地層結(jié)構(gòu)的案例
淺埋隧道襯砌模型地層結(jié)構(gòu)法模擬受力分析
結(jié) 論
本文對淺埋隧道襯砌結(jié)構(gòu)基于地層結(jié)構(gòu)法的有限元數(shù)值模擬和實際模型試驗結(jié)果進行對比分析，并完成了相關(guān)工作和取得如下成果：
(1)對有限元數(shù)值模擬計算結(jié)果進行提取分析，得到隧道襯砌結(jié)構(gòu)在承受豎向荷載時，拱頂內(nèi)側(cè)承受拉應(yīng)力，外側(cè)承受壓應(yīng)力。拱腳位置到直墻底位置的外側(cè)承受拉應(yīng)力，內(nèi)側(cè)承受壓應(yīng)力，拉應(yīng)力最大處出現(xiàn)在直墻與底板交接處的外側(cè)。底板中間內(nèi)側(cè)承受拉應(yīng)力，外側(cè)承受壓應(yīng)力，且在隧道加載過程中，豎向荷載加至87kPa時，底板中間內(nèi)側(cè)發(fā)生破裂。
(2)對于該直墻式淺埋隧道，試驗結(jié)果顯示在承受豎向荷載時，其底板中間內(nèi)側(cè)、拱頂內(nèi)側(cè)和左右直墻的外側(cè)承受拉應(yīng)力，而拱頂外側(cè)和直墻內(nèi)側(cè)主要承受壓應(yīng)力。且在豎向荷載加載至約90kPa時隧道的底板中間位置發(fā)生破裂，與數(shù)值模擬計算的結(jié)果較為接近。通過對有限元數(shù)值模擬計算結(jié)果與模型試驗監(jiān)測數(shù)據(jù)結(jié)果進行對比發(fā)現(xiàn)數(shù)值模擬的結(jié)果與測試結(jié)果較為一致。因此從這方面來看，基于地層結(jié)構(gòu)法的有限元數(shù)值模擬計算結(jié)果能夠具有一定的可信度，其結(jié)果能夠指導(dǎo)工程應(yīng)用。
注：計算情況設(shè)備：GPU:RTX3060
計算時間為35個小時
展開 隧道BIM模型基于達索3DEXPERIENCE平臺的數(shù)值分析研究
目前達索系統(tǒng)3DEXPERIENCE平臺中的SIMULIA模塊尚處于不斷完善中，土木行業(yè)某些需求尤其是塑性計算需求無法滿足，對于隧道地層結(jié)構(gòu)分析而言最大的障礙就是解決土體塑性參數(shù)及本構(gòu)模型的添加問題，這也是本文研究的重點。
1. 研究目標
打通基于達索系統(tǒng)3DEXPERIENCE平臺的隧道地層結(jié)構(gòu)模型數(shù)值分析流程，實現(xiàn)從BIM模型到計算模型的無縫銜接。具體研究內(nèi)容包括以下兩點：一是實現(xiàn)自動化模型塑性參數(shù)及本構(gòu)模型的添加；二是將計算過程部分流程自動化，提高建模以及仿真效率。
2 .研究內(nèi)容
2.1 添加塑性參數(shù)及本構(gòu)模型
（1）問題提出
在達索系統(tǒng)3DEXPERIENCE平臺SIMULIA模塊現(xiàn)有功能中，僅能添加材料彈性參數(shù)，無法添加地層結(jié)構(gòu)模型中的地質(zhì)塑性參數(shù)以及相對應(yīng)的本構(gòu)模型，如圖1所示，這是土木行業(yè)應(yīng)用達索系統(tǒng)3DEXPERIENCE平臺進行數(shù)值分析需要解決的首要問題。
圖1. 達索系統(tǒng)3DEXPERIENCE平臺SIMULIA模塊現(xiàn)有材料參數(shù)
（2）解決方案
