基于Alpha Shapes轮廓点云识别算法的洞室表面形变区域提取方法 被引量：1

1

作者 张雨婷 郑德华 李思远 《南京信息工程大学学报》 北大核心 2025年第2期181-190,共10页

针对三维激光扫描密集点云提取洞室表面变形信息的问题,本文提出一种基于改进的Alpha Shapes算法识别洞室轮廓点云和多尺度模型到模型的点云比对(Multiscale Model-to-Model Cloud Comparison,M3C2)的洞室表面变形监测方法.首先对获取... 针对三维激光扫描密集点云提取洞室表面变形信息的问题,本文提出一种基于改进的Alpha Shapes算法识别洞室轮廓点云和多尺度模型到模型的点云比对(Multiscale Model-to-Model Cloud Comparison,M3C2)的洞室表面变形监测方法.首先对获取到的两期洞室表面点云数据进行配准,采用改进的Alpha Shapes算法识别洞室表面外轮廓点云.获得的两期洞室表面外轮廓点云经精配准后,再采用M3C2算法进行各点变形值计算,最后进行距离聚类提取连续形变区域.实验结果表明:该方法能够有效剔除点云中细小沟壑处的点及受到混合像元影响的点,在洞室截面到扫描仪距离10 m的范围内,两期点云剔除率分别为14.17%及13.52%,在70 m范围内,分别为6.25%及6.42%;该方法能够准确高效地提取出2倍配准误差以上的洞室表面形变区域. 展开更多

关键词 洞室变形监测 轮廓点云识别 Alpha shapes算法 M3C2算法

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盐穴储气库多步造腔流场浓度场规律 被引量：2

2

作者 王进超 汪志明 +1 位作者 曾泉树 王俊 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第24期10268-10279,共12页

盐穴储库水溶造腔过程中流场特征和浓度场分布会很大程度影响腔体的扩展和腔体最终形态,而流场特征和浓度分布无法通过技术手段进行监测。为研究盐穴水溶多阶段造腔过程中流场特征、浓度场分布及它们对腔体扩展的影响规律,基于建立的盐... 盐穴储库水溶造腔过程中流场特征和浓度场分布会很大程度影响腔体的扩展和腔体最终形态,而流场特征和浓度分布无法通过技术手段进行监测。为研究盐穴水溶多阶段造腔过程中流场特征、浓度场分布及它们对腔体扩展的影响规律,基于建立的盐穴储库多场耦合流动模型进行了相关的数值模拟计算,并与金坛两口储库井进行数据对比。模拟结果与现场造腔数据相一致,验证了模型的准确性。基于模拟结果和数据,分析了水溶多阶段造腔各阶段的流场特征、浓度场分布规律,并分析流场和浓度场的分布如何影响腔体的扩展。结果表明:正循环造腔会形成一个涡流,主要起冲蚀作用,一定程度抑制溶蚀作用;反循环会形成两个涡流,下部的促进卤水排出,上部促进溶蚀作用;强制对流会引起涡流,涡流强度随腔体扩大逐渐减弱,涡流使腔内流体流动,促进了对流扩散过程,从而影响浓度场的分布,最终影响到腔体扩展,通过调整正反循环方式、管柱的位置、油垫位置及注入量可以控制腔体的形态扩展;造腔前期主要受到冲蚀作用,造腔效率高,腔体表面积小使得造腔速率较慢,腔体主要向中下部扩展;后期随着腔体扩大,主要以溶蚀作用为主,造腔速率高,腔体主要向中上部扩展。研究结果和规律对现场造腔工艺设计提供一定的理论基础,对提高现场造腔效率、优化造腔工艺参数具有指导意义。 展开更多

关键词 盐穴储气库 多阶段造腔 流动特征 浓度场 腔体形态

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三维连续-非连续并行计算方法及其在岩爆过程模拟中的应用 被引量：3

3

作者 王学滨 杜轩 +3 位作者 薛承宇 陈双印 廖裴彬 余保健 《水资源与水工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第1期177-185,共9页

