基于时频域极化滤波的勒夫型槽波提取

矿井槽波地震勘探数据中,含有多种类型地震波,包括线性极化的纵波、横波、勒夫型槽波和椭圆极化的瑞利型槽波。由于槽波频散现象严重,不同类型槽波互相重叠,在地震记录上难以区分,合理地进行波场分离是槽波数据处理的重要环节。根据不同类型槽波振动极化特征,提出基于S变换的时频域自适应协方差矩阵极化滤波方法;在时频域中,针对槽波水平双分量信号建立自适应协方差矩阵;利用矩阵对应特征值和特征向量,计算椭圆率和方位角参数来描述槽波极化振动特征;依据极化参数建立极化滤波函数,对槽波地震信号进行波场分离。经过理论合成信号和实际数据测试表明,该方法可以有效地从槽波地震记录中提取出勒夫型槽波,避免其它类型地震波在槽波数据处理过程中产生的干扰,为槽波地震勘探数据处理提供新的技术手段。      

VTI介质中井间地震三分量数据的波场特征

用波动方程的有限差分数值解法,模拟了井间地震观测到的VTI介质中传播的波场,合成井间地震共炮点的三分量记录,对比识别了野外实际井间地震三分量观测记录上的快纵波、慢纵波、快横波和慢横波,分析了各类波的传播速度和偏振特性,为井间地震数据的波场分离、不同类型波场的成像以及纵横波和快慢波的联合解释提供依据。      

面波多模频散曲线的敏感性及特征分析

面波勘探现在已经被广泛应用于工程选址及地震安全评价等方面,但其大多是针对Rayleigh波的应用,对Love波的关注较少.针对面波信息中的两种主要成份Rayleigh波和Love波对速度递增模型和存在低速层模型进行多模频散曲线的敏感性和特征分析,得到了多模式波对半空间介质模型和多层介质的响应特征,而且还对其基模式波和高模式波在高频和低频上的速度趋势进行了分析,细化了高频时的多模式波的理论最低速,得出了一些具有普遍性的结论,并为面波信息的综合利用提供了有力支持.     

Love型槽波透射记录的频域合成算法

利用射线追踪对网格化的二维模型进行走时计算,在频率域对Love型透射槽波记录进行了合成。在考虑了频散、吸收衰减等对波场振幅、相位影响的基础上,对含薄煤带模型的透射槽波理论记录进行了频域合成,并进行了波场特征分析。结果表明:频域合成的槽波透射记录在时间、频散特征、能量等属性上与理论分析一致,且与三维弹性波波动方程模拟的基阶Love型槽波波场特征相似,但频域合成算法的计算速度快1~2个数量级。     

综采工作面随采地震的采煤机震源模拟

为了分析以采煤机作为震源接收到的随采地震数据的波场特征,从正演模拟的角度出发,通过将采煤机截割方式及滚筒的受力情况转换为震源力函数的形式,以不同时间不同位置的荷载分布作为震源对波动方程进行加载,采用高阶交错网格有限差分法对波动方程进行求解,得到正演单炮数据。最终,数值模拟得到的随采地震数据显示出,采煤机震源激发的波场中,横波能量占据主导地位,纵波能量较小,且在高频数据中,y分量上有明显的槽波存在,其极化特征显示出该槽波为Love型槽波。最终,模拟数据与实际采集的y分量数据对比表明,二者在波场成分及分布方面具有较高的相似性。      

煤矿反射槽波探测技术研究评述

反射槽波可用于单条巷道内探测巷道两侧和掘进前方一定区域内的断层等异常地质构造。目前该项技术已在我国多数矿井开展过探测试验和工程应用,对采掘危险区治理、工作面布置和采掘方案设计等生产环节起到了重要的指导作用。阐述了反射槽波的处理方法和原理,比较了面对巷道的侧帮和掘进前方2种不同探测区域时,反射槽波数据和处理方法的异同之处,着重对反射槽波的叠加成像、偏移成像以及掘进工作面超前成像3类成像方法的技术原理、适用条件和研究进展进行了梳理和分析,总结了反射槽波在巷道侧帮与掘进前方断层、采空区以及陷落柱探测方面的典型案例。在此基础上提出进一步提高探测能力的改进方向：研究适用于槽波频散性的反褶积方法,有效压缩反射槽波并依据频散速度准确偏移归位,提高成像分辨率;通过极化处理求出槽波的偏振方向,从而减少“画弧”现象;借鉴束偏移技术,选取特定方向的槽波参与成像,提高成像信噪比;研究影响反射槽波信号强弱的地质条件和采集条件,在不增加震源能量的条件下有效增强反射槽波;研制新型震源,提高反射槽波探测应用的安全性和适用性。对反射槽波未来的应用方向进行展望,以期促进反射槽波探测技术发展,为煤矿安全高效开采提供保障。     

非零偏VSP多波波场分离方法

这里研究了中值滤波法在波场分离中的应用,分析了中值滤波中参数的选择对分离效果的影响,并应用中值滤波法分离上行波、下行波.同时,对VSP中纵波、横波的偏振方向进行了分析,利用上行波、下行波振幅矢量关系对VSP记录进行纵波、横波分离,得到良好的分离效果.理论模型处理结果表明,应用中值滤波分离上行波、下行波,再利用偏振关系分...     