達索系統(tǒng)3DEXPERIENCE平臺中的SIMULIA模塊和傳統(tǒng)ABAQUS中計算模型文件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相同，對于一些在達索系統(tǒng)3DEXPERIENCE平臺中無法實現(xiàn)的功能，可充分參考傳統(tǒng)ABAQUS計算模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，通過對達索系統(tǒng)3DEXPERIENCE平臺的計算模型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進行更改來實現(xiàn)。
（3）實現(xiàn)過程
由于BIM模型數(shù)據(jù)文件地層幾何分布繁雜，人工編輯難度非常大，在掌握文件數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上可通過應(yīng)用Python語言非常快速地開發(fā)程序?qū)崿F(xiàn)部分自動化地完成模型數(shù)據(jù)更改。
展開 ABAQUS在淺基礎(chǔ)地層結(jié)構(gòu)效應(yīng)中的應(yīng)用
一、工程背景
某工程場地為上硬下軟巖石雙層地基，上層為細砂巖，厚度5m，下層為較軟弱的砂質(zhì)泥巖，厚度35m。計算范圍為寬55m，高40m，基礎(chǔ)寬15m，高1m。分析淺基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。計算參數(shù)如下表
二、建立模型
幾何模型
2.荷載和邊界
（1）地應(yīng)力階段
（2）添加基礎(chǔ)上均布力
3.網(wǎng)格劃分
三、計算結(jié)果
地應(yīng)力平衡階段
可以看到，地應(yīng)力平衡精度滿足要求。
2.添加基礎(chǔ)上均布力階段
（1）應(yīng)力
應(yīng)力云圖像瀑布一樣，距離均布力越近，應(yīng)力越大，最大為4.387MPa。
（2）位移
總位移規(guī)律：越靠近基礎(chǔ)受力的地方，位移越大，最大值為1.912mm；隨著距離的增加，位移不斷減小。
水平位移：以混凝土基礎(chǔ)中心線為界，最下層土基左側(cè)位移向左，右側(cè)位移向右，最大值分別為-0.2616mm和0.2616mm，對稱分布。而在最上層土基上表面位移方向剛好相反。
豎向位移：靠近基礎(chǔ)附近有較大沉降，達到了1.912mm，以基礎(chǔ)為中心，距離基礎(chǔ)距離越遠，沉降越小，直至不受影響。
選取如下path，繪制應(yīng)力和豎向位移隨著path的變化曲線如下
四、結(jié)論
地應(yīng)力平衡精度滿足要求
添加基礎(chǔ)上均布力階段，應(yīng)力云圖像瀑布一樣，距離均布力越近，應(yīng)力越大，最大為4.387MPa。
總位移規(guī)律：越靠近基礎(chǔ)受力的地方，位移越大，最大值為1.912mm；隨著距離的增加，位移不斷減小。
水平位移：以混凝土基礎(chǔ)中心線為界，最下層土基左側(cè)位移向左，右側(cè)位移向右，最大值分別為-0.2616mm和0.2616mm，對稱分布。而在最上層土基上表面位移方向剛好相反。
豎向位移：靠近基礎(chǔ)附近有較大沉降，達到了1.912mm，以基礎(chǔ)為中心，距離基礎(chǔ)距離越遠，沉降越小
展開 這么系統(tǒng)又清新的地層結(jié)構(gòu)解說！值得珍藏！
地球的圈層結(jié)構(gòu)
地球的結(jié)構(gòu)示意圖
地球的圈層劃分示意圖
地球上的總水量示意圖
地球的生物圈的厚度示意圖
生物圈中的生物和有機體總質(zhì)量約為11.48太克（1太克=1012克），為地殼總質(zhì)量的1/105。生物數(shù)量雖然相對較少，但它卻是地球上不可缺少的重要資源，它在維護生態(tài)平衡，保護人類環(huán)境，改造地球面貌和形成各種有用物質(zhì)上起著十分重要的作用。
生物圈的生態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖
