A hybrid discrete–finite element model for numerical simulation of geomaterials

A hybrid discrete–finite element model is introduced for simulation of mechanical behavior of geomaterials. The soil or rock is modeled as a system of discrete balls that interact through normal and shear springs. The balls can be bonded at the contact points to withstand the applied deviatoric stresses. The important feature of this model is that the confining walls that can be imagined for example as the surrounding membrane or the mold in a physical test are modeled by deformable finite elements. This allows simulation of laboratory test features more realistically compared to the situations where the surrounding walls are rigid. The relationships between micro- and macro-properties are investigated in this paper as well. These relationships and the corresponding curves are helpful tools in calibration of the numerical model for the macroscopic elastic properties.     

利用区域GPS网进行高海拔流动站的对流层延迟量内插

对流层延迟是全球导航卫星系统（GNSS）计算的主要误差之一,其模型精度对测站坐标解算有较大影响,在高程方向尤为明显。因此,有必要对不同的对流层延迟改正模型的适用性进行评估。采用SHA解算了中国陆态网GNSS跟踪站的对流层天顶延迟数据,对常用的对流层改正模型EGNOS/UNB3m/GPT/GPT2的天顶延迟量在中国不同区域、不同季节的适用性进行了分析。结果显示,4种模型的RMS均为4~5 cm,各模型RMS之差小于1 cm,其中GPT2模型的RMS最小;4种模型的平均偏差（BIAS）为1 cm左右,GPT2模型的BIAS最大,为1.5 cm;时间上,各个模型在夏季精度普遍较低,这是因为夏季水汽丰富,对流层湿延迟变化较大;空间上,各模型在东南沿海精度较低,因为东南沿海气候湿润,湿延迟变化较大;各模型精度对测站高程不敏感,精度在比较高的测站并无明显降低。通过对不同模型在中国区域的精度分析,验证该改正模型可以为中国区域用户的对流层模型的选择提供一定的参考。     

Crustal Growth by Magmatic Accretion Constrained by Metamorphic P-T Paths and Thermal Models of the Kohistan Arc, NW Himalayas

Magmatic accretion is potentially an important mechanism inthe growth of the continental crust and the formation of granulites.In this study, the thermal evolution of a magmatic arc in responseto magmatic accretion is modeled using numerical solutions ofthe one-dimensional heat conduction equation. The initial andboundary conditions used in the model are constrained by geologicalobservations made in the Kohistan area, NW Himalayas. Takingconsideration of the preferred intrusion locations for basalticmagmas, we consider two plausible modes of magmatic accretion:the first involves the repeated intrusion of basalt at mid-crustaldepths (‘intraplate model’), and the second evaluatesthe simultaneous intrusion of basalt and picrite at mid-crustaldepths and the base of the crust respectively (‘double-platemodel’). The results of the double-plate model accountfor both the inferred metamorphic P–T paths of the Kohistanmafic granulites and the continental geotherm determined frompeak P–T conditions observed for granulite terranes. Thedouble-plate model may be applicable as a key growth processfor the production of thick mafic lower crust in magmatic arcs. KEY WORDS: thermal model; magmatic underplating; P–T path; granulite; lower crust     

基于地质记录用时域组合模型预测气候变化趋势的初步研究

用时域分析组合模型建立了１００万年来６０°Ｎ６月份太阳辐射量时间序列、宝鸡黄土粒度时间序列、渭南夏季风指数时间序列的动态模型．研究结果表明,时域分析组合模型较好地提取了时间序列的信息,得到的几个显著周期Ｔ＝１３３,１００,８９,４１,２３,１９ｋａ,与地球轨道三要素的变化周期接近．用组合模型拟合实测数据,精度是高的;用其预测未来气候替代性指标时间序列的变化情况,发现未来气候有向干冷方向发展的趋势．时域分析组合模型为研究气候变化趋势提供了一种定量分析、预测的方法．     

Immature Oils in China and Their Genetic Mechanisms

Immature crude oils are a kind of unconventional petroleum resources. They are generated through early low-temperature biochemical/chemical reactions of some specific organic matter. Their geological reserves explored are as high as several hundred million tons in China. Based on a detailed organic geochemical study, five genetic mechanisms of immature oils have been proposed in this paper for early hydrocarbon generation from suberinite, resinite, bacteria-reworked terrestrial organic matter, biolipids and sulphur-rich macromolecules respectively.     

