地质条件复杂地区瑞雷波勘探正演模拟

为研究复杂地质条件对瑞雷面波频散曲线的影响,采用有限差分地震数值模拟方法,对3种模型进行正演模拟,得出了某一时刻的波场快照与单炮记录。对模拟记录进行频散分析的结果表明：单层均匀介质没有频散现象;起伏地表两层均匀介质的频散曲线相速度只和介质本身的参数有关,不受地形的影响;水平地表含软夹层介质中,瑞雷波频散现象非常明显。     

地震波动方程的局部间断有限元方法数值模拟

近年来,随着地震波数值模拟对计算精度和效率的要求越来越高,间断有限元方法开始受到越来越多的关注.本文中,针对具有吸收边界条件的二维地震声波波动方程,作者提出了一种基于局部间断有限元方法的数值模拟算法.该算法在空间上使用局部间断有限元方法进行离散,在时间上采用了显式蛙跳格式.在这种时空离散的组合方式下,每个时间步上,此算法在空间剖分的每个单元上的求解计算是相互独立的,因而具有极高的并行性.通过数值算例,我们将该算法与连续有限元方法进行了比较.结果表明,本算法不仅具有对起伏构造的良好适应性,而且在计算效率和计算精度等方面,都具有优越性.     

用磨光函数逼近卫星运动方程间断右函数的探讨

提出了采用光滑函数拟合的方法,用光滑函数逼近间断函数,从而使得传统的多步法、单步法能够正常使用。利用二体问题检核结果表明,光滑函数逼近法能够有效解决运动方程右函数间断问题。     

水布垭面板堆石坝的三维弹塑性数值分析研究

在建的清江水布垭面板堆石坝高达233 m,是目前同类坝型中最高的.采用MSC.Marc非线性有限元程序,发展了三维子模型法,对该坝进行了三维弹塑性有限元仿真分析,模拟了面板的分缝、坝体材料分区、填筑及蓄水过程,采用双屈服面弹塑性模型模拟堆石体的变形特征.根据数值分析的结果,对坝体和面板的应力变形分布规律进行了探讨.     

基于尺度律的裂隙网络生成及其对地下厂房稳定性的影响分析

以锦屏二级为工程背景,通过对猫猫滩闸址区域内断层的统计,得到断层数量与尺度的幂律关系,并通过分段线性拟合的方法估算了断层系统的尺度-数量分维发现,当断层迹长 0.1 km时,分维 0.487 5;当断层迹长 0.1 km时,分维 1.496 1。通过该尺度律关系,结合蒙特卡洛法,推演了更小规模的节理的空间分布。运用DDA数值计算程序,分析并模拟了大水沟地下厂房的开挖过程,获得了高度节理化的由开挖引起的应力、位移变化图。     

Unified displacement boundary constraint formulation for discontinuous deformation analysis (DDA)

Displacement boundary constraints in discontinuous deformation analysis (DDA) are applied using stiff penalty springs. A co‐ordinate‐free formulation for displacement boundary constraints is presented here for DDA, which unifies previous derivations for points of fixity, and for points constrained to induce or prohibit block motion in specified directions as a function of location or time. Examples for each type of constraint are used to illustrate the behaviour of the algorithm and provide a link with previous formulations for each case. The new, unified formulation has five benefits: (1) simple to express algorithmically; (2) easy to program and verify; (3) penalty values in different directions may be chosen to allow fixed points, lines, curves or planes; (4) formulation works for 2D and 3D; (5) displacement constraint may be a function of time or location or both. Feedback in the algorithm may induce internal resonance in homogeneously deformable discrete elements used in DDA, and resonance in block‐to‐block contact interactions. Consequently, high mass problems with insufficient damping may suffer from excessive ‘vibrational hammering’, inducing physically implausible behaviour such as elastic rebound. Copyright © 2005 John Wiley & Sons, Ltd.     

Modelling Two-Phase Incompressible Flow in Porous Media Using Mixed Hybrid and Discontinuous Finite Elements

In this paper, we present a numerical model for simulating two-phase (oil–water and air–water) incompressible and immiscible flow in porous media. The mathematical model which is based on a fractional flow formulation is formed of two nonlinear partial differential equations: a mean pressure equation and a water saturation equation. These two equations can be solved in a sequential manner. Two numerical methods are used to discretize the equations of the two-phase flow model: mixed hybrid finite elements are used to treat the pressure equation, h-based Richards' equation and the diffusion term in the saturation equation, the advection term in the saturation equation is treated with the discontinuous finite elements. We propose a better way to calculate the nonlinear coefficients contained in our equations on each element of the discretized domain. In heterogeneous porous media, the saturation becomes discontinuous at the interface between two porous media. We show in this paper how to use the capillary pressure–saturation relationship in order to handle the saturation jump in the mixed hybrid finite element method. The two-phase flow simulator is verified against analytical solutions for some flow problems treated by other authors.     

基于OpenMP的非连续变形分析并行计算方法

非连续变形分析（DDA）方法严格满足平衡要求和能量守恒,具有完全的运动学及数值可靠性,但对大规模岩土工程问题的数值模拟耗时太长,尤其是线性方程组求解,并行计算可以很好地解决该问题。首先基于DDA方法的基本理论,阐述了适用于DDA方法中的基于块的行压缩法和基于“试验-误差”迭代格式的非零位置记录;其次,引入块雅可比迭代法并行求解DDA方法的线性方程组,并改进了相应的非零存储方法;最后,基于OpenMP实现了DDA线性方程组求解并行计算,并将其应用于地下洞室群的破坏过程分析,以加速比为并行效率的指标评价,结果表明,该并行计算策略可以极大提高DDA的计算效率,而且适合各种规模的问题。     

强度折减DDA方法及其在稳定分析中的应用

在自行研制的非连续变形分析（discontinuous deformation analysis,DDA）程序中实现了自动强度折减法以模拟边坡的稳定性和安全系数。通过锦屏高边坡和某重力坝深层滑动的计算分析以及与刚体极限平衡法和有限元方法的比较研究可以看出,强度折减DDA法可以较高精度求出岩石高边坡的安全系数,但求得的重力坝深层抗滑稳定安全系数要低于刚体极限平衡法的结果。基于强度折减技术的DDA与FEM的耦合方法,可以较准确地求出重力坝深层抗滑稳定安全系数。     

任意排列的空心管桩屏障对SH波的多重散射

提出1种可计算任意排列、任意圆截面尺寸的多排空心管桩对平面SH波多重散射的理论求解方法。考虑第1重散射即为通常所谓的单重散射,对特定管桩第2重散射的入射波为在各管桩所受的第1重散射波之和,亦即第1重散射所激发的次生波源,以此类推至第m重散射。假设每重散射在桩-土边界以及管桩内部均满足弹性边界条件,将入射波、散射波及透射波采用波函数展开,并运用Graf加法定理移轴获得待定的各重散（透）射复系数,得到总散射及管桩内部透射波场的理论解。算例中讨论了散射重数、桩径与桩（排）间距之比、桩-土剪切模量之比、管桩内外径之比以及多排管桩的几何参数等对屏障隔离效果的影响,结果表明,管桩可取得比实心桩更好的屏蔽效果,同时对管桩非连续屏障的工程设计提供了有价值的理论参考依据。