随着深部岩石工程的发展,岩爆变得越发严重。在岩爆的数值模拟方面,连续方法和非连续方法均具有一定的局限性。兼具二者优势的连续-非连续方法更具优势,且正在快速发展。基于CUDA对自主开发的三维拉格朗日元与离散元耦合连续-非连续方... 随着深部岩石工程的发展,岩爆变得越发严重。在岩爆的数值模拟方面,连续方法和非连续方法均具有一定的局限性。兼具二者优势的连续-非连续方法更具优势,且正在快速发展。基于CUDA对自主开发的三维拉格朗日元与离散元耦合连续-非连续方法进行了GPU并行加速。为了探索岩爆的机理和过程,模拟了不同静水压力、侧压系数和单元数目(最多达100×10^(4))条件下圆形洞室围岩V形坑的演化规律和单元弹射现象。考察了洞室围岩中裂纹的定量演化规律。研究表明:当静水压力较大时,基于芬纳公式的支护设计偏于不安全。由于V形坑的位置发生改变,V形坑的平均最大深度随着静水压力的增加先缓慢增加后快速增加。关于洞室围岩V形坑的模拟结果能与有关的实验结果、数值结果和现场观测结果吻合。上述研究很好地体现了岩爆并行计算较串行计算和商业软件计算的优势。 展开更多

关键词 岩爆 GPU并行计算 三维连续-非连续方法 V形坑 静水压力 侧压系数 洞室

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岩盐水溶特性的试验研究 被引量：23

4

作者 杨骏六 杨进春 邹玉书 《四川联合大学学报（工程科学版）》 EI CAS CSCD 1997年第2期74-80,共7页

本文结合国家“八五”攻关项目研究，根据对水溶采矿中岩盐水溶特性进行的系列物理模拟试验的结果，分析了溶腔形状的发展和溶腔内速度场、浓度场的变化，为水溶开采工艺参数的设计与控制提供了参考依据。

关键词 岩盐 水溶采矿 双井油垫法 卤水 水溶特性

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隧道掘进面接近地质界面时围岩的应力特征研究 被引量：10

5

作者 熊良宵 袁学武 《水文地质工程地质》 CAS CSCD 北大核心 2012年第3期38-44,共7页

隧道开挖地层中往往呈现出明显的地质变异性,如软硬岩层的不均匀分布等,使隧道开挖后的力学行为十分复杂。本文采用FLAC3 D初步分析了隧道掘进面接近地质界面时围岩的应力状态,并探讨侧向应力、纵向应力、断面形式对围岩应力的影响规律... 隧道开挖地层中往往呈现出明显的地质变异性,如软硬岩层的不均匀分布等,使隧道开挖后的力学行为十分复杂。本文采用FLAC3 D初步分析了隧道掘进面接近地质界面时围岩的应力状态,并探讨侧向应力、纵向应力、断面形式对围岩应力的影响规律。分析结果表明:当隧道由硬岩往软岩或由软岩往硬岩向地质界面掘进时,掘进面前方围岩均有应力集中现象。隧道无论由硬岩往软岩还是由软岩往硬岩掘进至地质界面时,掘进面前方边墙位置围岩径向应力均随侧向应力的增大而增大,掘进面前方拱顶和边墙位置围岩纵向应力均随纵向应力的增大而增大。马蹄形隧道开挖至硬岩与软岩的地质界面时,掘进面后方边墙位置围岩应力均小于圆形隧道相应位置的围岩应力。 展开更多

关键词 隧道 地质界面 侧应力系数 洞室形状 应力

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水溶采矿中溶腔形状变化的数值模拟 被引量：8

6

作者 杨骏六 王登芝 《四川联合大学学报（工程科学版）》 EI CAS CSCD 1997年第6期21-25,共5页

本文着重讨论了水溶采矿中溶腔形状随时间发展的数学模型的建立、数值计算的方法和对结果的分析。数值计算的结果与物理模拟实验的结果是相符的。从而为岩盐开采中设计参数的优化、开采过程的监控打下基础。本文得到了国家“八五”攻关... 本文着重讨论了水溶采矿中溶腔形状随时间发展的数学模型的建立、数值计算的方法和对结果的分析。数值计算的结果与物理模拟实验的结果是相符的。从而为岩盐开采中设计参数的优化、开采过程的监控打下基础。本文得到了国家“八五”攻关项目的资助。 展开更多

