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原煤微生物产气过程的有限元模拟（英文）

计算力学学报 2016年第4期33卷 637-642页

作者：邢会林昆士兰大学地球科学计算中心

简要介绍了我们近年来基于有限元法开展的地学计算研究新进展,重点在于原煤裂隙介质中微生物反应与流体流动耦合过程的数学模型及其在模拟微生物产气过程中的应用。原煤微生物产气过程包括以下四个主要阶段:水解,酸化,有机酸和醇类降解... 详细信息

简要介绍了我们近年来基于有限元法开展的地学计算研究新进展,重点在于原煤裂隙介质中微生物反应与流体流动耦合过程的数学模型及其在模拟微生物产气过程中的应用。原煤微生物产气过程包括以下四个主要阶段:水解,酸化,有机酸和醇类降解为乙酸,最后生成甲烷。该生化反应的主要成分是固态的煤和微生物,液态的降解煤、中间产物、醋酸和水,以及气态的CH4和CO2。基于质量守恒定律,导出了描述原煤微生物产气耦合过程的偏微分方程,在有限元软件PANDAS平台基础上求解,并应用于模拟和分析原煤中微生物产气过程。数值模拟结果表明了本文提出的算法的有效性。

关键词：生物产气原煤生化反应-流动耦合有限元地学计算

地震发生过程的有限单元法模拟--以苏门答腊俯冲带上的大地震为例

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地球物理学报 2008年第2期51卷 460-468页

作者：朱守彪邢会林谢富仁石耀霖中国地震局地壳应力研究所北京100085 Earth Systems Science Computational Centre(ESSCC) The University of QueenslandSt．LuciaQLD 4072Australia 中国科学院研究生院计算地球动力学重点实验室北京100049

地震预报由目前的经验预报走向物理预报,数值模拟地震过程是其中的关键.文中应用统一的数学公式表述了速率相关的摩擦接触中黏着(sticking)和滑移(sliding)这两种不同的运动状态;有限元计算中采用静力显示的时间积分方法,基于R最小策略... 详细信息

地震预报由目前的经验预报走向物理预报,数值模拟地震过程是其中的关键.文中应用统一的数学公式表述了速率相关的摩擦接触中黏着(sticking)和滑移(sliding)这两种不同的运动状态;有限元计算中采用静力显示的时间积分方法,基于R最小策略,控制时间步长以保持力学状态变化稳定,从而保证有限元计算过程平稳、收敛.以2004年发生过Mm=9.3特大地震的苏门答腊俯冲带为例,模拟了俯冲带上俯冲板片与上伏板块之间的闭锁、解锁、滑动到再闭锁这一准周期性过程,即地震的孕育、发生过程.计算结果表明,俯冲带上具有较大尺度、介质均匀、摩擦系数相同的区域是产生大规模、大幅度整体突然滑动(即大地震)的条件;模拟的苏门答腊俯冲带上的大地震在时间上有准周期性,空间上有迁移特征,破裂由深部向浅部进行;此外,俯冲带的几何特征对大地震的震源位置有很大的影响.

关键词：有限单元摩擦接触地震苏门答腊俯冲带

集科研—管理—发明于一身的“超塑”专家——记中青年专家海锦涛高级工程师

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机械工程师 1993年第5期 2-3页

作者：邢会林

海锦涛,1939年5月生。1963年毕业于哈尔滨工业大学压力加工专业,是当年1000多毕业生中几位特优毕业生之一,被择优分配到原一机部最权威的研究机构——机械及工艺科学研究院。随着该机构的变迁,他从

关键词：专家王仲仁委员会锦涛同志超塑性超范性力学性能超塑成形学术讨论会

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断裂两盘岩性差异对汶川地震的影响

地球物理学报 2012年第11期55卷 3634-3647页

作者：姚琪邢会林徐锡伟张微活动构造与火山重点实验室中国地震局地质研究所北京100029 中国地震台网中心北京100045 Earth Systems Science Computational Centre(ESSCC) The University of Queensland 国土资源厅航遥中心北京100083

岩性差异导致层间变形差异是常见的构造变形现象.龙门山断裂带中段北川—映秀断裂虹口至清平段,断裂上盘为坚硬的前震旦系褶皱基底,下盘则为软弱的前陆盆地沉积物,两者之间具有较大的岩性差异.本文利用基于R-minimum的有限元算法对在一... 详细信息

岩性差异导致层间变形差异是常见的构造变形现象.龙门山断裂带中段北川—映秀断裂虹口至清平段,断裂上盘为坚硬的前震旦系褶皱基底,下盘则为软弱的前陆盆地沉积物,两者之间具有较大的岩性差异.本文利用基于R-minimum的有限元算法对在一个地震复发间隔内的断层活动进行非线性摩擦接触模拟.计算结果显示,上下盘泊松比的差异则对断层破裂时间及快体变形影响不大,但不同的泊松比条件下断层的破裂过程略有不同,而上下盘杨氏模量的差异能够延迟断层的破裂时间,延长破裂过程,扩大地震复发间隔,且扩大了下盘深度10km以上和10km以下地层变形的差异.双断坡构造能够通过深部的应力分解来削弱断层下盘深度10km以上的变形,但是在上下盘岩性一致的情况下,双断坡构造推迟了主断层的滑动时间,延长了破裂过程,而在强硬上盘和软弱下盘共存的条件下,发育于软弱下盘的次级破裂并不能对主断层的破裂时间和破裂过程造成较大影响.北川—映秀断裂上盘强硬的彭灌杂岩和下盘软弱的含碳沉积地层对汶川地震双断坡式破裂的生成具有重要的促进作用.

