高密度电阻率三维可视化成像技术在垃圾填埋场环境修复治理中的应用研究

在我国城镇化快速进程中,垃圾填埋场数量激增,伴随而来的渗漏污染事件频频发生,对人们生存环境造成了严重的威胁,制约了城市发展.本次研究通过在四川省某垃圾填埋场开展的高密度电阻率法调查,归纳总结出了垃圾场主断面上电阻率异常特征,再结合地质、钻孔资料综合解释验证,应用三维可视化分析技术,查明了垃圾场原址边界范围和垃圾场底部地...     

电阻率超前探测监测隧道冷冻法施工效果的可行性分析

采用有限单元法对隧道电阻率超前探测进行数值模拟,研究冷冻法施工前后,地下水变化导致的电阻率超前探测视电阻率改变。冷冻法未完成时,超前探测视电阻率为低阻异常;冷冻法完成后,超前探测视电阻率为高阻异常。结果表明,电阻率超前探测可以准确监测隧道冷冻法的施工效果。     

用边界单元法求解三维弹塑性问题的格式

基于初应力法弹塑性理论，给出了求解三维弹塑性问题边界单元法的一种有效的格式，它适用于较复杂的本构关系，在迭代格式和处理内点奇异积分方面所采用的方法是有效的，能保证精度并加快求解速度。     

三维电阻率层析成像应用初探

电阻率层析成像技术是20世纪80年代末期发展起来的一种电法勘探方法。该方法具有测点密度大、工作效率高等特点,兼具剖面法和测深法的功能,因此近十几年发展迅速。但三维电阻率层析成像技术在许多技术环节上还有待完善,目前周内外还处在理论研究和实践探索阶段。介绍了三维电阻率层析成像技术的方法原理以及单极、轴向偶极和赤道偶极装置的特点;并用德国resecs电阻率测量系统对这三种装置的应用效果进行了比较;且对二维观测与三维观测进行了对比实验。试验结果表明：三种装置的勘探效果基本相同,不过单极装置的勘探深度要深一些,但需要布置无穷远极,比较费事;而赤道偶极的数据点比其它两种装置要多几倍,测量工作比较费时;另外,三维观测效果明显优于二维观测的效果。     

基于阻尼型高斯牛顿法的三维直流电阻率反演

直流电阻率法是浅层水文、工程、环境、考古等与人类社会生活密切相关探测领域的重要手段。地下目标体多表现为三维电性结构,因此,需要对直流电阻率法的三维正反演进行研究和探索。本文利用阻尼型高斯牛顿法的三维直流电阻率反演方法,在迭代的过程中,避免了直接计算偏导数矩阵,而只需计算偏导数矩阵及其转置与任一向量的乘积,同时结合预处理的共轭梯度法求解模型修正量,节省了内存存储量,加快了反演速度。通过对不同模型进行模拟计算,反演结果与实际模型吻合的很好。     

桩动力响应的边界元：有限元联合解

本文利用边界单元法和有限单元法分析了桩土动力相互作用,并由理论分析结果,绘制了各种桩的导纳曲线,为通过实测——稳态激振法识别实际系统提供理论分析依据。 文章还着重研究了桩长、桩和土的力学特性,各种缺陷桩的缺陷位置对桩的刚度的影响,得出了与实际较相一致的结果。     

边界单元法三维磁场曲化平及边界改正

在实际的野外磁法勘探中,地形起伏使磁异常曲线变得复杂或者使异常曲线特征点变得不明显,直接影响和降低了磁法勘探的地质效果。为了突出磁异常信息,校正地形对磁异常曲线的影响,曲化平是一种有效的方法,边界单元法是磁场曲化平的一种原理简单而实用的数值计算方法,但该方法存在边界效应问题。本文利用插值的方式处理边界效应问题,大幅降低边界点的相对误差,使边界单元法在三维磁场曲化平方面的优势得到了充分发挥。模型计算表明该方法是可行的,能高效精确处理三维磁场曲化平问题。     

用边界单元法解三维非稳定温度场

采用与时间无关的基本解和分离变量法，通过严格和详细的数学推导转化工作，建立各向同性体三维非稳定温度场的积分方程、边界积分方程及其离散型方程．并将偏微分方程问题转化为一个常系数的常微分方程问题，把复杂的域积分有效地转化为边界积分，给出便于编程的计算格式．     

输电线舞动的有限元分析及边界条件

以有限个梁单元模拟输电导线状态,采用最小位能原理推导出有限元方程,最后利用强制边界条件给出单元位移和应力方程,并运用仿真系统进行模态和谐响应分析。其结果可为以后线路优化设计提供依据。     

边界点方法中的非齐次问题

将微分方程的非齐次问题解化为相应齐次问题解与某个非齐次特解之和 ,前者用边界点法计算 ,后者则通过解析法来构造 ,无论是有限域或无限域、定常或非定常问题 ,本文方法都能得出可靠有效解     

