射线交点法在煤矿地测信息系统绘制任意切剖面时的应用

将点在多边形内的检测常用算法———射线交点法,应用到封闭区域钻孔的搜索中,并对任意切剖面时钻孔的搜索技术进行了深入的探讨。      

多边形法矿产储量估计

多边形法是国外矿产储量估计中最常用的传统方法,其应用之广可与我国的剖面法相比。多边形法原理简单,易于理解,易学易用,深受各国勘查地质学家欢迎。多边形法以一个工程为核心,在其影响半径内估计储量,不与其他工程发生关系,使储量估计过程趋于简单化。这一方法无论在单个工程的条件下,还是在工程密度大大增加的情况下,都可顺利地估计储量。多边形法不依赖勘探线,不需要人为划分块段,储量估计块段能自动生成,储量估计更具客观性。在确定影响半径后,使用多边形法可自动完成资源储量分类。     

基于距离和局部Delaunay三角化控制的颗粒离散元模型填充方法研究

根据颗粒离散元Kelvin 接触力计算模型,分析了圆形颗粒体模拟材料力学特性应具备的条件,在此基础上提出了一种新颗粒模型构建方法。该方法首先在复杂模型域内随机生成种子,然后利用相切条件逐步扩展填充整个区域。填充过程中借助局部Delaunay三角化网格控制新颗粒的生成,采用复杂几何体距离控制颗粒与模型边界的相对位置,对靠近模型边界的颗粒进行容忍性优化填充,从而增加模型颗粒与边界的耦合性。同时对模型孔隙进行再填充,保证每个填充颗粒至少与3个颗粒相切,提高了模型内颗粒间的耦合性和模型的密度。最后采用任意多边形控制材料边界,将模型材料的设置简化为判断点是否在多边形内,简化了复杂模型材料属性的设置过程。结果表明：与膨胀颗粒生成法相比,该方法生成模型重叠量小、颗粒间及颗粒-边界相互耦合、填充率高。因此,颗粒黏结力破坏后不会造成飞溢现象,可适用于任意连通域模型的生成,能更好地实现复杂岩土细观介质变形破坏机制的模拟与研究。     

三维激光扫描数据生成精细地面模型

三维激光扫描技术可以快速获取大量点云数据。针对这些点云数据,探讨了点云数据预处理中的区域分割和内插算法问题,研究利用这些预处理数据生成地面模型的方法,并根据实例提出了数据处理的改进方法。数据处理结果表明:利用点云数据通过一些措施生成的地面模型不仅效果好,而且可以满足建立大范围地势复杂地形模型的要求。     

基于单元速度泰勒展开的上限原理有限元法

极限分析上限法较极限平衡法有着严谨的理论基础和物理意义。借助于级数展开的思想,通过对速度在单元形心点处一阶泰勒展开,得到了以形心点速度和速度一阶导数为基本未知变量的上限有限元法,该方法丰富了上限有限元基本理论,且可更好地表达与刚体上限法之间的联系。在形成新的上限法的同时,放松单元内任一点均需严格满足上限性质的要求,采用等面积多边形的形式代替外切多边形来逼近摩尔-库仑屈服圆。算例表明:该方法可稳定收敛到真实解,具有和传统Sloan法相同的收敛度;采用等面积多边形逼近形式时,较少的多边形边数即可取得较好的收敛效果,收敛速度大大提高。     

西天山造山带双变质带变质变形序列分析——以新疆昭苏县察汗乌苏一带为例

西天山造山带中双变质带以新疆昭苏察汗乌苏一带较为典型,根据变质作用的不同,划分出绿片岩相绢云母-绿泥石带、绿片岩相蓝闪石带、角闪岩相黑云母-普通角闪石带、角闪岩相矽线石-铁铝榴石带等变质相带;按其变质作用以及构造变形程度分为上部层次脆性性构造层、中上部层次、深部层次3种构造层次。根据之间的相互叠加关系,确立了造山带内的岩石主要存在着3期以上构造变形特征;在主要的3期构造变形过程中见有相应的变质矿物,并根据生成的矿物组合与变形之间的相互关系,通过变质矿物先后生成关系与岩石的结构、构造建立了变质与变形序列关系,确立了变质与变形非简单一一对应,而是具有渗透叠加和循环往复的特点。     