关键词：龙门山断裂带汶川地震杨氏模量泊松比摩擦接触

利用非线性摩擦有限元方法计算大凉山次级块体及其周边地区地震危险性

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地震地质 2018年第1期40卷 171-185页

作者：姚琪邢会林徐锡伟张微刘杰中国地震台网中心北京100045 School of Earth Sciences the University of QueenslandQLD 4072Australia 中国地震局地质研究所活动构造与火山重点实验室北京100029 浙江国时卫星科技有限公司杭州311113

大部分地震是在复杂的物性条件下,应力不均匀加载作用下断层活动的结果,还受到断层结构和断层相互作用的影响,导致地震中长期预测研究中常用的"地震空区"理论出现误差。断层的摩擦行为可以体现断层的不均匀破裂过程,文中尝试将非线性摩... 详细信息

大部分地震是在复杂的物性条件下,应力不均匀加载作用下断层活动的结果,还受到断层结构和断层相互作用的影响,导致地震中长期预测研究中常用的"地震空区"理论出现误差。断层的摩擦行为可以体现断层的不均匀破裂过程,文中尝试将非线性摩擦有限元方法应用到区域地震危险性评价中,模拟计算了大凉山次级块体及周边地区主要断层的摩擦行为,将断层节点破裂与7级以上历史地震的时空演化进行对比。结果表明,模拟所得的断层破裂与历史地震对应较好,且在地震震级、地震破裂顺序上都有良好表现。模拟结果还显示,小江断裂和则木河断裂有可能是后续地震危险性较强的地区,在更长的时间内,大凉山断裂和安宁河断裂具有发生中等强度地震的可能,鲜水河断裂的北段可能发生较大地震。

关键词：非线性摩擦地震危险性大凉山历史地震

青藏高原东缘变形机制的讨论：来自数值模拟结果的限定

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地球物理学报 2012年第3期55卷 863-874页

作者：姚琪徐锡伟邢会林张微高翔中国地震局地质研究所国家地震活动断层研究中心北京100029 Earth Systems Science Computational Centre(ESSCC) School of Earth SciencesThe University of QueenslandSt.LuciaQLD 4072.Australia 国土资源厅航遥中心北京100083 浙江大学地球科学系杭州310027

青藏高原东缘的地壳结构是两种主流青藏高原隆升模式争辩的焦点之一.中下地壳流曾经被认为是高原东缘隆升的主要构造驱动力,但是中上地壳之间低阻低速层的发现及其与2008 MS8.0汶川地震良好的对应关系表明,高原东缘具有向东刚性挤出的... 详细信息

青藏高原东缘的地壳结构是两种主流青藏高原隆升模式争辩的焦点之一.中下地壳流曾经被认为是高原东缘隆升的主要构造驱动力,但是中上地壳之间低阻低速层的发现及其与2008 MS8.0汶川地震良好的对应关系表明,高原东缘具有向东刚性挤出的可能性.然而大部分关于龙门山断裂的数值模拟仍建立在下地壳流的基础上,仅将低阻低速层作为断裂的延续或是弱化地壳物性参数的软弱层,而非能够控制块体滑动的"解耦层",也没有考虑到刚性块体变形中的断裂相互作用.本文建立了包含相互平行的龙门山断裂与龙日坝断裂的刚性上地壳模型,用极薄的低阻低速层作为块体滑动的解耦带,采用速率相关的非线性摩擦接触有限元方法,基于R最小策略控制时间步长,计算了在仅有侧向挤压力作用下,低阻低速层对青藏高原东缘的刚性块体变形和断裂活动的作用.计算结果显示,低阻低速层控制了刚性块体的垂直变形和水平变形分布特征.在侧向挤压力的持续作用下,在低阻低速层控制下的巴颜喀拉块体能够快速隆升,而缺乏低阻低速层的四川盆地隆升速度和隆升量均极小,隆升差异集中在龙门山断裂附近,使其发生应力积累乃至破裂.龙日坝断裂被两侧的刚性次级块体挟持着一起向南东方向运动,但该断裂的走滑运动分解了绝大部分施加在块体边界上的走滑量,使得相邻的龙门山次级块体的走滑分量遽然减少,也使得龙门山断裂表现出以逆冲为主,兼有少量走滑的运动性质.本文所得的这些计算结果显示了在缺乏中下地壳流,仅在低阻低速层解耦下刚性块体隆升过程及相关断裂活动,提供了青藏高原东缘刚性块体挤出的可行性,为青藏高原东缘隆升机制的研究讨论提供了重要依据.

