复杂地质体三维数值模型构建研究

对于复杂地质体三维数值模型构建困难的问题,基于AutoCAD、SURPAC、ANSYS、FLAC^(3D)等软件进行了建模。首先利用工程地形地质图,在AutoCAD中进行地形等高线处理,以获得地表等高线;其次,利用钻孔柱状图等原始资料通过SURPAC构建钻孔模型,生成不同岩层数字地面模型(DTM),同时利用地表等高线生成地表DTM;再次,建立有规律的钻孔网格点模型,利用钻孔与DTM相交获得相交网格点坐标,在ANSYS中导入网格点坐标,建立有限元网格模型;最后通过接口程序将其导入FLAC^(3D),建立了三维数值模型。以山西朔州某煤矿为工程实例,利用该方法构建三维数值模型,并对其进行了煤层开采后地表位移数值模拟,为复杂地质体三维数值模型的构建提供了借鉴。

基于三维数值模型的基坑水量自动检测技术研究

本文以杭州八堡船闸基坑开挖工程为例,构建三维数值模型,设计远程水位与水泵流速的自动检测设备。结果表明,基坑三维数值模型的模拟水位与实际值的最大误差仅为0.51m,最小误差仅为0.18m,拟合度较高。同时,自动检测设备的错误发生概率较低。说明研究所提出的自动检测技术与三维数值模拟方案取得良好的应用效果,为基坑开挖工程的安全与效率提供可靠的技术支持。

大型复杂地质体三维数值模型构建方法比较研究

真实地质体三维数值模型构建是进行岩体工程数值分析面临的难题,开展大型复杂地质体三维数值模型构建方法比较研究具有重要意义。以3DMine数字化模型为基础,提出了3DMine-FLAC^(3D)耦合建模方法和3DMine-Surfer-RhinoANSYS-FLAC^(3D)多软件耦合建模方法,详细阐述了各建模方法具体步骤,深入分析了各建模方法优缺点及适用性,通过对比各建模方法的优势与短板,取长补短,改进了3DMine-FLAC^(3D)耦合建模方法存在的缺陷,解决了复杂地质体三维数值模型构建难题。以广西铜坑矿锌多金属矿体开采为背景,利用大型复杂地质体三维数值建模方法,构建了锌多金属矿三维数值模型,分析了矿体上行开采地表沉陷规律。研究成果对准确构建大型复杂地质体三维数值模型具有重要指导作用。

复合含水层系统地下水资源评价三维数值模型

江苏省盐城市地下含水系统为一复合含水层系统,采用真三维模型,将其概化为三度空间上的非均质各向异性。在对模型进行识别、验证的基础上,结合对地面沉降、咸水入侵等地质环境控制的要求,规划、预测了到2020年12月底,第Ⅱ承压含水层、第Ⅲ承压含水层和第Ⅳ承压含水层中的最低地下水位分别恢复到-20 m、-30 m和-40 m时,各含水层中地下水的开采量及地下水的最优开采布局,并预测了未来各含水层地下水位降落漏斗趋于稳定的地下水开采量。

考虑垂直涡粘系数非均匀分布的太湖风生流准三维数值模型

本文在考虑垂向涡粘系数沿水深变化的基础上 ,采用准三维风生环流数值模式对稳定和不稳定风场作用下的太湖流场进行模拟计算 ,结果令人满意 .从模拟结果的比较中可以得出 :垂向涡粘系数沿水深变化对水位的计算影响不大 ,但对流速的垂向分布和底床切应力的计算有较大影响 .因此 ,考虑垂向涡粘系数沿水深变化的风生流准三维数值模型可较好地模拟太湖三维风生流场 .