基于无向图的二维地质建模设计与应用研究

为了正确、高效地建立二维地质模型,提出一种基于无向图与树结构的建模流程与环搜索方法。该方法的具体实现流程主要包括三个步骤:1在二维平面人机交互式勾画出曲线,将多个曲线中的线段求交,根据交点分裂为多个子曲线,并建立无向图中点、边、点与曲线、曲线与点的映射;2将曲线构成的无向图转化为曲线图,利用曲线与点、点与曲线的索引和树结构特点搜索曲线图中的环;3计算全部目标环的面积,按面积从小到大对环进行排序,构建任意复杂多边形区域。经算法分析和实验结果表明,设计的二维地质建模流程流畅、正确,提出的曲线树搜索环算法比传统算法时间复杂度小,且能弥补传统算法遗漏环搜索的不足。     

形状可调二次Bezier曲线

给出了一组含两个参数的三次多项式基函数,它是二次Bernstein 基函数的扩展,分析了这组基函数性质.基子这组基定义了带有两个形状参数的多项式曲线,它不仅保留了Bezier 曲线的一些实用的几何特征,而且具有形状的可调性.在控制多边形不变的情况下.随着参数岷外的改变,可以生成不同的逼近该控制多边形的曲线.当岷外取某些特殊值时.所定义的曲线可退化为二次Bezier曲线和文献中的一些曲线.通过分析该曲线与三次Bezier 曲线之间的关系,给出了岷外明确的几何意义.并利用Bezoer曲线的递归分割算法给出了这种曲线的几何作图法,同时还讨论了曲线间的拼接问题.     

基于方位角的多边形构建法在储量计算中的应用

在用容积法计算地质储量的过程中,含油面积的确定实际上是计算多边形的面积.在用坐标解析法计算多边形面积时,为保证多边形各顶点是有序排列的,提出了基于方位角的多边形构建算法.该算法原理是以主井为起点,向各副井作射线,求所有射线的坐标方位角,并把各个副井按照所对应的坐标方位角由小到大排序,从而得到有序的副井序列,将有序的副井依次连线,就构成了一个多边形.目前该方法已在生产中进行了推广应用.     

由三维离散数据生成四面体格网算法研究

在资源、环境、工程勘探等领域中, 由三维离散数据生成四面体格网, 对三维空间的判断分析, 并得出一些未知的三维空间体的分布信息具有重要意义.在分析三角网生成算法的基础上, 给出了3个建立四面体格网的算法思想及步骤: (1) 四面体格网生成算法.在数据场中先构成第1个四面体, 然后以四面体的某个面向外扩展生成新的四面体, 直至全部离散点均已连成网为止. (2) 逐次插入算法.将未处理的点加入到已经存在的四面体格网中, 每次插入一个点, 然后将四面体格网进行优化. (3) 分治算法.首先将数据排序, 然后递归地分割数据点集, 直至子集中只包含4个点而形成四面体, 然后自下而上地逐级合并生成最终的四面体格网.      

异常面积计算

提出一种新的异常面积计算方法———多边形逼近法,并给出相应的算法和精度控制方法。采用该方法计算异常面积,速度快、精度高,具有较好的应用效果。     

重力异常频率域分离方法及应用

用Ｎｅｔｔｌｅｔｏｎ等人的方法,将区域场与局部异常振幅进行了滤波分离。针对常规多边形滤波器判别速度慢的特点,制定了一种快速判别的计算方案,并进行理论模型验证,最终用于实测重力资料的处理。     

基于有限结构面的三维复杂块体切割研究

岩体的块体结构和结构面网络模型生成,是进行各种力学分析和场分析的基础。详细研究了有限结构面进行复杂块体切割的过程,提出了相应的算法,并采用C++语言编写了相应的程序。为描述块体切割后的复连通特性,在块体数据结构中添加了有向壳的概念。结构面可以为简单的凸多边形,也可采用形态更加复杂的凹多边形。通过面-面求交线、交线环路搜索形成有向环、有向环包含关系分析形成有向面、有向面拓扑搜索形成有向壳和有向壳包含关系分析形成块体等过程,将有限结构面分别与各块体进行切割运算,形成进行块体切割的一般方法。在切割过程中将得到的有向环,有向面、有向壳和块体分别进行拓扑有效性校核,满足要求后得到最终的块体和结构面网络模型。选取4个算例来验证该方法的可行性。计算结果表明,该方法可以对复杂块体进行有效地切割,结构面可以选择包括凹形面在内的复杂多边形,方法具有普遍意义。     