4. 巖石的循環(huán)
巖石是天然產(chǎn)出的具一定結(jié)構(gòu)構(gòu)造的礦物集合體，是構(gòu)成地殼和上地幔的物質(zhì)基礎(chǔ)。巖石是由礦物組成的。按形成的原因，可將它們分為巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖三大類，并稱巖石“三兄弟”。在地球表面，沉積巖分布最廣，但在地殼中，巖漿巖和變質(zhì)巖所占體積更大。
巖漿巖：又稱火成巖，是由地殼深處或上地幔中形成的巖漿噴出地表或侵入地殼上部后，冷卻凝固并經(jīng)過結(jié)晶作用而形成的巖石。按成因可分為：噴出巖（如：安山巖、流紋巖、玄武巖等）和侵入巖（如：花崗巖、輝長巖等）兩大類。
巖漿巖地貌
沉積巖：指由呈層堆積的松散沉積物固結(jié)而成的巖石。在地球表面，有70%的巖石是沉積巖，但就整個巖石圈算，沉積巖只占總體積的5%。
展開 
盆地結(jié)構(gòu)控制下的地層壓力-流體-儲集性協(xié)同演化及控藏作用——以東營凹陷古近系為例
圖7 東營凹陷沙三段中亞段濁積巖油藏地層壓力
-
流體
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儲集性協(xié)同演化過程
Fig.7 Co
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evolution process of pressure,fluid and reservoir property of turbidite reservoir of middle submember of Member 3 of Shahejie Formation in Dongying sag
綜合東營凹陷的盆地結(jié)構(gòu)和不同構(gòu)造帶的現(xiàn)今地層壓力、流體性質(zhì)、儲集性的歸一化結(jié)果及其協(xié)同演化與匹配關(guān)系,選取18口井,采用地質(zhì)要素歸一化方法,建立了不同構(gòu)造帶的“地層壓力-流體-儲集性”協(xié)同演化模式(圖8)。其中,陡坡帶發(fā)育“常壓/弱超壓—堿/酸—中/低孔(少量高孔)”協(xié)同演化模式,洼陷帶發(fā)育“超壓—酸性—中/低孔”協(xié)同演化模式,緩坡帶發(fā)育“常壓—弱堿/弱酸—中/高孔”協(xié)同演化模式。斷陷盆地不同構(gòu)造帶的協(xié)同演化模式與油氣充滿度具良好對應(yīng)關(guān)系(圖8)。對比地層壓力、流體性質(zhì)、儲集物性的歸一化結(jié)果和盆地結(jié)構(gòu)、油氣分布特征可以看出,盆地結(jié)構(gòu)(陡坡、洼陷、斜坡和控帶斷裂)不僅控制了斷陷盆地沉積體系類型及分布,也控制了地層壓力、流體性質(zhì)與儲集物性及其匹配模式在盆地中的位置變化[如圖8(b)中的A1點和B1點],證明了地層壓力-流體-儲集性協(xié)同演化機理的客觀性。
展開 技術(shù)鄰周報 第5期：Abaqus/MATLAB/Ansys/Comsol/LS-DYNA...
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1、淺埋隧道襯砌模型地層結(jié)構(gòu)法模擬受力分析
作者：FutureBIM
鏈接：
https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1802510
本文以地層結(jié)構(gòu)法為理論基礎(chǔ)，結(jié)合ABAQUS有限元分析軟件，建立隧道襯砌結(jié)構(gòu)模型。對淺埋隧道襯砌結(jié)構(gòu)基于地層結(jié)構(gòu)法的有限元數(shù)值模擬和實際模型試驗結(jié)果進行對比分析，并完成了相關(guān)工作和取得成果。
