煤矿陷落柱的地震响应特征与识别

根据煤矿陷落柱的地质特征,设计了两类非均匀陷落柱模型,通过有限差分法模拟陷落柱的地震波场.通过对模拟波场叠加剖面和偏移剖面的对比,得出了大、小陷落柱的地震响应特征,并指导了实际地震剖面的陷落柱识别.结果表明:大的陷落柱的地震响应在时间剖面上特征表现为标准反射波的中断;而较小的陷落柱的地震响应在时间剖面上特征表现为弱反射能量异常.     

等效偏移距方法及应用

当勘探目标地质构造复杂、地层倾角较陡或岩性横向突变时，在地表接收到的反射信号较弱、信噪比较低，甚至接收不到反射波，常规偏移成像方法对这类数据很难精确成像，因此可以考虑基于散射理论的等效偏移距方法来成像.该方法分两步进行：第一步是抽取共散射点道集；第二步是对共散射点道集进行克希霍夫积分偏移.文中数值模拟及实际资料的实例表明，该方法在复杂地质目标及低信噪比地震资料的成像处理中具有一定的实用价值.     

地震散射波模拟成像方法在铜陵某矿区的应用

针对深部隐伏的金属矿床,以铜陵某矿区为例,应用散射波正演模拟技术,对金属矿地震数据野外采集中涉及的偏移距、覆盖次数、道间距等参数进行了不同炮记录的模拟对比,辅助指导非均匀地质体金属矿地震勘探野外数据采集的观测系统设计;针对该地区实际采集的地震数据,应用基于等效偏移距的共散射点成像方法,对金属矿地震数据进行了处理,通过与常规反射波法处理结果对比,散射成像效果较好,说明散射波技术在金属矿地震勘探中应用有一定的可行性和适用性.     

中国地球物理学会2006年第22届年会有关地球层析内容简述

[本刊讯]在这第22届年会上,涉及地球层析的理论和三维地球物理场成像技术的文章约70篇,其中中国科学院尹军杰、王伟等著文《散射成像的优势》分析了由地球三维非均匀性引起的地震波的变化可称为地震波散射。实际的不同尺度的非均匀地质体共生,会形成极为复杂的、多种波相互干涉的复杂地震波场,要求用广义的地震波散射理论去解决复杂地质问题。研究散射波须引入全波场概念,在复杂的非均匀地质体的勘探中解决复杂地质构造成像问题,具有广泛的实用价值;散射成像方法不受地下介质是否为层状介质的限制,也不受入射角等于反射角的限制,可以取得较…     

陷落柱地震波场特征分析

以典型的圆锥形陷落柱构建模型,采用声波方程对其地震波场响应进行模拟.分别从炮点位于陷落柱顶以及位于陷落柱顶一侧较近的两种情况对陷落柱地震波场特征进行细致分析.我们认识到了陷落柱柱壁绕射是陷落柱地震响应的重要特征.陷落柱的"反射--透射波"以及"透射--反射波"可成为识别陷落柱的重要标志.     

基于卷积神经网络的地震偏移剖面中散射体的定位和成像

本文提出了一种基于深度学习卷积神经网络(CNN)的全波形反演方法,可对地震散射波场中的散射体进行成像和定位.本文的灵感来自如下猜想:在散射波场剖面上的每个点附近的局部波场与该点到各散射体之间的最小距离有关系,并且这个关系可以被CNN网络所识别.我们将该最小距离定义为散射距离场,并将散射距离场的类别(即大小等级)作为CNN网络的预期输出,而输入就是该点附近的局部波场.最后用上述CNN网络对散射波场进行逐点训练和识别.计算结果证实了我们的灵感猜想,即上述CNN网络能够在复杂散射波场中对散射体进行成像.只通过一个训练模型的学习,CNN网络即可反演多种散射模型的偏移剖面,最后得到"类别函数预测值"和"滤波剖面"两种成像结果,由此可以辨识出在复杂的偏移剖面中各散射体的位置.     

井间地震物理模拟研究

井间地震资料具有极高的分辨率,但是,其波场十分复杂,特别是有效一次反射波场能量较弱,且往往被管波等强相干干扰淹没,波场的识别与分离难度较大.地震物理模拟技术是认识复杂地震波场的有效手段.我们通过单一地质体模型、复杂地质体模型和真实井间模拟模型等多种逼真地质模型的物理模拟,揭示了井间地震观测下直达波、透射波、反射波、折射波,多次波和导波等各类波型的特征.物理模拟试验表明,在炮检域平面上分析直达波的信噪比与能量分布,可以使处理人员对旅行时的误差有更直观的认识.所以识别初至与拾取旅行时间时,不仅要在共震源点道集(CSG)上分析拾取,而且还要在共炮检距道集(COG)上分析拾取,这样就提高了直达波识别的可靠性与拾取时间的精度.     

