摘要：针对灌浆技术参数测量精度不高、稳定性较差,灌浆压力控制严重依赖人工操作等问题,基于传感器技术、微机技术和自动控制技术,将硬件和软件相结合,研制自适应灌浆测控系统。该系统采用压阻式压力传感器、电磁流量计、自主设计的自循环差压密度计和容栅传感器分别对灌浆压力、流量、密度和地层抬动值这4个关键技术参数进行高精度、动态检测,并利用PLC模块根据灌浆工况自动控制压力波动、保持其稳定性,继而实现智能化的自适应灌浆。研究结果证明:自适应灌浆测控系统对压力、流量、密度和地层抬动值的检测相对误差分别为2.5%,0.8%,0.5%和4.5%,压力自动控制精度保持在设定值的5%以内,控制响应时间为5～6 s,系统精度高,响应快,稳定性好,能够在高灰尘、潮湿及强磁电干扰的现场施工条件下正常工作。

摘要：为了提高孕镶金刚石钻头在坚硬致密弱研磨性地层的钻进效率,将胎体耐磨损性弱化理论引入钻头设计中,对胎体耐磨损性弱化孕镶金刚石钻头碎岩机理进行探讨并对胎体进行扫描电镜分析。研究结果表明:与普通孕镶金刚石钻头相比,胎体耐磨损性弱化孕镶金刚石钻头的机械钻速提高了64%;经弱化处理的钻头在钻进过程中,弱化颗粒易于从胎体表面脱落,使其表面形成非光滑形态,减少了钻头唇面与孔底岩石面之间的接触面积,提高了钻头唇面与岩石的单位面积压力,改善了金刚石颗粒的冷却效果,降低了金刚石颗粒的热损耗;脱落的弱化颗粒在孔底参与磨损钻头胎体,增加了孔底岩粉的研磨能力,促进了胎体中新颗粒金刚石的出刃。

摘要：地理标记语言(GML)作为使用XML信息编码来表达地理数据的标准,其主要目的是实现数据共享与互操作。随着GML广泛应用,GML数据存储管理成为研究热点。面向服务架构(SOA)已经广泛应用于地理信息服务,表述性状态转移(REST)作为一种专门为分布式调用而设计的轻量级架构技术,在构建SOA方面有着明显的优势。论文采用对象数据库对GML进行存储管理,探讨如何利用REST架构技术实现GML空间数据的管理与共享。分析了REST架构的关键技术,设计了GML数据管理服务框架。详细论述了基于微软WCF框架的REST API的实现过程,最后实现了一个调用GML数据管理服务的数据管理系统。通过客户端实例验证表明REST适合于GML地理数据的管理与共享。

摘要：The 2D data processing adopted by the high-density resistivity method regards the geological structures as two degrees, which makes the results of the 2D data inversion only an approximate interpretation;the accuracy and effect can not meet the precise requirement of the inversion. Two typical models of the geological bodies were designed, and forward calculation was carried out using finite element method. The forward-modeled profiles were obtained. 1% Gaussian random error was added in the forward models and then 2D and 3D inversions using a high-density resistivity method were undertaken to realistically simulate field data and analyze the sensitivity of the 2D and 3D inversion algorithms to noise. Contrast between the 2D and 3D inversion results of least squares inversion shows that two inversion results of high-density resistivity method all can basically reflect the spatial position of an anomalous body. However, the 3D inversion can more effectively eliminate the influence of interference from Gaussian random error and better reflect the distribution of resistivity in the anomalous bodies. Overall, the 3D inversion was better than 2D inversion in terms of embodying anomalous body positions, morphology and resistivity properties.

摘要：重力勘探中复杂条件下的三维正演计算量大存储要求高,使得这种条件下重力勘探高效、精细正反演变得困难.针对这一问题,提出一种空间-波数混合域数值模拟方法,该方法将空间域引力位积分进行水平方向二维傅里叶变换,将三维空间域卷积问题转换为多个不同波数之间相互独立的空间垂向一维积分问题,一维积分垂向可离散为多个单元积分之和,每个单元采用二次形函数表征密度变化,可得出单元积分的解析表达式.该方法计算量和存储需求少,算法高度并行;保留垂向为空间域,优势之一在于可根据实际情况合理调整单元疏密程度,准确模拟任意复杂地形和密度异常体的重力异常,兼顾计算精度与计算效率;优势之二在于用形函数拟合求得积分的解析解,计算精度和效率高;充分利用一维形函数积分的高效和高精度,不同波数之间一维积分高度并行性及快速傅里叶变换的高效性,实现重力异常场三维数值模拟.设计棱柱体模型,通过数值解和解析解对比验证了该方法的正确性、适用性和高效性.针对任意复杂地形条件下的重力场及其张量的模拟问题,提出一种快速算法,对其有效性进行了验证.探究标准FFT法的截断效应对计算精度的影响,对比分析Gauss-FFT法和标准FFT扩边法两种方法的计算精度和效率,总结了二者的选取策略,结果表明选用标准FFT扩边法计算效率更高.实际地形的数值模拟表明本文算法适用于任意复杂地形的高效计算.