2、Abaqus純內(nèi)核腳本，添加到菜單欄的流程詳解
作者：阿 偉
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1802728
Abaqus二次開發(fā)做插件，往往是先開發(fā)出內(nèi)核腳本，再用RSG做對話框，這樣在Plug-ins菜單下，就可以隨時調(diào)用這個插件了。
有時，腳本中并不需要輸入?yún)?shù)，這時一般通過File - Run Scrip... 就即可運行。
然而，時間一長，這樣的腳本越來越多，還都是英文名，可能會比較亂，不太好找。
能不能把一個內(nèi)核腳本，也做成一個插件放在Plug-ins菜單欄中呢？
可以的。
3、Abaqus和franc3d疲勞裂紋擴展分析對比
作者：
靜默的無線電
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1802746
隨著高強度材料和大型結(jié)構(gòu)的廣泛應(yīng)用，一些根據(jù)靜強度設(shè)計制造的產(chǎn)品先后發(fā)生災(zāi)難性的疲勞斷裂事故。精確估算出結(jié)構(gòu)的疲勞壽命，確保結(jié)構(gòu)在服役期內(nèi)不發(fā)生疲勞失效是疲勞裂紋研究的目的。Abaqus和Franc3D均可以模擬循環(huán)載荷下的疲勞裂紋擴展行為，本文對兩者的模擬結(jié)果進行了對比分析。
展開 鉆孔管理器創(chuàng)建邊坡剖面(Borehole Manager)---地層插值
當連接鉆孔之間地層時，需要考慮地層的起伏和變化，尤其是處理地層的"尖滅"，巖土工程勘察畫剖面圖時使用的是經(jīng)驗估計，通常使用1/2或1/4的外推法連接地層，取決于鉆孔之間的距離和地層的變化情況。
本文討論了二維鉆孔管理器創(chuàng)建邊坡剖面的方法，著重強調(diào)了地層插值。
2 地層剖面
3D鉆孔管理器共有9種插值方法，2D鉆孔管理器共有3種插值方法。顯然，對于地形復(fù)雜或土層性質(zhì)變化較大的地層來說，不能完全依靠計算機自動生成，在某些情況下推出的模型是錯誤的。為了使用鉆孔管理器，首先需要在Analysis > Project Settings > Soil Profile中進行設(shè)置，如下圖所示。
Soil Profile的作用是定義材料邊界，以此作為基礎(chǔ)模板，使用Boundaries > Add External Boundary，在此基礎(chǔ)上使用Boundaries > Add External Boundary產(chǎn)生邊坡模型，也可以在此基礎(chǔ)上手動增加材料邊界Boundaries > Add Material Boundary。
插值方法有三種:
(1) Linear：線性插值的數(shù)學(xué)假設(shè)是Kriging方法，線性插值有明顯的缺點，當?shù)貙幼兓^大而且鉆孔間距較大時，在時間和費用允許的情況下，應(yīng)當補充鉆孔；
(2) Thin-Plate Spline：樣條插值從數(shù)學(xué)的意義上比線性插值的推斷更準確，但是地層結(jié)構(gòu)不是嚴格遵循數(shù)學(xué)理論的。
(3) Inverse Distance：逆向距離插值的假設(shè)是相互靠近的事物比相距較遠的事物更相似，根據(jù)每個數(shù)據(jù)點與樣本點的距離來加權(quán)。這個概念在機器學(xué)習中廣泛使用，在過去我們作的大量自然語言處理研究都是基于這種概念發(fā)展起來的。
可以看出，在邊坡穩(wěn)定性影響范圍內(nèi)，插值方法影響著安全系數(shù)。
展開 隧道襯砌分析在abaqus中的實現(xiàn)