基于准三维有限元方法建立的地震活动模型

基于有限元方法,参照细胞自动机模型,建立了一个地震活动演化的动力学模型.在这个模型中,根据边界条件和单元介质参数的分布,利用有限元方法确定各单元的应力增长速率.每个单元设定初始应力和摩擦因数,利用破裂准则可得到单元破裂所需时间.当单元破裂后,将破裂单元作为内部边界,利用有限元方法计算由于这个单元破裂对系统其他单元造成的应力调整.根据上述规则,建立一个由30×40个节点组成,在定常位移速率边界条件作用下的地震活动模型,探讨了区域应力场的动态演化、地震活动图像和各种参数变化对地震活动的影响.结果表明该模型在研究地震活动方面有一定优势并具有实用价值.     

南京汤泉地下热水补给来源与成因模式

南京汤泉地区地下热水资源丰富,阐明其补给来源及成因模式,对于地下热水的科学开发意义重大。采用水化学及同位素地球化学分析方法对其进行了系统研究。结果表明,研究区地下热水与浅层冷水水化学组成差异明显,热储温度为63~75℃,循环深度为1.8~2.3 km。大气降水入渗是地下热水的补给来源,补给高程范围为321~539 m;循环周期为2046~6474 a;地下热水上涌过程中会混入比例为4%~26%的浅部岩溶冷水。经分析,该地热系统成因上属于中低温对流型,补给区主要为老山复背斜构造内的碳酸盐岩裸露区,依靠区域大地热流供热,热储层主要为上震旦统白云岩,盖层为寒武系、白垩系及第四系,地下热水经深循环沿NEE向与NW向断裂交会通道向上运移,并与浅部冷水发生混合,形成本区的地热异常。     

ADINA有限元软件中材料本构的二次开发

美国ADINA R&D公司开发的软件产品ADINA经过20多年的商业开发,目前已成为全球最重要的非线性求解软件,尤其对结构非线性、流-固耦合等复杂问题的求解具有强大优势,被认为是非线性有限元发展方向的先导。然而,任何商业化的有限元软件都不可能满足客户的所有要求,例如,ADINA软件中没有岩土工程领域常用的Duncan-Chang模型。以土工数值分析中广泛应用的Duncan-Chang E-B模型为例,介绍在ADINA软件中进行材料本构二次开发的方法,给出了开发过程,通过对3个常规三轴压缩模型的数值模拟验证程序的可靠性。结果表明,基于ADINA开发的材料本构模型具有计算速度快、精度高和前后处理快捷方便的优点。另外,验证结果也表明该软件具有超强的非线性求解能力和可靠的求解结果。     

雷暴探测研究的进展

基于达州市2015年10月-2016年9月的闪电定位和探空观测资料,以850 hPa与500 hPa温差、大气可降水量、K指数、对流有效位能、对流抑制和抬升指数作为雷暴预警因子,利用投影寻踪动态聚类方法对该时段内的雷暴个例构建了预警模型。结果表明：（1）模型预报结果定量评估的临界成功指数为72.00%,该模型对个例达到了识别和预警效果;（2）该预警模型与常规预警方法相比,具有识别率高,计算简便,客观性强等特点,可为雷暴预警提供了一种新的客观预报方法。

     

建立特殊条件下导向钻孔轨迹跟踪和控制的数学模型

建立了在特殊场地条件下,利用雷达探测仪对非开挖钻孔轨迹跟踪和控制的数学模型。在工程实践中,结合计算机技术,利用这个数学模型提供的方法,可以更有效地对非开挖导向钻孔轨迹进行跟踪和控制。