摘要：各向异性普遍存在于强磁性体矿物中,为研究各向异性强磁性体磁场响应特征,本文提出一种空间波数混合域三维各向异性磁场数值模拟方法.该方法首先将各向异性强磁性体磁位满足的三维偏微分方程进行水平方向二维傅里叶变换,将其降为不同波数之间相互独立的一维常微分方程;然后加载准确的上下边界条件,采用二次插值有限单元法计算一维常微分方程,得到五对角方程,采用追赶法进行高效求解;最后采用迭代法求解场分量,引入紧算子保证迭代稳定收敛;综合傅里叶变换的高效性、一维方程求解的快速性和迭代算法的稳定性,实现各向异性强磁性体磁场的三维高效、高精度数值模拟.设计各向异性椭球模型验证算法的正确性,并分析紧算子对不同各向异性磁化率模型的迭代收敛性;与COMSOL Multiphysics软件对比计算效率,表明相同节点下本文算法效率优于常规三维有限元方法,且计算节点总数越多优势越明显.重点研究各向异性参数改变对VTI、HTI、TTI强磁介质异常场响应的影响.最后采用某磁铁矿DEM高程数据模拟起伏地形对各向异性强磁性体磁异常场幅值和形态的影响,体现出本文算法对各向异性强磁性体大规模复杂地形的适应性.

摘要：利用音频大地电磁法,对安徽省铜陵矿集区舒家店斑岩型铜矿床进行三维探测研究。对经过预处理的实测AMT数据利用相位张量进行维性分析;通过挑选适当的测点和频域数据,设计合理的参数,利用WSINV3DMT程序进行实测AMT数据3D反演,得到舒家店铜矿床的3D电性模型;利用模型响应与实测AMT数据的拟合对比对反演结果进行评价;利用不同深度、不同方向的空间切片讨论3D反演模型的电性结构特征。研究结果表明:该区深部2D/3D构造特征明显;所选反演模型整体精度较高,仅部分局部精度低;深部与代表岩体的高阻体相间共存的低阻体异常极可能是蚀变岩体或直接是矿体的反映。

摘要：基于磁位泊松方程提出了一种空间—波数混合域二维数值模拟方法。该方法将二维强磁性体磁位满足的偏微分方程通过一维傅里叶变换转化为不同波数之间相互独立的常微分方程,即将二维数值模拟问题转换为一维数值模拟问题,并利用一维有限元法进行求解,可大大降低存储需求和计算量。对求得的强磁场利用紧算子进行迭代以获得高精度近似解。算法中保留垂向为空间域,可根据需求对网格进行灵活剖分,有利于复杂条件下的模拟。另外,不同波数之间常微分方程相互独立,具有较好的并行性。算法充分利用了傅里叶变换的快速性和迭代算法的稳定性,实现了强磁场及其梯度张量的二维数值模拟。设计三个模型(水平地形下的圆柱体模型、棱柱体模型及起伏地形模型)进行计算,对文中方法数值解与解析解、COMSOL软件所得的数值解进行对比,结果表明该算法计算速度快、精度高,适用于起伏地形条件下的数值计算。

摘要：管幕预筑法竖井设计在国内尚无相应规范,施工过程中其支护结构与周围土体的变形受力特性与安全性尚需进行研究。以某管幕预筑法地铁车站工程为例,利用有限差分软件FLAC3D对其竖井施工过程进行数值模拟,并结合施工监测数据进行对比分析,得到竖井支护结构及周边土体的位移与支撑轴力随施工过程的变化规律和特征。研究结果表明:管幕预筑法竖井施工过程对周边土体的变形影响较小,反映竖井新型支护结构的变形控制效果很好;顶管对各部分支护结构及周边土体的影响规律各不相同,主要体现在顶进过程中具有明显的时间性。

摘要：地球物理勘探中,地下复杂地质体电磁场三维数值模拟计算量大、存储要求高.针对这一问题,本文提出一种空间-波数域三维电磁场数值模拟方法,该方法利用电磁场积分方程为卷积的特点,将积分沿水平方向进行二维傅里叶变换,将电磁场三维空间域卷积问题转换为不同波数相对独立的多个一维积分问题,由此计算量和存储需求大大减少,易于实现并行计算.采用有限单元法中的形函数进行一维数值积分,一维积分离散为多个单元积分之和,每个单元采用二次形函数表征电流变化,可得出单元积分的解析表达式;保留垂向为空间域,优势之一在于可根据实际情况合理调整单元疏密程度,准确模拟任意复杂地形和导电率异常,兼顾计算精度与计算效率,优势之二是用形函数拟合求得积分的解析解,计算精度和效率高;最后引入压缩算子,采用迭代求得电磁场的数值解.本文方法充分利用不同波数之间一维积分高度并行性、一维形函数积分的高精度及快速傅里叶变换的高效性,实现电磁场三维高效高精度数值模拟.设计模型将本文方法数值模拟结果和软件INTEM3D的数值模拟结果对比,验证了方法的正确性;设计高阻和低阻异常体,研究了异常电导率与背景电导率差异对迭代收敛速度的影响;改变计算规模,随着计算网格增多,算法耗时与存储呈近似线性增长;设计复杂模型与目前主流数值模拟方法对比,本文算法速度快1个数量级以上,且计算规模越大,算法效率的优势越明显.研究结果表明,本文提出的空间-波数域三维电磁场数值模拟方法理论和方法正确,计算效率高,对计算机存储要求低,算法高度并行,适合任意复杂条件大规模三维电磁场高效、高精度数值模拟.