本文將用荷載-結(jié)構(gòu)計算模型對襯砌進行分析，襯砌兩側(cè)作用著水平土壓，上方作用垂直土壓力，如下圖：
水平土壓：
垂直土壓：
梁截面方向：
地彈簧：
節(jié)點和單元：
荷載考慮兩種組合：①1.5自重+1.8水平土壓+1.4垂直土壓 ②1.5自重+0.9水平土壓+1.4垂直土壓
結(jié)果：
工況1軸力：
工況2軸力：
工況1彎矩：
工況2彎矩：
由于這種分析方法沒有考慮支護結(jié)構(gòu)和地層的共同作用，所以分析結(jié)果通常比地層-結(jié)構(gòu)計算模型偏與安全。
來源：有限元
難難難難難難難難！高黎貢山隧道到底有何難？
高黎貢山是地球終于穩(wěn)定下來、各類物種大爆發(fā)的寒武紀就出現(xiàn)在海平面以上的陸地，除了個別物種初步形成、在地球表面零星出露的幾處上古時代的神仙地層，相當于盤古開天辟地以后，仍然在世的地球最長者，經(jīng)歷了地質(zhì)學(xué)上所說的聯(lián)合古陸形成、聯(lián)合古陸解體的全過程。尤其是劇烈的巖漿活動導(dǎo)致的聯(lián)合古陸解體，高黎貢山像一個老人搖搖晃晃的被年輕地層拱著上升，好不容易穩(wěn)定，板塊活動最為激烈的亞歐板塊和印度洋板塊的碰撞又把處在碰撞中心附近的高黎貢山這個老人又不停折騰到現(xiàn)在。
隧道穿越的花崗巖是生命形成后第一期巖漿劇烈活動時期出現(xiàn)的，寒武紀及后續(xù)的地層像帽子一樣壓在其頭上，下面又被后面的巖漿活動形成的地層不斷的侵入、上抬，青藏高原的崛起引起的地震、地層錯動又把隧道區(qū)域的花崗巖不停揉搓、沖擊，地下熱水也不斷上涌侵蝕，最終，高黎貢山隧道的花崗巖就不像其他地區(qū)的那樣完整、堅硬，變的非常破碎，局部甚至成了砂粒，形成極度破碎且不均勻的花崗巖。地層局部破碎在地質(zhì)學(xué)上叫差異風化，高黎貢山隧道TBM施工恰恰穿越這個地層。采用了多重物理探測、鉆孔探測，甚至施作一個平行的小隧道來為“彩云號”TBM探測地質(zhì)的情況下，依然難以準確判斷前方地質(zhì)，主要原因就是地層的差異風化。比如物理探測，大部分的物理探測是靠接收分析被地層結(jié)構(gòu)面反射回來的地震波參數(shù)來對前方地質(zhì)進行判斷的，巖體均一地層地層結(jié)構(gòu)面貫穿隧道，反射信號統(tǒng)一，易于判斷。而差異風化地層，在同一個位置反射的信號參數(shù)不統(tǒng)一，有大有小，給地質(zhì)預(yù)報技術(shù)人員帶來干擾，造成物理探測準確度大幅下降。鉆孔探測也一樣，鉆孔鉆到不良地質(zhì)體位置還好，沒鉆到的話就會給一個假的預(yù)報結(jié)果，又不能幾十公里的隧道施工，天天把TBM停下來周邊一圈全環(huán)鉆探，那么隧道不知道什么時候才能打通！
展開 基建重器須有“中國芯”——記國產(chǎn)超大直徑盾構(gòu)機研發(fā)團隊
“就好比不能用切肉的刀去劈柴，同樣，也不能用劈柴的刀去切肉，地層結(jié)構(gòu)不一樣，就要用不一樣的刀具。”中鐵裝備原董事長李建斌說。
2010年，李建斌帶領(lǐng)團隊根據(jù)重慶的泥巖地質(zhì)情況，提出“硬巖盾構(gòu)”的全新理念：配置個性化渣土改良系統(tǒng)，防止泥巖掘進過程中泥餅的產(chǎn)生；針對硬巖掘進中產(chǎn)生的高溫現(xiàn)象，設(shè)計配置噴水降溫系統(tǒng)；針對敞開式掘進情況下螺旋輸送機的排渣情況，對螺旋輸送機結(jié)構(gòu)采取特殊設(shè)計，有效保證出碴效率……
“量身定做，非常實用！”李建斌說，最終驗收順利通過。
成都平原，沃土之下，砂石遍布，是地下隧道施工中難度最大的地區(qū)之一。2012年以前，在四川成都施工的都是國外品牌的盾構(gòu)機。
