复杂断层网络环境下地下洞室群三维地质分析与应用

断层构造是制约地下工程设计与施工的关键因素。综合考虑复杂地质构造与地下洞室群结构的耦合关系,采用三维地质建模方法建立实现了地层体、断层体与地下洞室群结构的统一模型。基于三维模型提出了断层复杂度的概念,为水利水电工程地下厂房洞室群的选址方案分析提供了一种新的手段。针对地下围岩稳定性问题,提出基于断层与断层、断层与开挖面相互切割的曲面块体识别方法,搜索地下厂房洞室群内可能的失稳区域。上述方法已成功应用在某水电工程地下厂房洞室群分析中,在设计方案优化分析中取得了良好的效果。     

辅助微分方程完全匹配层在声波方程数值模拟中的应用

在地震波数值模拟中,为提高算法精度,需要使用高阶时间更新格式,而普通的非分裂完全匹配层（PML）吸收边界局限于低阶时间格式。辅助微分方程完全匹配层（ADE PML）是一种可以适应任意阶时间格式的非分裂完全匹配层技术,且可以直接应用复频移拉伸算子以提高PML在高角度入射时的效果。作者将ADE PML应用于声波方程四阶Runge Kutta时间格式的数值模拟中,对其吸收效能进行了检验。数值模拟表明,复频移ADE PML在高角度入射时表现优于非复频移ADE PML。另外,不同辅助变量更新格式的吸收效果存在微小差异,显格式下计算结果与解析解吻合较好。长时间能量衰减计算表明ADE PML可以稳定至2 × 10⁵时间步。     

中国周边地缘影响力的建模与测算——以南亚为例

当今国际社会已经进入了大规模实力转移的时代,如何顺应当代国际关系中实力结构变化的趋势,科学合理地测度一国在周边地缘环境中的影响力,成为国家外交政策和周边战略研究的重要内容。本文基于权力理论、硬实力和软实力理论、相互依赖理论,在突出主导因素和可操作原则的基础上,构建了国家地缘影响力的指标体系,定量测算了近10 年来中国在南亚各国和南亚地区的地缘影响力。结果表明：①2012 年中国与南亚七国的综合实力比较,按照差距从小到大排序,分别为印度、巴基斯坦、孟加拉国、斯里兰卡、尼泊尔、不丹和马尔代夫。说明国家本身的地缘重量,尤其是硬实力依旧是综合实力的重要支撑。②近10 年来,中国在南亚地区的地缘影响力呈逐年上升趋势。其中,中国在不丹、孟加拉国和尼泊尔的地缘影响力最大,而在斯里兰卡和马尔代夫最小。表明地缘影响力受国家间地理位置的制约,呈距离衰减的空间分布。③国家的实力和地缘影响力并非成正比关系。国家实力强大并不能代表其对外的影响力就强大。④无论在政策制度、国家形象还是文化交流方面,中国与南亚各国间的软实力差距不大。     

青藏高原递进式隆升的力学模式

根据青藏高原现代构造变形的GPS速度场、高原区喜马拉雅山等五大山脉之间的几何关系,及其在地貌构造上的褶皱结构特点、岩石圈的分层特征,提出在印度板块的推挤作用下,青藏高原具有递进式隆升特征的观点。在此基础上,建立了地壳层递进式弯曲隆升的力学模型,并利用FLAC有限差分法数值模拟软件,近似采用平面应变条件,模拟了在水平推力作用下,地壳层递进式挤压弯曲隆升的过程。根据所建立的力学模型和数值模拟结果认为,青藏高原隆升的主要动力源是印度板块北北东方向的推挤力,地壳层依照自南而北的次序逐步产生一系列弯曲隆起,从平面、剖面上均具有密切的时序因果关系;高原隆升与活动构造的发育、分布具有密切关系,断裂活动强度自南向北递进式扩展。     

裂隙型单斜介质中多方位地面三分量记录模拟

针对裂隙型储集层中更具代表性的各向异性介质模型,即在各向同性背景介质中含有两组斜交的垂直裂隙所构成的单斜各向异性介质模型,利用时间和空间上可达任意阶的高阶交错网格有限差分技术,对具有不同裂隙填充物性质的单斜介质中波的传播快照进行了模拟.结果证实各向异性介质中波的传播速度随传播方向的不同而产生明显的差异;裂隙填充物的性质对于速度各向异性具有很大的影响.另外,利用坐标旋转法,对水平层状各向异性介质中多方位地面三分量记录进行了模拟,结果表明了方位各向异性介质中,波的传播速度不仅随入射角的变化而变化,同时也随观测方位的不同而产生差异.数值模拟结果为进一步利用地面多方位地震属性进行各向异性参数的反演及裂隙参数的描述提供理论基础.     

