西藏易贡滑坡物质运动全过程数值模拟研究

2000年4月9日20时05分，西藏波密县易贡乡发生的大型山体崩滑，造成极大危害。在野外调查基础上，运用离散单元法模拟该崩滑体破坏、运动的全过程，此次灾害为扎木弄沟源头的山体崩塌，振动引起沟内崩坡积物发生沙土液化而随崩塌体一起运动，形成高速碎屑流的破坏运动机制，与实际情况较为吻合。     

裂隙(EDA)介质P波地震记录数值模拟及波场特征分析

通过对潜山面和内幕EDA介质地面地震记录数值模拟及其波场特征分析,在了解地震波场的动力学特征对裂缝介质的敏感性基础上,确定主要以振幅,其次是频率的地震波动力学特征为裂缝检测被检参数,以均方振幅与中心频率作为检验检测结果正确与否的评价参数,为建立裂缝检测方法奠定了理论基础.     

裂隙岩体中的对流扩散研究

揭示一个基于代数拓扑理论的裂隙网络中物质弥散模型，还给出了应用于网络中的对流扩散的对应性原理的证明。应用拓扑理论给出的框架，使其起了一个数据结构的组织者的作用，由此得到网络中每一个分支上的浓度的解。这个解是在拉普拉斯空间上的解析解。网络中任意点在任何时刻的浓度可以很方便地用数值拉氏反变换求出。     

地下水超采区评价法及其应用

地下水超采引发的诸多环境地质问题制约着当地的社会经济发展,亟需加强对地下水资源的管理和保护。为合理规划管理地下水超采区,本文探讨了超采区的概念,归纳总结出超采区的自然属性和社会属性,认为超采区为"在一定时期内,地下水开采量超过一阈值而对地下水系统或局部的地质环境或水生态环境等产生一定损害或裂变影响的区域";阐述了超采区的评价指标与单因子评价、多因子系统分析以及数值模拟法等评价方法,同时对不同方法进行了比较分析;在此基础上,提出区域数值模拟-局部水位动态联合评价法,并以潍坊北部地区为例,验证了区域数值模拟-局部水位动态联合评价法的实用性。     

张集煤矿灰岩含水层数值模拟及涌水量预测

为了正确评价淮南煤矿张集煤矿灰岩含水层对煤层开采的影响,探明详细的水文地质条件,本文利用–536 m水平放水成果资料,利用GMS建立了张集煤矿C3I 组灰岩含水层水文地质模型及其数值模型,经识别和验证后,获得了灰岩含水层水文地质参数,并结合“突水系数”,进行数值模拟分析,计算水文地质参数,预计灰岩疏水量,并利用数值模拟参数分别模拟计算了–536 m、–565 m 水平、–566 m水平的安全开采下的疏放量,依据此次计算结果,给张集煤矿采煤过程中灰岩水的防治提供了一定借鉴。     

孤岛工作面底板破坏深度微震测试与模拟分析

针对孤岛工作面煤层开采底板损伤问题,以河北葛泉煤矿11913孤岛工作面为研究对象,采用微震方法分析其底板破坏深度;并通过数值模拟对首采、跳采及孤岛3种工作面回采过程中围岩采动应力与底板破坏的规律进行了对比分析。微震测试结果显示11913工作面回采过程中微震事件主要发生在下巷,识别出工作面最大破坏深度20~25 m;基于COMSOL的11912首采、11914跳采及11913孤岛3个工作面数值模拟结果显示,11912首采与11914跳采条件下煤柱地应力集中状态变化不大,最大破坏深度小于11.56 m,仅发育至工作面底板的注浆改造层内部;而11913孤岛回采条件下,受到重复采动影响,工作面两侧煤柱应力集中状态骤增,最大破坏深度剧增至23 m,已发育至煤层底板的本溪组灰岩含水层。研究结果对于华北型煤田下组煤层开采底板破坏规律分析与不同类型工作面回采条件下底板水害防治有一定的参考价值。     

不同充填介质下的溶洞跨孔电阻率CT探查数值模拟

城市地铁修建过程中常常会遇到溶洞等不良地质条件,为更加准确探查地下溶洞的位置和大小,采用有限元法和最小二乘法正反演数值模拟手段,利用孔距、电极距和与钻孔距离三个变量构建了地下溶洞的地电模型,分析并总结了跨孔电阻率CT法对充气、充水和部分充水溶洞的电阻率响应特征及规律。结果表明:部分充水溶洞的水、气分界面明显,低阻区域和高阻区域与溶洞充水、充气部分位置大小一致,且随着溶洞充水量的增加,溶洞低电阻率响应增强,其异常范围向溶洞顶部扩大;跨孔电阻率CT法能够有效识别溶洞充填性状。      

地下水及溶质运移数值模拟系统

介绍了地下水及溶质运移数值模拟的研究进展、数值模型的分类和数值模拟的步骤。根据数值模拟中涉及到的地质信息资源的特点，提出了基于地理信息系统(GIS)技术的地下水及溶质运移数值模拟系统的设计思路。该系统能够对模拟区域的基础地质资料、水文地质勘探资料以及数值模型的输入、输出资料进行动态管理，而且随着勘探、科研和生产的不断进行，通过对数据库的及时更新以及对数值模型的不断校正，可为不同的科研和生产方案的预测与评价提供信息资源。     

正冻土中水分场和温度场耦合过程的动态观测与分析

在观测正冻土冻结过程中水分场和温度场随时间变化规律的基础上, 引用Flerchinger建立的垂直一维冻土系统水、热流耦合模型及相关的联系方程和边界条件对所测的结果进行数值模拟, 证明其模型在工程上的准确性与适用性.     

岩土介质三维快速拉格朗日数值分析方法研究

研究了FLAC3D（fast lagrangian analysis of continua in 3 dimensions）的特点,并与有限单元法作了比较。FLAC3D方法以结点运动方程为支配方程,追踪了介质从受荷到达到平衡状态的过程,而有限元法是根据介质力学平衡方程直接求解,这是二者主要区别。FLAC3D没有采用介质真实的阻尼特性和结点质量,给出的不是介质所经历的真实过程,不能正确反映过程的影响,因此给出的介质应力和变形计算结果的物理意义是不甚明确的。求解过程中的介质振动,是一种噪音,可引起弹塑性介质计算结果误差,而弹性介质的计算结果几乎不受影响。研究指出了FLAC3D方法的优缺点。还通过算例作了四个方面的研究：(1) Drucker-Prager屈服准则与Mohr-Coulomb屈服准则比较;(2) 膨胀角取值对计算结果的影响;(3) 大变形与小变形对计算结果的影响;(4) 精度设置对计算结果的影响。研究表明,Drucker-Prager准则与Mohr-Coulomb准则结果差异颇大;膨胀角取值对结果的影响是敏感和显著的;一般情况下,取小变形模式是合适的,计算精度取10-5是足够的。