景分析

在GIS广泛应用的今天,GIS在资源评价中的作用越来越突出。GIS不仅解决了手工制图的种种弊端,更重要的是使资源评价过程中的统计、分析、计算等复杂重复性的工作实现自动化,将资源评价从手工劳动中解放出来。在这种背景下,加快了GIS资源评价的发展和应用。本文通过对于GIS技术实践分析,对GIS在资源评价模型应用及发展趋势方面提出自己的认识,对资源评价理论及研究成果方面做了客观描述,并概述GIS地质模型发展趋势做了总结,为GIS资源评价的发展提供技术上的支持。     

On a nonlinear hybrid method for multiscale analysis of a bearing-capacity test of a real-scale segmental tunnel ring

A nonlinear hybrid method is developed for multiscale analysis of a bearing-capacity test of a real-scale segmental tunnel ring subjected to point loads. The structural analysis consists of two parts. Part I refers to modeling of bending-induced tensile cracking of the segments, resulting from the external loading. The segments are subdivided into elements, according to the crack spacing. Each element is either intact or contains one central crack band, flanked by lateral undamaged domains. A multiscale model for tensile softening of concrete is used to describe the progressive deterioration of the crack bands. After iterative determination of their state of damage, the effective bending and extensional stiffnesses of the corresponding elements are quantified by means of Voigt-Reuss-Hill estimates. The effective stiffnesses are used for linear-elastic simulations of the segmental tunnel ring. Part II refers to the relative rotation angles at the joints, which are estimated from monitoring data, using the Bernoulli-Euler hypothesis. Since the validity of this hypothesis is questionable for neck-like joints, the relative rotation angles are post-processed such that they refer to rigid body displacements of the segments. The following conclusions are drawn: The presented approach yields good estimates of crack widths. Relative rotation angles at the joints mainly result in rigid body displacements of the segments, governing the convergences. Because realistic interface models are lacking, hybrid analysis based on displacement-monitoring data allows for performing ultimate-load analysis of segmental tunnel rings.     

OpenMP在MM5中尺度模式中的应用试验

简要介绍了一种新的并行编程标准——OpenMP通过与其他几种并行编程标准的比较,了解其优越与不足之处。详细介绍了OpenMP在PSU/NCAR的中尺度模式MM5中的运用。分别用OpenMP并行方式与MPI并行方式在SGI Origin 2000上进行了并行效能测试。测试结果表明：OpenMP是一种简单、高效的并行编程标准,非常适合于气象科研与业务领域应用。     

复杂海底各种地震波的射线追踪与运动学特征

为了实现适应崎岖海底、大陡坡、海底火山等复杂海底地质条件且灵活、稳定、精度高的射线追踪方法,并基于该方法详细分析复杂海底条件下各种地震波型的运动学特征,综合多种算法的优势,实现了一种快速推进迎风插值射线追踪方法。首先,采用混合网格法剖分复杂海底地质模型;其次,通过融入迎风差分思想的线性插值策略来构建精度高、无条件稳定且灵活的局部走时和射线路径计算公式;然后,综合应用这些公式和多级次快速推进法,灵活计算整个模型各种类型地震波的走时,并基于逆向追踪方法计算射线路径;最后,对该方法进行了精度分析,发现其能够获得相对高的走时和射线路径计算精度,且反射波的计算精度远高于入射波。此外,计算实例分析显示,初至波中富含折射波和陡倾构造的反射波在很大偏移距还能被接收,崎岖海底各种波型传播路径复杂;基于此提出加大采集排列长度和采用直达波走时可提高复杂构造成像质量等复杂海底地震数据采集与处理方面的思考与建议。     

地震作用下滑坡动力响应及稳定性模拟分析

我国中西部是斜坡失稳破坏高密度存在区域,其中滑坡是一种常见的破坏方式,滑坡会给工程建设和人民生活造成巨大的损失,在地震作用下滑坡发生的几率明显增加。以白龙江郭家滑坡为例,在分析工程地质条件的基础上,利用FLAC3D数值分析软件建立数值计算模型,利用模型分析滑坡地震作用下的动力响应,进而分析地震动力作用下滑坡的稳定性,并与基于极限平衡法的静力分析结果进行对比分析,为滑坡的地震灾害预测提供依据,也为今后地震作用下滑坡的稳定性动力分析计算提供借鉴。