基于有限体积法直流电阻率2.5维数值模拟

为进一步解决传统直流电法正演计算中所存在的问题,给出了基于有限体积法的直流电阻率法２.５维数值模拟算法。针对数值模拟中至为关键的场源奇异性及边界效应。介绍了一种右端项校正技术。通过构建若干典型的地电断面模型,计算地表电位及视电阻率,并对其异常响应进行分析。算例结果表明,通过校正方程组右端项后产生的源矢量不再是包含近源处突变电位的矢量,它能够补偿正演算符因边界取得不够远而丢失的信息,进而减少边界及源奇异性对正演模拟的误差,验证了本文算法的可行性。     

锚拉式桩板墙的三维有限元计算分析

对一个三维有限元程序进行了改进，计算了6种工况下桩板墙面桩的位移、弯矩、锚固段的位移和接触应力，填土的土压力，锚索的拉力等。研究结果表明，墙面桩的位移和弯矩均随填土高度及锚索拉力而变化；墙面桩锚固段位移和接触应力受地上段的影响，但均在较稳定可靠的范围以内；填土压力随填土高度、桩板位移、锚索拉力的变化而变化，基本符合传统土压力分布规律，但有一些不同之处；锚索拉力随填土高度增加而增加，设计的预拉力及最终锚拉力均在合理范围之内。计算结果与二维有限元，原位观测结果等其它方法相比有较好的合理性和可比性，为工程设计施工提供了可靠数据，也可供相关工程借鉴。     

3-D direct current resistivity forward modeling by adaptive multigrid finite element method

Based on the fact that 3-D model discretization by artificial could not always be successfully implemented especially for large-scaled problems when high accuracy and efficiency were required, a new adaptive multigrid finite element method was proposed. In this algorithm, a-posteriori error estimator was employed to generate adaptively refined mesh on a given initial mesh. On these iterative meshes, V-cycle based multigrid method was adopted to fast solve each linear equation with each initial iterative term interpolated from last mesh. With this error estimator, the unknowns were nearly optimally distributed on the final mesh which guaranteed the accuracy. The numerical results show that the multigrid solver is faster and more stable compared with ICCG solver. Meanwhile, the numerical results obtained from the final model discretization approximate the analytical solutions with maximal relative errors less than 1%, which remarkably validates this algorithm.     

Multiple linear system techniques for 3D finite element method modeling of direct current resistivity

The strategies that minimize the overall solution time of multiple linear systems in 3D finite element method (FEM) modeling of direct current (DC) resistivity were discussed. A global stiff matrix is assembled and stored in two parts separately. One part is associated with the volume integral and the other is associated with the subsurface boundary integral. The equivalent multiple linear systems with closer right-hand sides than the original systems were constructed. A recycling Krylov subspace technique was employed to solve the multiple linear systems. The solution of the seed system was used as an initial guess for the subsequent systems. The results of two numerical experiments show that the improved algorithm reduces the iterations and CPU time by almost 50%, compared with the classical preconditioned conjugate gradient method.     

二维直流电测深反演中雅克比矩阵算法的改进及应用

对于常规的直流电测深法,由于其电极距一般以近似等对数间隔逐渐增大,使得网格单元剖分呈现出不规则性.与高密度电阻率法测量装置对比,其对电极的利用率较低,仅几个电测深点的反演就需要很长的时间.为此,在反演过程中,将互换原理和Broyden的近似计算方法相结合来计算雅克比矩阵,在不降低反演精度的情况下,可以大大减少反演时间.通过对模拟数据和实测数据进行反演试算,验证了该计算方法是可行的.     

碟式分离机转鼓筒体三维应力分析

分离机的关键零部件常常沿用经验设计和强度校核的方法，本文利用ANSYS软件的三维造型功能真实模拟筒体的实际结构，以及子模型模块对转鼓筒体进行三维有限元应力分析，得到比较合理的结果，为生产和优化设计提供技术基础。     

气动刹车橡胶活塞膜ANSYS分析及设计

根据钻井工艺对钻机气动刹车橡胶活塞膜性能的要求，应用有限元分析软件ANSYS分剐对其材料选择、形状设计、结构设计进行了分析研究，确定了气动刹车橡胶活塞膜的形状、结构和材料，并给出了新设计的橡胶活塞膜的三维实体模型。相应的对比试验结果表明，新设计的橡胶活塞膜使用寿命大大提高，试件的各项性能指标与ANSYS分析结果较为一致。     

大型渡槽上、下部整体三维有限元动力分析

采用有限元方法对大型穿河渡槽进行了上、下部结构整体动力学分析，得到了槽内不同水量时结构的固有频率及在地震荷载作用下渡槽的动应力分析结果。计算表明：大型渡槽结构的动力学特性与其它结构相比具有其本身特有的性质，这些特性为进一步实施动力学控制提供了良好的借鉴     

三维编织复合材料断层剖面图像分析

为了充分了解三维编织复合材料的细观结构特征，建立真实的细观结构模型，以为其力学性能的研究提供方便，文中采用数学形态学的基本运算对三维编织复合材料的断层剖面图像进行了处理，提取出了清晰的编织纱线轮廓，并与几种传统的边缘检测方法进行了对比．结果表明，数学形态学图像处理可以更有效地检测三维复合材料断层剖面编织纱线的边缘特征．