南通市第四纪松散沉积层地下水资源评价规划三维数值模型

根据南通市第四纪松散沉积层地下水系统的水文地质机制,构建了地下水运动的三维数值模型,并在模型识别、验证的基础上,针对各含水层地下水位的控制要求,调整了现有地下水的开采布局,以乡镇为单位,确定出各含水层的地下水可开采资源量及最优开采布局,并预测了2006年底至2021年底逐年地下水水位动态变化情况。

交汇水流三维数值模型

应用显式代数应力模型建立了交汇水流三维数值模型。方程离散采用交错网格上的有限体积法,并采用SIMPLE算法求解,代数方程求解采用TDMA逐行扫描法。针对交汇口几何特征分区进行网格划分,自由水面求解采用VOF方法。应用实测资料对计算结果进行了验证,同时与应用k-ε紊流模型的三维数值计算结果进行了比较。研究结果表明,文中所提出的数值模型可以更好地模拟交汇水流独特的三维流动特性。

盐城市地下水资源规划评价三维数值模型

根据盐城市地下水系统的水文地质机制,在概化出盐城市地下水系统水文地质概念模型的基础上,建立了盐城市地下水资源规划评价的三维数值模型,并针对盐城市对各含水层地下水水位的控制要求,给出了各含水层的最优开采量,为合理开发利用盐城市地下水资源提供了科学依据。

弯曲河流三维数值模型

将平面正交曲线坐标系和垂向σ伸缩坐标系相结合,建立适合弯曲河流的三维水流数值模型。采用模式分裂技术将控制方程分解为外、内模式联合求解,方程的离散采用有限差分法。采用嘉陵江广元城区河段5个弯段内7个典型横断面地形、水位和流速资料对本文模型进行验证,模型成功地模拟出了水面横比降和弯道二次流,模拟结果与实测数据吻合较好。

垃圾填埋场地下水环境影响评价三维数值模型

为准确模拟垃圾填埋场渗滤液污染物在地下水中的运移情况,正确评价垃圾填埋场的建设运行对地下水环境的影响程度,以江苏省吴江盛泽城区垃圾填埋场工程项目为例,在合理概化水文地质概念模型的基础之上,构建了与之相应的地下水渗流与溶质运移三维耦合数值模型。通过对渗滤液污染物在填埋场不同防渗条件下的运移情况进行模拟预测,确定出了渗滤液污染物的扩散范围。结果表明,在防渗完好和防渗破损的情况下,渗滤液污染物运移范围均较小,对地下水环境的影响程度较弱。

黄河三角洲浅层地下水三维数值模型与咸水入侵分析预测

本文选择黄河三角洲利津地区 ,利用三维地下水数值模型 ,分析预测了开采浅层地下淡水引起的地下水动力场的变化和咸水入侵的可能性。

桃园煤矿“四含”三维数值模型及疏放性研究

通过对桃园煤矿新生界底部“四含”的水文地质条件分析,利用有限差分方法,建立地下水三维数值模型。运用水位拟合对“四含”内部参数进行识别。运用验证后的模型,采用两种方案对“四含”进行疏放,结果表明:“四含”在一定时间内是能够疏干的,方案2的时间效益优于方案1。这为“四含”水害的防治、煤岩柱类型划分与高度的合理留设提供一种重要的参考依据。

浅层地温能开发地下水源热泵系统热平衡分析三维数值模型

为了准确模拟预测地下水源热泵系统运行期间的地下水渗流场与温度场的变化规律,避免未来地下水源热泵系统运行期间出现的冷热贯通现象,科学合理地设计地下水源热泵系统。本文以河北水勘院正定基地地下水源热泵示范工程为例,建立了地下水渗流与热量运移三维耦合数值模型,并结合未来地下水源热泵系统的运行工况,预测分析了不同条件下未来地下水源热泵系统的热平衡发展趋势。结果表明,该示范工程地下水源热泵系统宜采用温差为10℃的运行方案,且抽水、回灌井间距大于等于80m的设计运行方案能有效地避免未来运行过程中的冷、热贯通现象。

三维数值模型及其在地源热泵岩土热物性计算中的应用

利用有限体积法,在Matlab平台上建立三维数值模型,通过经典线热源模型对该模型进行验证,并介绍工程应用。该模型能够反映实际钻孔参数,适应U形埋管内流量波动、加热功率较大波动等情况。结合实际测试数据,应用该模型可反演得到地源热泵岩土热物性参数。且该模型能够克服经典线热源模型忽略钻孔内容积比热容的局限性,更好地反映实际地源热泵岩土热响应情况。