关键词 数学模型 水溶采矿 溶腔形状 数值模拟 采矿

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碳酸盐岩溶洞物理模型地震响应特征研究 被引量：41

7

作者 赵群 曲寿利 +1 位作者 薛诗桂 张明 《石油物探》 EI CSCD 北大核心 2010年第4期351-358,400,共9页

在碳酸盐岩地区的油气勘探中,溶洞地震响应特征的识别面临着很大挑战,关键问题在于对溶洞的形态、大小及充填物变化引起的地震波变化规律及地震响应特征的认识。为此,针对碳酸盐岩储层的地质特点,抽象出3类(不同形态、不同尺度及不同充... 在碳酸盐岩地区的油气勘探中,溶洞地震响应特征的识别面临着很大挑战,关键问题在于对溶洞的形态、大小及充填物变化引起的地震波变化规律及地震响应特征的认识。为此,针对碳酸盐岩储层的地质特点,抽象出3类(不同形态、不同尺度及不同充填物)溶洞物理模型,利用地震物理模拟技术开展了模拟实验。结果显示,小尺度的溶洞(d(?)λ),地震波到达溶洞后,散射现象占主导,缝洞绕射波振幅与偏移距有近似解析关系。大尺度溶洞的形态对绕射波的振幅具有强烈影响,在菲涅耳带半径内,线体能量最强,片、柱、椭球、球型体绕射信号逐渐减弱。均匀充填溶洞的绕射波能量最强,波形简单,剖面信噪比高,反射成像收敛的"串珠"能量强,对称拖尾较短;非均匀充填溶洞的绕射波能量较弱,剖面信噪比低,非均质性越强其成像"串珠"形态畸变越大、拖尾越长。 展开更多

关键词 地震物理模型 碳酸盐岩 溶洞型储层 溶洞形态 溶洞尺度 溶洞充填物

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高地应力下大型地下洞室拱形优化研究 被引量：2

8

作者 石广斌 李宁 《应用力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第4期661-664,685,共4页

高地应力区的大型洞室开挖会引起洞室拱周附近围岩应力集中和塑性区加大以及塑性应变的增加,但过高的应力集中会增加岩爆发生的几率,塑性区的加深会促使围岩失稳;洞室拱形形状会影响围岩应力集中和塑性区大小的分布,因此,以某高地应力... 高地应力区的大型洞室开挖会引起洞室拱周附近围岩应力集中和塑性区加大以及塑性应变的增加,但过高的应力集中会增加岩爆发生的几率,塑性区的加深会促使围岩失稳;洞室拱形形状会影响围岩应力集中和塑性区大小的分布,因此,以某高地应力下的大型发电洞岩体地质资料为依托,用弹塑性有限元分析高地应力地下大型发电洞室常采用的3种洞室拱形(即单心圆拱、三心圆拱和椭圆拱)对拱部围岩应力的影响,计算结果表明这种影响是非常明显的,有的应力集中系数达到3.33,无论采用哪种拱形,均避不开拱座附近应力集中现象。根据开挖后拱部围岩的塑性耗散能可以判断,无论初始地应力侧压系数是多少,椭圆拱是最优的,其次是三心圆拱。 展开更多

关键词 高地应力 大型地下洞室 拱形优化 有限元 塑性耗散能

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长屿硐天“钟”形采空硐室结构特点及工程意义 被引量：1

9

作者 杨丹 胡卸文 +1 位作者 宋大各 章璇 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第3期516-523,共8页

硐室形状及围岩结构是影响硐室稳定的重要因素.以浙江温岭长屿废弃矿山"钟"形采空、无支护硐室为研究对象,在勘明采空硐室形状其围岩结构类型和岩石强度的基础上,采用FLAC有限差分方法对不同形状、不同跨高比、不同硐壁倾角... 硐室形状及围岩结构是影响硐室稳定的重要因素.以浙江温岭长屿废弃矿山"钟"形采空、无支护硐室为研究对象,在勘明采空硐室形状其围岩结构类型和岩石强度的基础上,采用FLAC有限差分方法对不同形状、不同跨高比、不同硐壁倾角的硐室围岩进行了稳定性计算与分析,结果表明:"钟"形硐室优于矩形、圆形和直墙拱硐室结构,其围岩受拉区面积最小,更能发挥岩体抗压能力强的优点;跨高比越小,围岩受拉区面积越小,硐室越稳定,跨高比≤1.33时,硐室顶部围岩不出现受拉区,对围岩稳定性比较有利;硐壁倾角对围岩受拉区面积的影响呈先减小后增大的规律,当侧墙倾角70°~80°之间时,硐室围岩受拉区面积较小,对硐室稳定性最为有利;实际勘查中发现,75%的硐室跨高比小于1.33,60%的侧墙倾角集中在70°~80°之间. 展开更多