P-SV转换波的分离提取技术

多波多分量地震勘探技术是一种综合利用纵波、转换波等多种地震波进行精细探测的有效方法。转换波的分离提取处理步骤至关重要,用地质模型的多分量模拟数据,对P—SV转换波的分离提取方法进行了处理试验。根据试验结果认为,多波多分量数据波场的不同特征可采用不同的分离方法。     

F-K变换与预测反褶积压制多次波效果对比

多次波压制是地震资料处理中一个重要步骤。根据多次波发生下行反射的位置,可以把多次波分为两类:自由界面多次波和层间多次波。不同的多次波有着不同特性,一种压制多次波的方法往往只能针对特定的某一种多次波进行压制。F-K域压制多次波和预测反褶积分别利用了多次波的可分性和周期性这两种具有代表性压制多次波的处理方法。这里首先利用声波时差有限差分的方法对模型进行了正演计算,得到了包含不同类型多次波的地震数据;然后对正演数据分别应用F-K域压制多次波和预测反褶积两种压制多次波技术对自由界面多次波和层间多次波进行处理;最后对比分析了两种方法的处理效果,总结了两种方法的适用条件。F-K域多次波压制手段适用于多次波与一次波时差差异较大的情况,预测反褶积对小炮检距附近严格满足周期性的多次波去除效果较好。     

利用地脉动台阵记录反演场地浅层Vs结构

比较了影响Love波相速度频散曲线的主要因素,通过虚拟反演,说明了利用Love波相速度反演浅层剪切波速度结构的可行性,以地脉动台阵3分量观测记录提取的Love波相速度频散曲线为目标函数,利用遗传算法与单纯形法混合算法,分两种情况反演了某实际工程场地的浅层剪切波速度结构。结果表明,利用从地脉动台阵3分量观测资料中提取的Love波相速度反演工程场地浅层的剪切波速度Vs结构是一种很有前景的技术方法。     

多模式面波非线性反演

利用高频面波反演横波速度一直是浅地表地震工程研究的热点。为深入认识利用高频面波（瑞雷波和勒夫波）评价横波速度的能力,本文首先采取高阶交错网格有限差分法实现两层模型的瑞雷波和勒夫波数值模拟,并应用τ-p变换形成频散能量图。相比瑞雷波,不同模式的勒夫波频散能量很接近,这说明易于实现多模式勒夫波反演。然后利用线性映射实现广义模式识别这种非线性反演方法对含软弱夹层的四层模型的基模式、多模式瑞雷波和勒夫波的变厚度反演。若初始模型很拙劣,相比勒夫波,瑞雷波基模式反演不能重建地层中含有软弱夹层这一特征,瑞雷波多模式反演则可以重建这一特征;勒夫波基模式和多模式反演都可以重建这一特征。即使在地层的泊松比与估计值相差很大时,瑞雷波多模式反演仍能重建地层结构,但其频散曲线总是存在"模式接吻"现象,容易模式误判;而勒夫波反演则不用估计地层泊松比,也不存在"模式接吻"现象。一系列算例表明：高模式瑞雷波的加入会显著提高横波速度评价结果的精度;而高模式勒夫波的加入会令反演系统对半空间以上异常层的参数过于敏感,造成参数过度估计,但也会显著提升对半空间横波速度的评价能力。最后,应用本文方法实现了对实测勒夫波数据的分析。     

F-K域三层对称模型洛夫型导波频散分析

导波(分瑞利型和洛夫型2种)在波导层中传播时,其能量持续时间长,而且传播过程中携带着波导层的结构信息。基于多道分析的F-K方法(频率波数域二维傅立叶变换),分析研究了3层对称模型中的洛夫型导波的频散特性,计算了理论频散曲线,并据此合成了特定频率的导波记录。通过对合成记录的F-K域分析,获得了理论模型的速度参数。从分析结果来看,速度参数与理论合成参数相一致,说明F-K方法可作为导波的频散分析。      

交错网格有限差分法模拟微动信号

为了较好地模拟给定模型在随机源激发下产生的稳定波场信息,为微动信号的检验和数据特征分析等提供理论依据,采用交错网格有限差分方法模拟微动信号,并根据瑞雷波和勒夫波的产生机理,通过测区内震源的分布情况估测微动信号中面波的组成成分。首先建立交错网格有限差分法模拟微动信号的数值模型,然后给出估测微动信号中面波组成成分的算式,最后采用典型方法数值模拟微动信号,应用空间自相关方法提取模拟信号中面波的频散曲线进行分析对比。结果表明,交错网格有限差分方法模拟得到的微动信号更符合实测结果。     