环境质量综合评价的新方法——多边形面积法

简单、有效和稳定是选择环境质量综合评价方法的基本原则。本文提出了环境质量综合评价的多边形面积法。该方法可将评价指标和测定结果按照I级环境质量指标进行无量纲化处理,处理后指标在不同指标轴上形成一个多边形,利用多边形面积表征环境质量。利用多边形面积法评价了河流水质、湖泊富营养化程度和几个城市的大气环境质量,其评价结果与其他方法具有良好的一致性。     

Computing the area of a spherical polygon of arbitrary shape

An algorithm for determining the area of a spherical polygon of arbitrary shape is presented. The kernel of the problem is to compute the interior angle at each vertex of the spherical polygon; a well-known relationship between the area of a spherical polygon and the sum of its interior angles then may be exploited. The algorithm has been implemented as a FORTRAN subroutine and a listing is provided. Both algorithm and subroutine are general in their capabilities and can be used, for example, to determine the area of a spherical polygon containing one or more holes.     

一种二阶锥线性化方法在上限有限元中的应用研究

对于平面应变条件下岩土稳定性分析,基于线性规划的上限有限元需对常用的摩尔-库仑屈服准则形成的二阶锥约束进行线性化,直接地处理方法是以外接多边形替代锥体投影形成的圆域。为了提高线性化精度往往需直接增加外接多边形边数,从而造成线性规划模型中决策变量包含大量的塑性乘子变量,使计算难度大为增加甚至变得不可行。为此,引入Ben-Tal和Nemirovsky提出的一种二阶锥线性化方法,并将其嵌入到自编的上限有限元程序。经算例分析发现,该法与外接多边形线性化方法所获计算结果相互印证,且其通过适量的增加决策变量和等式约束数目,能保证摩尔-库仑屈服准则线性化精度,同时形成的线性规划规模更小,可望应用于基于线性规划模型的上限有限元中。     

渗流场有限元计算中排水井的处理方法

应用有限元计算设有排水井的渗流场时,为便于与单元衔接和减少单元数量,须对排水井做某些计算上的处理。列出了两种处理方法：一是转化为等效的多边形井,以便于与邻井单元衔接;二是沿用李祖贻等于1984年提出的转化为等效的n个含井单元,但改进了其对四面体含井单元流量计算中的一面积系数,从1/4提升为1/3。算例均先求出其理论解,以便和井不同处理方法的计算结果比较,可据以选择最佳的井处理方法和估算其误差大小。     

Reproducibility of a regional geological map derived from geochemical maps, using data mining techniques: with application to Chungbuk province of Korea

Interpolated geochemical maps contain problems of sample catchments and vacant sample areas. However, the resemblance of these maps with regional geological maps implies that there are strong correlations between them. A conceptual model of the geological units from multivariate chemical elements is constructed by decision tree technique. The reproducibility of the geological map with the conceptual model is about 80% in the Chungbuk province map of Korea. Statistical uncertainties indicate that rock units could be predicted reasonably well by decision tree if the geological map polygon is big enough. Misinterpreted points are due to interpolation problems between samples from adjacent rock units and from different sample catchments. In the Chungbuk example, the latter is less significant. The size of the map polygon is one of the most critical factors, and a polygon size greater than 50 km² is reliable for such analyses for the Chungbuk example. Combined lithologies in a single mapping unit are not critically affected by decision tree prediction.     

On Improving the Solution by Using Lower Bound Finite Elements Limit Analysis and Linear Programming

This study presents an improved technique for obtaining the collapse loads for any geotechnical stability problem with the application of the lower bound finite elements limit analysis in combination with linear programming. In the proposed method, a lower order polygon is initially used throughout the problem domain to model the Mohr–Coulomb yield function; the order of the polygon refers to its total number of sides. After obtaining the initial solution, the problem domain is then discretized into a number of zones in which a different order polygon is used to model the yield surface. It is noted that a higher order polygon needs to be chosen only in a region, not everywhere, where the stress state approaches towards the yield. The total memory usage as well as the computational time needed to solve the problem with the proposed technique becomes significantly smaller. In order to check the validity of the method, the bearing capacity factor N_γ was computed for smooth as well as rough strip footing and the obtained computational results were found to be quite encouraging.