王杜娟偏不服氣，她認為國產(chǎn)盾構(gòu)機一樣可以。為此，她和她的團隊對成都地鐵施工條件進行了深入的專業(yè)分析和數(shù)據(jù)調(diào)研，并根據(jù)成都無水砂卵石的地質(zhì)條件，在刀盤中心加了高壓噴水，徹底解決了堵倉的問題。最終國產(chǎn)盾構(gòu)機在掘進速度、穩(wěn)定性、實用性，以及材料的消耗、故障率等方面，不僅比國外產(chǎn)品出色，還提前一個月完成了任務(wù)。
“解決‘卡脖子’技術(shù)問題，人才的培養(yǎng)與建設(shè)非常重要。”王杜娟表示，只要沉下心來，抱著堅定的信念，實現(xiàn)從“追趕”到“并跑”甚至“領(lǐng)跑”，并非沒有可能。
“把核心技術(shù)牢牢掌握在自己手中。”
展開 120個巨型鋼圓桶扎進深海，港珠澳大橋人工島這樣建成
所以，中國工程師提出了一個大膽的構(gòu)想——用鋼圓筒做人工島防護結(jié)構(gòu)。這個方案不僅可以大大減少船機及海上作業(yè)的時間，大圓筒還有良好的穩(wěn)定性和止水性能，為后續(xù)工作提供了一個穩(wěn)定的環(huán)境。
方案定了，但是加工制造出這些大塊頭、然后從生產(chǎn)基地運到現(xiàn)場、最后沉入海底，都需要新思路。
（二）鉆機、駁船...精細化勘探的利器
把鋼圓筒打入海底，首先需要摸清海底地質(zhì)情況。同樣，筑島、海底沉管的安裝，首先要搞清楚地層結(jié)構(gòu)，精確了解海底的詳細情況，這就要經(jīng)過精細的勘探。
翻開島隧工程地質(zhì)勘查圖紙，密密麻麻的標注著170多個鉆孔，400多個測試孔（CPTU孔）。每個孔都需要船舶駐位、鉆探測試、取樣分析等多個環(huán)節(jié)。中國工程師研制了5臺國內(nèi)首創(chuàng)的帶波浪補償器的鉆機，其波浪補償系統(tǒng)極大提高了海上鉆探及取樣的精確性和安全性，在惡劣海洋天氣下仍然能夠取得高標準的鉆探數(shù)據(jù)。同時，他們研制了國內(nèi)領(lǐng)先的勘察專用鉆探平臺，這一設(shè)備大大提高了勘探成果精度。
在鉆探、取樣、運輸、分析的全過程中，不能改變土質(zhì)的分層分布等原來面貌，只有這樣，才能精確了解地質(zhì)情況，專業(yè)術(shù)語叫“不擾動原土”。
經(jīng)過不斷精細化的勘探，2011年1月，島隧工程首批設(shè)計圖紙?zhí)峤弧? （人工島斷面圖）
（三）制造8臺振動錘，吊起下沉鋼圓管的“大錘”
鋼圓管直徑22米，最高50.5米，一共120個。把它們打入深海，需要有足夠能量的“大錘”。所以，工程師們“中西合璧”共同打造了8臺振動錘，而且工期只有90天。
這個前所未有的龐然大物，決不是簡單的振動錘組拼，而是多項中美高端制造業(yè)優(yōu)勢融合。整個振沉系統(tǒng)中，振動錘、同步裝置、動力站、液壓油管、液壓夾頭等從美國引進，共振梁、吊架等則由中國企業(yè)制造。
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Surpac 6.X顯式3D地質(zhì)建模 ￥10
無法用三維地質(zhì)現(xiàn)象（如地層、結(jié)構(gòu)和地勢）表示構(gòu)成了空間信息的損失和扭曲。通過使用 3D 建模和可視化技術(shù)，可以理解和直接表達身體和地質(zhì)環(huán)境3D.3D地質(zhì)建模可以：有效地可視化巖石和時間地層單元的幾何形狀，以定義和控制建模所需的巖石特性的空間分布和擴散。建立地理對象之間的空間和時間關(guān)系，確定地理對象內(nèi)部組成的變化，了解構(gòu)造力的位移或扭曲，以及流體流經(jīng)巖石單元。無論您是地質(zhì)學(xué)家、采礦工程師還是活躍于采礦業(yè);掌握 3D 地質(zhì)建模技術(shù)將被證明是有很大幫助的，無論是推動您的職業(yè)生涯還是使您的簡歷具有競爭力。