关键词：青藏高原东缘低阻低速层有限元龙门山断裂龙日坝断裂

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华南南岭地区石英脉型钨矿床蚀变晕形成机制

地质通报 2019年第9期38卷 1556-1563页

作者：刘向冲邢会林张德会中国地质科学院地质力学研究所北京100081 中国地质科学院地质力学研究所动力成岩成矿实验室北京100081 自然资源部古地磁与古构造重建重点实验室北京100081 澳大利亚昆士兰大学布里斯班4072 中国地质大学(北京)地球科学与资源学院北京100083

中国地质工作者在20世纪80年代已发现南岭地区许多石英脉型钨矿床的蚀变晕宽度随深度递减,然而这一蚀变特征的形成机制至今仍未得到较好的解释。通过模拟热液运移和硅从裂隙带向邻近围岩的扩散过程,发现流体温度和围岩孔隙度是影响石英... 详细信息

中国地质工作者在20世纪80年代已发现南岭地区许多石英脉型钨矿床的蚀变晕宽度随深度递减,然而这一蚀变特征的形成机制至今仍未得到较好的解释。通过模拟热液运移和硅从裂隙带向邻近围岩的扩散过程,发现流体温度和围岩孔隙度是影响石英脉型钨矿床蚀变特征的重要变量。高温和高孔隙度会加速硅从裂隙向邻近围岩扩散,从而形成较宽的蚀变。在围岩孔隙度均一分布的情况下,由于深部温度高于浅部,深部围岩蚀变宽于浅部蚀变。围岩孔隙度随深度递减会抵消温度对硅扩散速率的影响,使深部围岩形成较窄的蚀变。围岩孔隙度随深度递减可能是形成石英脉型钨矿床蚀变宽度随深度减小的有效机制。前人将钨矿蚀变特征归因于岩浆热液过渡性流体不均一的物理性质,该研究为这一科学问题提供新的解释。

关键词：钨矿蚀变晕热液运移孔隙度扩散系数南岭

共轭断层系统的非线性有限元模拟与震群模型讨论

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地震地质 2015年第2期37卷 598-612页

作者：郭婷婷徐锡伟邢会林于贵华山东省工程地震研究中心济南250021 山东省地震局济南250014 中国地震局地质研究所活动构造与火山重点实验室北京100029 Earth Systems Science Computational Centre(ESSCC) University of QueenslandSt Lucia QLD 4072Australia

采用断层摩擦接触的非线性有限元模拟方法,对单断层与交叉断层2种断层模型分别进行数值模拟计算对比,结合中国大陆双震或震群型地震孕育发生的构造条件对共轭断层系统的孕震与发震机理进行了讨论与分析。断面滑动摩擦机制较好地解释了... 详细信息

采用断层摩擦接触的非线性有限元模拟方法,对单断层与交叉断层2种断层模型分别进行数值模拟计算对比,结合中国大陆双震或震群型地震孕育发生的构造条件对共轭断层系统的孕震与发震机理进行了讨论与分析。断面滑动摩擦机制较好地解释了共轭断层由闭锁状态进入发生地震的滑动状态的过程,共轭断层系统会交替地发生失稳事件,验证了2组共轭断层系统构成的地震模型的滑动习性。其数值模拟与讨论分析结果可为共轭断层发育区的地震监测预报提供科学依据。

关键词：共轭断层系统地震构造模型摩擦接触非线性有限元模拟

2015年尼泊尔地震三维发震构造及地震危险性研究

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地球物理学报 2018年第6期61卷 2332-2343页

作者：姚琪徐锡伟邢会林程佳江国焰马未宇刘杰杨文中国地震台网中心北京100045 中国地震局地质研究所活动构造与火山重点实验室北京100029 Earth Systems Science Computational Centre(ESSCC) The University of Queensland 香港中文大学理学院香港999077

2015年4月25日尼泊尔M_W7.8地震发生在喜马拉雅造山带上,人们普遍认为该地震不足以释放该造山带上累积的能量,但对该地区后续地震危险性评价多基于二维或是假三维的形变反演计算结果.本研究从2015年尼泊尔地震主震与其最大余震M_W7.3地... 详细信息

2015年4月25日尼泊尔M_W7.8地震发生在喜马拉雅造山带上,人们普遍认为该地震不足以释放该造山带上累积的能量,但对该地区后续地震危险性评价多基于二维或是假三维的形变反演计算结果.本研究从2015年尼泊尔地震主震与其最大余震M_W7.3地震之间的关系出发,着重分析讨论了尼泊尔地震的时间和空间的非均匀性,结合震源机制解、地壳速度结构、精定位后的余震分布及InSAR反演结果,建立了三维发震构造模型,利用非线性摩擦有限元方法,对一个地震周期内断层摩擦行为和块体变形进行了模拟,将计算结果和地表同震形变、形变反演的同震破裂、历史地震时空演化进行对比,在确认该三维模型可靠性的基础上,讨论了该地区后续地震的可能位置,认为在1934年比哈—尼泊尔M_W^8.1地震以东区域,还存在发生大地震的可能,在最大余震M_W7.3地震东南部位,还存在发生中大地震的可能.

关键词： 2015尼泊尔地震三维模型走向不均匀非线性摩擦有限元方法地震危险性