Towards global space geodetic mapping of the dynamic deformation field after great earthquakes

GPS systems can be used as seismometers by sampling ground positions to detect travelling seismic waves. Data from dense geodetic networks near large earthquakes have been used to improve magnitude estimates, for tsunami warning, and to better understand the rupture processes. Here, we present 1 Hz GPS records of the March 11th, 2011, Mw = 9.0 Tohoku earthquake at unprecedented teleseismic distances. The spatial and temporal variations of the three‐dimensional GPS displacement vector field show various body waves, Love and Rayleigh surface waves along the direct path, and Love waves from the more than 31 000 km long major arc path. These results suggest that seismic wavefields can be mapped at teleseismic distances globally using space geodesy and could thus be used for source and structural studies. Data from numerous real‐time kinematic GPS networks could be combined to show the displacement field, giving unparalleled views of Earth's response to large earthquakes.     

两种计算瑞利波理论频散曲线的传递法模拟对比

对目前计算层状介质中瑞利导波理论频散曲线的2类传递矩阵方法进行总结,分别利用2类传递矩阵方法对假定的层状介质模型进行模拟计算,比较了2类方法的特点。通过模拟计算结果可知,2类传递矩阵算法是一致的,但快速标量传递算法的计算速度比Abo-zena,Menke和Bixing Zhang等推导的传递矩阵算法快1倍多,并且其计算的稳定性和计算精度要优于后者,但在避免高频数值溢出方面,Bixing Zhang等推导的传递矩阵算法比快速标量传递算法要好。     

二维TIM中的传播矩阵与面波相速度

本文利用横向各向同性介质（ＴＩＭ）中的传播矩阵和面波形成条件，导出了面波波慢度方程。对瑞利波给出了各向同性及横向各向同性弹性介质中其相速度的解析解；对于勒夫波，给出了横向各向同性介质中的波慢度方程。     

瑞利波探测在石炭井三矿的应用

针对石炭井三矿的具体地质、地球物理条件介绍了矿井瑞利波系统在井下的施工、数据采集、资料处理、解释推断等诸方面的方法技术。举例指出该探测系统在剩余煤层厚度探测、掘进巷道超前探测地质构造、石门揭煤判断煤层位置几个方面的地质效果。      

Radial anisotropy in the crust and upper mantle beneath the Qinghai-Tibet Plateau and surrounding regions

Relative SV and SH wave speeds are generally attributed to radial seismic anisotropy which can be used as the indicator of crust/mantle deformation styles. Surface wave data were initially collected from events of magnitude Ms  5.0 and shallow or moderate focal depth occurring between 1980 and 2002: 713 of them generated Rayleigh waves and 660 Love waves, which were recorded by 13 broadband digital stations in Eurasia and India. Up to 1525 source-station Rayleigh waveforms and 1464 Love wave trains were earlier analysed by multiple filtering to obtain Love- and Rayleigh wave group velocity curves in the broad period range 10–105 s. We have performed tomographic inversion to obtain period-dependent group velocity and further shear wave velocity at 2° × 2°-sized grid-cells of a mesh covering the model region, after averaging azimuthal effects. Horizontally and vertically varying shear-wave velocities are observed, but the models of isotropic seismic velocity in the crust and upper mantle cannot fit simultaneously the inverted group-velocity dispersion curves due to the discrepancy in the transmission velocities of Love and Rayleigh waves, whose likely origin is the existence of radial anisotropy in the continental crust and topmost mantle. The strength of radial anisotropy computed from the Love–Rayleigh discrepancy and its spatial extent beneath the Qinghai-Tibet Plateau are shown as maps of percentage anisotropy at various depths down to 170 km and cross-sections along five profiles of reference. Areas in which radial anisotropy is in excess of 6% are found in the crust and upper mantle underlying most of the plateau, and even up to 10% in some places. The strength and spatial configuration of radial anisotropy seem to indicate the existence of a regime of horizontal compressive forces in the frame of the convergent Himalayan–Tibetan orogen, the laterally variation of the lithospheric rheology and the differential movement as regards the compressive driving forces.     

饱和多孔介质表面透水性对表面波传播特性影响薄层分析法

饱和半无限体表面透水性会影响表面波（瑞利波和斯通利波）存在及其传播特性。在表面透水情况下,只有瑞利波存在,而在不透水情况,不仅有瑞利波而且还有斯通利波。表面波在工程勘探及声波测试中扮演很重要角色,因此,有必要研究表面透水性对表面波传播特性的影响。采用薄层法,将表面波频率方程根的搜索问题转换成求特征值问题。根据表面波沿深度衰减特性,从一组计算的特征值及特征向量中筛选出与表面波对应特征值、特征向量,由特征值得到表面波频率特性（频散和衰减特性）,由特征向量得到孔隙压力、骨架位移随深度变化,进而分析在表面不透水情况下瑞利波和斯通利波影响深度及程度。