新生界底部含水层三维数值模型及疏放性评价

通过对安徽祁东煤矿新生界底部含水层("四含")的水文地质条件分析,建立了水文地质概念模型和数学模型。运用V isualM odflow软件对模型进行识别和验证,从而识别出"四含"内部参数特征。运用识别后的模型采用两种方案对"四含"进行疏放,结果表明:"四含"在一定时间内是能够疏干的,方案2的时间效益优于方案1,这为"四含"水害的防治、煤岩柱类型划分与高度的合理留设提供一种重要的参考依据。

冈瓦纳大陆解体的三维数值模型解开撒哈拉大西洋未形成之谜

2014年3月1日《Geology》出版文章“赤道大西洋的斜向裂谷作用：为什么不存在撒哈拉大西洋”（Oblique rifting of the Equatorial Atlantic：Why there is no Saharan Atlantic O-cean），研究人员通过复杂的板块构造理论与三维数值模型模拟，发现1．3亿年前的冈瓦纳超级大陆解体导致形状完全不同的非洲和南美洲大陆，以及今天的撒哈拉大沙漠。研究强调，西非裂谷的走向近乎垂直于大陆延伸方向决定了该裂谷并未扩张形成撒哈拉大西洋。

混凝土破裂过程的三维数值模型

利用混合同余法产生了随机变量,将混凝土中的骨料简化为球体,采用循环比较法将随机变量赋给球心坐标(X,Y,Z),实现了混凝土骨料的空间随机分布,最终建立了三维混凝土数值模型。对模型整体进行单元剖分,将骨料、砂浆、界面层分别投影到该有限元网格中,采用多次网格划分技术完成模型网格划分。通过对算例进行有限元计算,结果表明该模型基本上反映了混凝土骨料分布的实际情况,较好地模拟了混凝土的不均匀性与各向异性,验证了建立该模型的方法是可行的。

基于柱坐标系的油井出砂三维数值模型设计与研究

根据实际储层砂岩的物性和射孔试验特征,从岩土力学的角度基于柱坐标系建立三维颗粒流(PFC3D)数值模型。综合考虑流体压力梯度力和拖曳力产生的流固耦合效应,运用几何学方法研究油井出砂过程中的砂岩模型变化。数值计算与理论分析比较可知流体运动效应不可忽略,两者的应力分布曲线相吻合,验证了数值模型的可行性和适用性。另外,外界条件一定时,砂岩模型的应力分布、黏结颗粒性态、颗粒位移和流体对单颗粒作用力结果显示不同的单元划分对数值计算结果的影响不大,说明该数值模型的收敛性和稳定性。由此可见,提出的三维数值模型能较好地反映砂岩出砂过程中的宏细观力学特性,为准确理解砂岩出砂的力学机理提供了重要的研究思路和研究手段。

大前庭导水管综合征患儿及正常儿童内耳三维数值模型建立及流体模拟数值分析

目的利用64层(超薄1 mm)颞骨CT重建图像,建立基于内耳解剖结构与功能的数值模型,获得大前庭导水管畸形的解剖特征及数据,为建立内耳系统数值模型研究平台提供临床资料,在此基础上从生物力学角度对大前庭导水管综合征的生理特性、发病机制等进行分析。方法通过收集2018年至今我院收治的4例(共8耳)大前庭导水管综合征患儿与4例(共8耳)正常儿童的64层颞骨CT重建图像,将患儿与正常儿童分别分为实验组与对照组,应用Mimics 20.0建立内耳模型。

三维数值模型在三江平原地下水资源计算中的应用

依据水均衡原理,充分考虑计算区及各计算单元在开采状态下多年补、排均衡的基础上,利用长系列的水文、气象资料,应用三维模型模拟计算了丰、平、枯水年各计算单元的地下水补给量和可开采量,进而求得了多年均衡条件下全区地下水可开采资源量。