因為在當前所有采礦項目中，地質(zhì)建模都是必不可少的步驟，但只有少數(shù)人知道如何做好它。在這個綜合課程中，我們將幫助您學(xué)習和掌握 3D 地質(zhì)建模。我們將使用 Surpac，這是采礦業(yè)最好的軟件之一，它以其結(jié)果的可靠性、圖形界面的強大功能和執(zhí)行速度而著稱。我們將逐步向您展示：如何從 Excel 中記錄的鉆探數(shù)據(jù)在 Surpac 中創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫，如何在 3D 中顯示和作鉆孔，如何繪制截面并將礦化帶數(shù)字化，如何在 3D 中可視化礦床，確定其形狀和體積以及如何設(shè)計露天礦的坑。
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感興趣
展開 聲學(xué)在科學(xué)技術(shù)中的十大作用（上）
因此，利用超聲波能探測物質(zhì)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)（缺陷和不均勻分布）等。目前，利用各種超聲探傷儀可以對各種機械零部件，包括航空、航天飛機機殼及發(fā)動機零部件等進行無損檢測，也可用于對裝載核反應(yīng)物質(zhì)的容器、輸油和輸氣管道以及鍋爐等壓力容器進行無損檢測等。
另一方面，超聲顯微鏡可用于微米量級的微觀結(jié)構(gòu)或缺陷的研究和探查，可以研究材料和微型器件的介觀特性和結(jié)構(gòu)。近年來，在電子顯微鏡、隧道顯微鏡及原子力顯微鏡基礎(chǔ)上發(fā)展的電子聲顯微鏡、隧道聲顯微鏡及調(diào)制力顯微鏡等新型顯微鏡成像系統(tǒng)，更將聲成像分辨率提高到納米量級，從而有可能在原子尺度的量級上研究材料的表面和亞表面結(jié)構(gòu)。
超聲技術(shù)還可用于測量流體的流速、流量、粘度、溫度及液位等。因此也是一種重要的測量技術(shù)。
近年來，由于激光技術(shù)的飛速發(fā)展，利用激光脈沖激發(fā)超聲波成為當前的研究熱點之一。激光脈沖可以非接觸式地在凝聚態(tài)物質(zhì)中激發(fā)超聲波，從而可以實現(xiàn)遙感遙測的任務(wù)。同時，由于激光束可以聚焦，因而可以對小尺寸材料進行激光超聲研究。
3、光聲學(xué)與激光超聲
當強度調(diào)制的激光束照射于物質(zhì)（包括氣體、液體和固體）時，物質(zhì)吸收光能而產(chǎn)生熱，周期性熱流使周圍的介質(zhì)熱脹冷縮而激發(fā)聲波，這種將光能轉(zhuǎn)化為聲能的現(xiàn)象稱為光聲效應(yīng)。其中間過程為熱能的轉(zhuǎn)換和傳遞的過程，因此亦稱熱波。
由于光聲效應(yīng)與物質(zhì)的光學(xué)、熱學(xué)、力學(xué)等性質(zhì)以及幾何結(jié)構(gòu)有關(guān)，因此測定光聲信號可以檢測物質(zhì)的宏觀、介觀乃至微觀特性和結(jié)構(gòu)等。利用光聲效應(yīng)研究、分析和檢測物質(zhì)的方法即為光聲熱波技術(shù)。通常有光聲譜儀用于成分和能級結(jié)構(gòu)分析，以及光聲顯微鏡用于空間結(jié)構(gòu)分布的檢測。
另一方面，有關(guān)材料的光學(xué)、電學(xué)等性質(zhì)的研究已有大量的工作，但有關(guān)熱學(xué)性質(zhì)的研究則為數(shù)甚少，原因主要是缺乏有效的測試手段。
展開 合成孔徑聲納技術(shù)在海底管道探測中的應(yīng)用進展