关键词 “钟”型硐室 硐室结构 应力分布

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洞侧既有隐伏溶洞对城门洞型水工隧洞稳定性的影响研究 被引量：8

10

作者 宋战平 袁驰宇 +1 位作者 王立焘 李宁 《西安建筑科技大学学报（自然科学版）》 CSCD 北大核心 2013年第4期499-507,共9页

针对隧洞侧边不同位置的中、小尺度溶洞对城门洞型水工隧洞围岩应力、变形、塑性区以及隧洞支护结构受力特征的影响,采用有限元数值模拟方法进行了系统地数值试验.在系统数值试验基础上,根据溶洞对隧洞围岩应力、塑性区和支护结构受力... 针对隧洞侧边不同位置的中、小尺度溶洞对城门洞型水工隧洞围岩应力、变形、塑性区以及隧洞支护结构受力特征的影响,采用有限元数值模拟方法进行了系统地数值试验.在系统数值试验基础上,根据溶洞对隧洞围岩应力、塑性区和支护结构受力的影响特征,提出了溶洞影响范围划分图,将不同距离和尺寸的溶洞分为强影响溶洞、有影响溶洞和无影响溶洞等三个等级,为施工中对不同溶洞的处理提供了一定的技术支持,对我国岩溶区的隧道和地下工程建设的科学化和定量化必将起到一定的推动作用. 展开更多

关键词 水工隧洞 既有溶洞 稳定性影响 数值试验

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“钟”形采空硐室结构特征参数分析

11

作者 杨丹 胡卸文 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2017年第4期1123-1131,共9页

古人根据长期采矿经验,在长屿硐天矿区开挖形成了无柱式"钟"形硐室,并根据NS走向和SW-NE走向地形坡度不同的情况,采用不同的断面跨度,导致硐室底部呈近似椭圆形。为深入探寻长屿硐天华玄硐群与花居硐群"钟"形硐室... 古人根据长期采矿经验,在长屿硐天矿区开挖形成了无柱式"钟"形硐室,并根据NS走向和SW-NE走向地形坡度不同的情况,采用不同的断面跨度,导致硐室底部呈近似椭圆形。为深入探寻长屿硐天华玄硐群与花居硐群"钟"形硐室结构特征的科学规律,深入总结古人工程技术经验,进一步分析大型硐室群屹立千年不倒的影响因素,本文深入开展"钟"形采空硐室结构参数特征的研究,以地形坡度、硐室跨高比、硐室埋深与高度比为因素,采用FLAC进行数值模拟计算,对硐室围岩的应力以及塑性区进行了深入分析,得出了结论为:在缓坡方向,硐室跨高比宜小于1.44,硐室埋深与硐高比宜小于1.8;在陡坡方向,跨高比宜小于1.28,硐室埋深与硐高比宜小于1.8。勘查的24个硐室中有67.7%硐室符合该规律,可见古人采用了较为合理的"钟"形硐室结构形式,为洞室千年稳定奠定了良好基础。 展开更多

关键词 “钟形”硐室 结构特征 围岩应力 围岩塑性区

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水平对接采卤井腔体溶蚀形态分析 被引量：6

12

作者 周冬林 焦雨佳 +1 位作者 杜玉洁 王立东 《西南石油大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期142-148,共7页

水平对接采卤井腔体的形态无法被现有声呐检测设备直接探测,腔体形态不明是制约这类腔体改造利用的主要因素。针对这一问题,采用声呐检测技术和造腔工程技术,结合采卤井钻井工程资料、生产资料和盐层不溶物含量等资料,计算了腔体的底坑... 水平对接采卤井腔体的形态无法被现有声呐检测设备直接探测,腔体形态不明是制约这类腔体改造利用的主要因素。针对这一问题,采用声呐检测技术和造腔工程技术,结合采卤井钻井工程资料、生产资料和盐层不溶物含量等资料,计算了腔体的底坑体积,构建了水平对接井腔体的整体形态。结果表明,水平对接井腔体的溶蚀主要发生在两口井的井眼附近,形成两个类似于单井溶蚀的腔体,自由体积仅存于两口井附近,两口井之间连通部位仅有一个狭长的通道连接,腔体大部分被不溶物掩埋,整体形态呈U形。研究结果可以指导水平对接井采卤腔体的稳定性评价和改造利用方案设计,有效推动这类腔体的储气库改造利用。 展开更多

