模拟CO_2埋藏的煤储层元素迁移实验研究

采用高压超临界CO2地球化学反应器对CO2在煤储层中的地质埋藏进行模拟,利用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)以及电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)分别对淋滤液和煤样中的10种微量元素进行测试,对煤中微量元素在CO2的地质埋藏过程中的迁移进行了实验研究。结果表明:在CO2的地质埋藏过程中对煤的有机组成和无机矿物等均具有改造作用,从而影响到煤中微量元素的赋存和迁移特征,Cr、Zn、Cu等元素迁移能力相对较强,而Co、Ba、V等元素相对较弱;元素迁移能力大小顺序为:CrZnCuNiCdMnCoBaV。     

基本结构有限元算法及大地电磁测深一维连续介质正演

提出了一种新的数值方法——基本结构有限元法. 从经典的伽辽金法（Galerkin method）出发,首先定义了基本结构插值基函数,在此基础上建立了基本结构方程,然后用有限元法进行进一步的具体实现. 该算法被成功应用到大地电磁测深一维连续介质正演计算中. 采用了6种不同的单元插值基函数进行计算,并对计算结果进行了比较和分析.     

Discrete element modelling of fragmentable geomaterials with size dependent strength

This paper presents the application of a discrete element technique to the analysis of the dynamic indentation of either a purely brittle or a brittle viscoplastic geomaterial which can experience fragmentation resulting in fragments with size dependent strength characteristics.     

节理非线性问题的约束函数法

接触非线性主要表现在其接触状态的突变而导致的非光滑性,这种非光滑性可以通过约束函数进行光滑逼近,进而可以用Newton法得到近似解,此方法称之为约束函数法。岩土工程中常用的Goodman单元就是一种类型的接触模型,但其参数的确定及计算的收敛性都存在着一定的困难。然而把约束函数应用到常规的Goodman单元中则可以解决上述困难,在详细地给出了其有限元法后,给出了处理刚体位移的一种简便方法。作为算例,给出了叠梁和三峡3# 坝段坝基稳定性的计算结果。     

弹黏塑性模型及其在预压处理软基沉降计算中的应用

以准确计算预压荷载作用下软土路基的工后沉降为目的,分析了不同预压法加固软土地基时土体的应力变化。提出了用弱化应力路径变化过程的弹黏塑性模型表示软黏土的应力-应变关系。结合经典比奥固结理论,推导了预压荷载作用下土体沉降计算的有限单元法。通过具体算例,验证了所提方法。结果表明：（1）不同预压方法的加固机制和应力路径均不相同。堆载预压法加固软基是一不等向的正压固结过程,真空预压法则是在负压作用下的等向固结过程;（2）弹黏塑性模型是不受瞬时施加应力的大小及具体应力路径变化过程影响的软土流变模型,运用于预压荷载作用下的软基时具有不考虑应力路径和不划分主次固结的优越性;（3）在比奥固结理论中,用弹黏塑性模型反映软土的物理方程时,可计算软基考虑了弹黏塑变形性质的固结沉降和工后沉降;（4）弹黏塑性模型的软土体黏性参数? /V和塑性参数? /V对竖向位移都有比较明显的影响。     

全球不同构造环境蛇纹岩全岩和矿物微量元素组成及非传统稳定同位素(Fe-Zn-Cu同位素)特征

蛇纹岩对地球深部和浅部的元素循环以及氧化还原状态调节具有非常重要的作用。蛇纹岩中的流体活动性元素(fluid-mobile element, FME)是揭示地幔岩石水化、脱水以及元素循环的关键。本文系统收集和分析了前人报道的不同构造环境的蛇纹岩矿物化学、全岩微量元素和非传统稳定同位素(Fe、Zn、Cu)的组成特征,试图从多个角度总结蛇纹岩脱水过程的元素迁移规律及流体性质。蛇纹岩主要矿物蛇纹石微量元素含量具有以下主要特征：(1)不同变质程度的蛇纹岩中的蛇纹石既包含轻稀土元素(light rare earth element, LREE)富集,又包含LREE亏损的特征;(2)纤蛇纹石的REE和微量元素分布在利蛇纹石和叶蛇纹石的范围内,利蛇纹石重稀土元素(heavy rare earth element, HREE)整体上略高于叶蛇纹石且更加富集FME;(3)通过中度不相容元素与REE含量相结合,能够较好地区分橄榄石和辉石蛇纹石化所形成的蛇纹石,即辉石形成的蛇纹石富集相容元素(如Sc、Zn、Cr、Y和Ti等)并具有较高的HREE,而橄榄石形成的蛇纹石则表现为平坦且整体较低的REE分布型式。在...     

A finite element approach to the simulation of hydraulic fractures with lag

We presented a finite‐element‐based algorithm to simulate plane‐strain, straight hydraulic fractures in an impermeable elastic medium. The algorithm accounts for the nonlinear coupling between the fluid pressure and the crack opening and separately tracks the evolution of the crack tip and the fluid front. It therefore allows the existence of a fluid lag. The fluid front is advanced explicitly in time, but an implicit strategy is needed for the crack tip to guarantee the satisfaction of Griffith's criterion at each time step. We enforced the coupling between the fluid and the rock by simultaneously solving for the pressure field in the fluid and the crack opening at each time step. We provided verification of our algorithm by performing sample simulations and comparing them with two known similarity solutions. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

Fracture mechanics analysis of multiple cracks in anisotropic media

This paper presents a single‐domain boundary element method (BEM) for linear elastic fracture mechanics analysis in the two‐dimensional anisotropic material. In this formulation, the displacement integral equation is collocated on the un‐cracked boundary only, and the traction integral equation is collocated on one side of the crack surface only. A special crack‐tip element was introduced to capture exactly the crack‐tip behavior. A computer program with the FORTRAN language has been developed to effectively calculate the stress intensity factors of an anisotropic material. This BEM program has been verified having a good accuracy with the previous researches. Furthermore, by analyzing the different anisotropic degree cracks in a finite plate, we found that the stress intensity factors of crack tips had apparent influence by the geometry forms of cracks and media with different anisotropic degrees. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

发震时深浅构造相互作用导致横向断层致锁的有限元分析

本文利用三维有限元方法，研究和计算了大震发生前、发生时，发生后震源断层面与深部同面立接断层之间的相互作用以及发震后促使深部断层发生错动从而对震源区近场横向活动断层致锁的结果，得到以下结果：（１）临近大震前震源断层面端部调整单元下方的深部断层有较高的剪应力水平，造成震时对震源断层面发生底辟作用的条件，即调整单元区对应的深部断层单元首次满足破裂条件并发生破裂。（２）震源端部的调整单元和具有蠕能力的横向     

基于自适应有限元正演的大地电磁法三维反演算法研究

目前大地电磁法三维反演大多基于有限差分正演.反演使用规则六面体网格无法有效模拟复杂地形, 同时正反演网格同套存在严重影响反演可靠性的问题.针对上述两个问题, 本文利用自适应有限元算法, 开发了基于非规则六面体的高精度大地电磁三维正演方法; 反演中, 使用独立的反演网格和正演网格来提高正演计算精度和反演可靠性.这一思路既保证了正演响应和灵敏度矩阵计算的精确性, 又降低了因反演参数过多造成的不唯一性.最后, 通过算例验证了正演算法的精确性和反演算法对地形处理的有效性.