青藏高原隆升的非线性动态有限元仿真研究

根据青藏高原的地质特征建立分析模型，采用3维动态有限元方法，在计算仿真板块速度场的基础上，计算在青藏高原的隆升过程中该地区地壳岩石的等效应力和位移随时间的变化，计算仿真得到的速度场与1998年GPS观测的速度场吻合良好；与过去一贯的假设相反，计算结果反映出地壳应力场不是静态的，而是此起彼伏，不断变化的，应力值最大且变化最剧烈的地区在克什米尔地区、鄂尔多斯地区和鲜水河－小江断裂带，与地震多发区域吻合。     

地壳对海洋潮汐的响应

应用三维动态有限元方法研究了中国北部地区的地壳对邻近的渤海与黄海海平面变化的响应。虽然此应力场过于微弱不足以引发地震，但发现应力集中的位置及应力场变化较大的位置恰好与某些现代地震的震中一致。这一结果表明研究地壳对广泛分布的载荷的响应对研究区域地震构造是有帮助的。     

西安地区单桩桩土相互作用数值模拟分析

随着计算机技术和数值方法的不断发展和完善,使有限元法得到越来越多的应用。根据西安地区原型摩擦桩的地层特点和土性条件,运用有限元基础理论,利用相应的边界条件与假设条件,建立单桩数学模型。通过模型研究了单桩的沉降特性与土共同作用的影响因素,对西安地区单桩桩土相互作用机理进行了探讨。     

有限元法与伪谱法混合求解弹性波动方程

在地震波场数值模拟中,有限差分法、有限元法和伪谱法都是常用的基本方法,但它们各有不同的适应性和优缺点,如有限差分法、有限元法都存在减弱网格频散和提高计算效率的矛盾,而伪谱法的网格频散小且计算效率高.有限差分法和伪谱法在处理地表结构复杂或地表剧烈起伏以及地下结构复杂的情况时存在较大的难度,而有限元法可较为理想地拟合起伏地表和任意弯曲界面,且可方便地处理自由边界条件和界面边界条件.尝试将有限元法和伪谱法相结合,形成地震波场数值模拟的一种混合方法,利用二者的优点,克服二者的缺点,达到既减弱网格频散又提高计算精度和效率的目的.并采用所谓的‘过度区域‘技术解决两种不同算法的衔接问题.模拟实例表明,给出的混合模拟方法不失为弹性波场数值模拟的一种有效方法.     

青藏高原及邻近区域的S波三维速度结构

本文收集了WWSSN台网和我国台网中13个地震台站的长周期地震记录,用140条10-90s瑞利波频散曲线和作者提出的Tarantola-Backus面波频散层析成象方法,作了青藏高原及邻区的速度反演,得出该地区岩石层速度结构的三维图象.结果表明,1.在10-110km深度范围内,速度结构出现与大地构造特征相关的分区性,显示出四个构造单元:青藏块体、柴达木-巴颜喀拉-三江块体、塔里木块体和印度块体.2.高原内部,深度为10-70km内速度较低,莫霍界面呈不对称盆形分布,藏北那曲附近地壳厚度超过70km,高原边缘壳厚为45-50km,90-110km为高速异常,表明高原内部存在上地幔盖层.3.高原北部的班公湖断裂和东部的三江断裂系是该区重要的分界线,是岩石层结构存在明显差异的重要接触部位,可能是冈瓦纳古陆与欧亚古陆的缝合带.4.柴达木-巴颜喀拉-三江块体内部速度分布不均匀,地壳厚度由北向南从45km加深到60km;在深度90-110km存在一低速层.5.塔里木地块内速度随深度均匀增加,从地壳到上地幔110km内没有发现低速层.地壳厚度约50km.     

岩体三维节点偶对分析及其应用

本文讨论了节点偶对分析的三维扩展。节点偶对分析是针对摩擦滑动节理单元的约束边界进行的序列矢量判定。在三维节理单元的分析中,几何约束和相应的力学判据极为复杂,采用节点偶对等效结合力方法才能迎刃而解。文中对三维转向节理模型的分析得到合理的结果,它表明本文所提出的方法可成功地应用于节理岩体的有限元分析。     

跨孔电阻率法有限元数值模拟及反演

油气资源和矿产资源勘探中,常需要较大的勘探深度和较高的深部分辨能力.充分利用现有钻孔的井地或跨孔电阻率成像技术适应这种要求,但引起的视电阻率响应复杂,从而给资料的正确处理与解释带来一定的困难,为此有必要通过正演数值模拟和反演相结合的手段,对理论模型井地或跨孔装置的响应异常规律进行研究.文章通过设计一个典型地质模型,利用Ansys有限元软件对模型进行2D跨孔电阻率法有限元正演计算,并将模拟的响应视电阻率作为反演的输入,结合平滑约束最小二乘反演,分析了异常特征和分布规律.     

滑坡体三维地质建模与可视化分析

针对滑坡地质研究的自身特点,提出了面向滑坡地质体三维建模的NURBS-BRep混合数据结构和地质结构单元实体构造技术.通过对滑坡基础地质数据的预处理、滑坡数字地形和滑动面的三维建模、地质结构面的系统构造、地质结构体的生成和显示,形成了一套完整的滑坡三维地质模型的构建方法.将该方法应用于某水库滑坡,建立了相应的三维滑坡地质模型,并基于此模型进行了三维剖切分析、数字钻孔、等值线生成、滑块自动剖分、滑坡失稳可视化动态模拟和滑坡体方量精确计算等一系列实用的可视化分析,为滑坡稳定性的准确计算和客观评价提供了有力的支持.     

一种新的波浪变形三维数值模式──0-1混合型边界元

为提高边界元法模拟三维波场波浪变形的数值计算精度,借鉴常数元和线性元剖分方式、波势函数及波势函数法向导数对单元节点设定的各自适应性,提出了一种新的单元剖分模式──0-1混合型边界元,以控制和减缓由于计算误差累计而造成的波浪数值计算上的“横向振动”,借此结合边界元法的分区模式可实现较大范围的波场线性波浪变形计算,并为时域内的波浪非线性变形计算提供时间步长的数值保证.     

渤海三维海洋温度和海流数值预报

"十·五"期间,我国开展了三维海洋温度和海流数值预报的业务化研究工作.经过3年的努力,渤海三维海洋温度和海流数值预报系统研制完成,并于2003年10月,开始试预报.本文对该预报系统以及运行情况进行了介绍,并分析了所存在的问题和发展方向.