关键词 老腔 储气库 声呐检测 水平腔段 U形腔体

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地下等截面交叉洞室扩建衬砌拆除及支护方法 被引量：3

13

作者 段兆林 张搏 +2 位作者 姜晓博 杨辉 刘宁 《科学技术与工程》 北大核心 2022年第34期15291-15303,共13页

为确保存在应力集中交叉口区域、衬砌老旧失效且为素砼结构的地下深埋废弃洞室改造扩建数据中心之后继续稳定服役,依托贵阳市地下某等截面交叉洞室改扩建数据中心工程,通过有限元数值模拟、现场监测的方法研究不同衬砌拆除方案、不同支... 为确保存在应力集中交叉口区域、衬砌老旧失效且为素砼结构的地下深埋废弃洞室改造扩建数据中心之后继续稳定服役,依托贵阳市地下某等截面交叉洞室改扩建数据中心工程,通过有限元数值模拟、现场监测的方法研究不同衬砌拆除方案、不同支护体系施工的围岩位移、应力以及主钢拱架变形受力特征。结果表明:首先开挖三角交叉区域衬砌,再以三角区为界,左右对称拆除衬砌的素砼衬砌拆除方案对围岩影响最小;Y形主拱架的整体竖向位移以及内力均为最小,但拱架整体有向右侧偏移的趋势;结合上述结论,提出了一种“三角交叉区开挖,Y形主拱架先行,左右对称拆除,随拆随支接搭拱架”的衬砌拆除+支护一体化施工控制方法;数值模拟与现场监测变形趋势一致,斜长拱架拱脚钢拱架应变、围岩压力、混凝土应变最大,但皆满足工程支护要求。可见该方法满足数据中心的服役要求。 展开更多

关键词 等截面交叉洞室 衬砌拆除 Y形主拱架 数值模拟 现场监测

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金坛盐穴储气库畸形对盐腔体积影响 被引量：11

14

作者 王建夫 巴金红 王文权 《西南石油大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期105-113,共9页

金坛盐穴储气库属于层状盐岩型储气库,建设过程中经常出现腔体畸形、偏溶现象,严重降低盐腔有效体积。研究腔体畸形对盐腔体积的影响规律,并在造腔过程中加以控制,将有助于加快库容工作气形成。结合金坛盐穴储气库实际盐腔情况,分析了... 金坛盐穴储气库属于层状盐岩型储气库,建设过程中经常出现腔体畸形、偏溶现象,严重降低盐腔有效体积。研究腔体畸形对盐腔体积的影响规律,并在造腔过程中加以控制,将有助于加快库容工作气形成。结合金坛盐穴储气库实际盐腔情况,分析了腔体畸形、偏溶和底坑形状对盐腔有效体积的影响,并根据其形成原因给出了相应解决措施。结果表明,金坛盐穴储气库畸形、偏溶腔体约占总数的30%,畸形系数(11.8~90.1)×10^(-3),畸形系数越大盐层利用率越低;畸形导致横截面为椭圆形,且不同深度的腔体直径差别较大,使腔体周围盐层利用率降低;偏溶使井间矿柱宽度过低,矿柱比减小,腔体直径受限,腔体积严重降低;底坑形状可分为“V”形、“一”形、“”形、“A”形4种,其注气排卤效率依次降低,其中,“”形、“A”形最不利盐腔空间利用,严重降低储气体积。对于腔体畸形可采用的控制手段有降低排量、采用正循环、天然气阻溶回溶等技术。对于偏溶可采用预测偏溶方向合理设计井位、降低矿柱比增加腔体直径等措施。底坑畸形尚无有效控制手段和提高注气排卤措施。该研究为后期腔体形状控制和提高盐腔体积奠定了理论基础,将有助于加快金坛盐穴储气库建设速度。 展开更多

关键词 金坛盐穴储气库 畸形 偏溶 底坑形状 有效体积

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