牟健等將SHADOWS合成孔徑聲納系統(tǒng)與EdgeTech2400側(cè)掃聲納、SeaBat8150深海多波束系統(tǒng)和SIS-3000深拖系統(tǒng)(拖體包括高分辨率測深側(cè)掃聲納和淺地層剖面儀)進行了海上對比試驗[13-14]。結(jié)果表明，SAS在圖像分辨率、成圖效果、對目標物定位精度和圖像鑲嵌效果等方面均優(yōu)于傳統(tǒng)側(cè)掃聲納，深海多波束系統(tǒng)可以獲取精度很高的大范圍水深數(shù)據(jù)，但在地形地貌的分辨率探測方面沒有優(yōu)勢[14];SAS的測量精度和分辨率比深拖高，但深拖可以探測海底以下的淺地層結(jié)構(gòu)，而試驗使用的SAS則沒有這個功能[13]。實際工作時，往往需要先進行多波束測量，了解工作海域的海底地形地貌，再選擇合適的設(shè)備進行精細測量[15-16]。
2013年起國家海洋局北海海洋技術(shù)保障中心聯(lián)合蘇州桑泰海洋儀器研發(fā)公司等12家單位開展了海洋公益性行業(yè)科研專項“海底管道探測技術(shù)集成及風險評估技術(shù)研究與示范應(yīng)用”項目的研究工作，擬建立一套以雙頻合成孔徑聲納技術(shù)為主的多功能高效海底管道和地形地貌探測系統(tǒng)，實現(xiàn)對海底管道的高效、高分辨率探測。
四、SAS 在實際應(yīng)用中存在的問題
從SAS成像原理來看，SAS是將勻速運動的小尺寸基陣等效為大尺寸基陣以提高目標方位分辨率的，其成像模型包括三方面的假設(shè)：①忽略介質(zhì)擾動，聲速保持恒定，信號沿一條直線傳播，傳播延時正比于目標距平臺的距離;②假定每個目標的復(fù)反射率穩(wěn)定，不隨視角不同而改變;③假定SAS平臺在發(fā)射和接收信號時是靜止的[6]。
然而，實際應(yīng)用時，這種成像方式受到載體運動軌跡誤差及介質(zhì)起伏的嚴重影響[4，6]。首先，風浪及船舶操縱等因素會造成拖體偏離理想直線航跡，由于運動誤差而對SAS成像產(chǎn)生影響。其次，SAS要想獲得較高分辨率和較遠作用距離，就必須降低載體速度，但低速又很難保證SAS載體沿航跡前進。
展開 基于ANSYS的PCB電磁兼容仿真案例
仿真結(jié)果分析
(1) 電源層和信號走線之間有地層時的噪聲耦合
電源與信號同時參考同一地層，頂層是電源層，第2層是地層，第3層是信號層，第4層是地層，電源層以第2層為參考，信號層以第2層和第4層作為參考，如圖2-3所示。
其結(jié)果分別如圖2-4至圖2-6所示。
圖2-3 建模
圖2-4 電源端S11/S12
注 : 當耦合度為O時，仿真結(jié)果會出現(xiàn)沒有任何數(shù)據(jù)。原因是耦合度太低，無法顯示。
(2) 存在過孔，無回流
電源與信號不在同一層，但是電源與信號同時參考同一地層。具體層疊結(jié)構(gòu)如圖2-7所示。
圖2-5 信號端S11/S12
圖2-6 表面電流分布
圖2-7 建模
頂層是電源層，第2層是地層，第3層是信號層，第4層是地層。
電源層以第2層為參考，信號層以第2層和第4層作為參考。
放置沒有回流的接地孔。在信號線附近放置接地過孔，由于信號和電源并不通過過孔進行傳輸，所以接地孔不作為信號和電源的回流孔，其分析結(jié)果分別如圖2-8至圖2-10所示。
(3) 放置異側(cè)回流過孔
電源線和信號線不在同一層，部分電源線與信號線同時參考同一地層。具體層疊結(jié)構(gòu)描述如下。
圖2-8 電源端S11/S12
圖 2-9 信號端S11/S12
圖2-10 表面電流分布
頂層/底層是電源層，通過過孔連接，第2層是地層，第3層是信號層，第4層是地層，第11層是地層。電源層以頂層/底層為參考，信號層以第2層和第4層作為參考。如圖2-11所示，注意電源線分布在信號線兩側(cè)。
放置回流的電源孔。由于兩層電源通過過孔連接，所以電源會流過過孔，因此，電源的返回電流一定在過孔附近形成回流。其分析結(jié)果分別如圖2-12和圖2-13所示。
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