基于波动方程有限差分算法的接收函数正演与偏移

针对接收函数正演与偏移, 本文采用波动方程有限差分算法. 借鉴成熟的勘探地震学方法, 引入等效速度概念, 建立接收函数转换波与地震勘探反射波的等效走时方程, 实现了基于波动方程有限差分算法的接收函数正演与偏移. 数值计算表明, 波动方程有限差分叠后偏移方法可以对点绕射和穹隆构造模型实现高精度成像. 本文利用数值计算讨论了波动方程有限差分叠后偏移与Kirchhoff叠后偏移对于接收函数偏移的适用性, 还对偏移过程中速度模型的误差进行了分析.     

伪谱法地震波正演模拟的多线程并行计算

地震波的正演模拟,尤其是3D正演模拟,往往涉及大规模的数据存储和计算,问题的规模往往超出计算机的物理内存,或者计算时间让问题的求解者难以忍受,即使采用目前存储和计算能力很强的计算机,其计算费用仍然是十分昂贵的.本文提出一种基于多线程协同使用多CPU和计算域分割的正演模拟并行计算技术,使得问题的求解过程得以加快,大大地缩短了用户等待的时间.为了检验我们的并行算法的可行性,文中以傅利叶正演模拟技术为例,给出了声波和3D各向异性弹性波模拟的例子,并对不同版本（串行、并行）运算效率进行了比较,证实了方法的有效性.     

三维GIS环境下的地质体可视化和特征分析

地质体的三维可视化建模是三维GIS研究的一个重要方向,具有重要的应用价值.三维GIS环境下的地质体可视化的两个关键方面是地质体的表面模拟和可视化实现,文章介绍了地质体三维可视化的基本框架,以带约束Deluanay剖分法为例阐述了地质体表面模拟的原理和方法,并从取景变换、消隐、光照模型、纹理映射等方面论述了可视化的具体实现方法.最后以西部某铜矿为例,建立了三维可视化地质体模型(一个地层矿体综合模型和一个矿体三维模型),阐述了三维可视化建模的基本过程和方法,并对两个模型进行了地质特征分析.     

Preliminary estimation of the tsunami hazards associated with the Makran subduction zone at the northwestern Indian Ocean

We present a preliminary estimation of tsunami hazard associated with the Makran subduction zone (MSZ) at the northwestern Indian Ocean. Makran is one of the two main tsunamigenic zones in the Indian Ocean, which has produced some tsunamis in the past. Northwestern Indian Ocean remains one of the least studied regions in the world in terms of tsunami hazard assessment. Hence, a scenario-based method is employed to provide an estimation of tsunami hazard in this region for the first time. The numerical modeling of tsunami is verified using historical observations of the 1945 Makran tsunami. Then, a number of tsunamis each resulting from a 1945-type earthquake (M _w 8.1) and spaced evenly along the MSZ are simulated. The results indicate that by moving a 1945-type earthquake along the MSZ, the southern coasts of Iran and Pakistan will experience the largest waves with heights of between 5 and 7 m, depending on the location of the source. The tsunami will reach a height of about 5 m and 2 m in northern coast of Oman and eastern coast of the United Arab Emirates, respectively.     

End Bearing Capacity of Drilled Shafts in Sand: A Numerical Approach

In this paper, a modeling procedure is carried out to numerically analyze the end bearing capacity of drilled shafts in sand. The Mohr–Coulomb elastic plastic constitutive law with stress dependent elastic parameters is used for all numerical analyses performed in this study. The numerical results are compared with the available experimental equations. It is seen that numerical results are in good agreement with experimental equations. The variation of the end bearing capacity of drilled shafts versus embedment depth is also studied. Numerical results show that with increase in pile embedment depth, the end bearing capacity increases. However, the rate of increase becomes smaller as the pile embedment depth increases. Also, numerical analyses show that, for equal settlement, the end bearing decreases with increase in the pile diameter. Finally, a sensitivity analysis is performed to obtain the separate effect of each sand parameter on the end bearing capacity of drilled shafts, and the parameters that are most influential are identified.