煤矿陷落柱地震识别技术研究

岩溶陷落柱是煤田开采中一种常见的地质灾害体.由于地质条件、区域构造不同,岩溶陷落柱发育具有随机性特点,单从地质上对其预测并不能从根本上解决现阶段的实际问题.为正确研究识别地震勘探手段所能探测的岩溶陷落柱及其尺寸,本文给定相同地层模型及探测条件,得到对应于不同规模岩溶陷落柱的同一时间叠加剖面和偏移剖面,通过对其波剖面比较以及地震响应分析,研究不同规模岩溶陷落柱在地震剖面上的变化规律,提出识别陷落柱的依据,对正确分辨和圈定陷落柱具有一定指导意义.     

三维VSP数据高效偏移成像的超道集方法

当前的三维VSP地震数据偏移成像实现都是在共炮点道集或共检波点道集中逐个道集循环进行的,计算效率相对较低.根据三维VSP观测系统中炮点和检波点布置的特殊性和地震波场满足线性叠加的特性,本文提出了一种三维VSP数据的高效偏移成像方法,即首先通过对三维VSP共接收点道集进行地震数据的广义合成得到一种超道集,然后在共接收点道集的波场深度外推过程中逐步应用多震源波场对超道集进行偏移成像,即利用一次波场深度外推循环完成对所有共检波点道集数据的偏移成像.通过三维VSP模型数据与实际地震数据的偏移成像试验验证了这种高效的超道集偏移成像方法可取得与常规共检波点道集相当的偏移成像效果,还具有极高的计算效率,其计算量与单个共检波点道集的偏移成像计算量相当.     

局域双曲线Radon变换压制散射波研究与应用

一般而言,由于地下非均质体的存在所产生的二次波源,由它再生成新的波场,叫散射波场。目前,将散射波作为有效波来成像,已开始在溶洞和裂缝等特殊地质体的识别中得到应用。但对于野外资料采集来说,地表复杂地区,如戈壁、砾石区和山前带,大量存在的散射波却是干扰波,它们的存在会严重影响资料的品质,而其研究与实际应用国内外还很少。因此,通过正演模拟,分析散射波的基本特征,在此基础上研究散射波的去噪方法显得十分必要。本文从地震波运动学时距关系出发,研究了反射波和散射波的几何特征;然后用有限差分正演,模拟了散射波场,用理论模型研究并测试了局域双曲线Radon变换散射波去噪新方法。对于实际炮集资料,分析了F-K滤波方法压制散射噪声的局限,采用局域双曲Radon变换有效地去除了炮集中存在的散射噪声,取得了较好的应用效果。     

深部矿井地震散射波成像数值模拟

Conventional seismic exploration, mostly based on reflection theory, hardly has accurate imaging results for disaster geologic bodies which have small scale, steep dip, or complex structure. In this paper, we design two typical geologic models for analyzing the characteristics of scattered waves in mines for forward modeling by finite difference and apply the equivalent offset migration (EOM) and EOM-based interference stack migration methods to mine prospecting. We focus on the analysis of scatted imaging’s technological superiority to reflection imaging. Research shows: 1) scattered imaging can improve fold and make the best of weak scattered information, so it shows better results than post-stack migration imaging and 2) it can utilize the diffraction stack migration method-based ray path theory for mine seismic advanced prediction, so it provides an new efficient imaging method for improving resolution of mine seismic exploration.     

A comparative analysis of seismic response of shallow buried underground structure under incident P,SV and Rayleigh waves

In this study, A time-domain seismic response analysis method and a calculation model of the underground structure that can realize the input of seismic P, SV and Rayleigh waves are established, based on the viscoelastic artificial boundary elements and the boundary substructure method for seismic wave input. After verifying the calculation accuracy, a comparative study on seismic response of a shallow-buried, double-deck, double-span subway station structure under incident P, SV and Rayleigh waves is conducted. The research results show that there are certain differences in the cross-sectional internal force distribution characteristics of underground structures under different types of seismic waves. The research results show that there are certain differences in the internal force distribution characteristics of underground structures under different types of seismic waves. At the bottom of the side wall, the top and bottom of the center pillar of the underground structure, the section bending moments of the underground structure under the incidences of SV wave and Rayleigh wave are relatively close, and are significantly larger than the calculation result under the incidence of P wave. At the center of the side wall and the top floor of the structure, the peak value of the cross-sectional internal force under the incident Rayleigh wave is larger than the calculation result under SV wave. In addition, the floor of the underground structure under Rayleigh waves vibrates in both the horizontal and vertical directions, and the magnification effect in the vertical direction is more significant. Considering that the current seismic research of underground structures mainly considers the effect of body waves such as the shear waves, sufficient attention should be paid to the incidence of Rayleigh waves in the future seismic design of shallow underground structures.     

圆形隧洞对地下地震动的影响:SH波入射

地下结构对地震波的散射改变了场地的动力特性,无论是地上建筑还是地下结构的安全评价和抗震设计中,目前均没有很好的考虑由于地下结构的存在对原场地地震动尤其是地下地震动的影响。基于弹性波动理论,运用波函数展开法和镜像原理,分析了弹性半空间中圆形隧洞对柱面SH波的散射问题,得到了含圆形隧洞的弹性半空间位移解析解。通过数值算例分析了圆形隧洞对原场地地震动的影响,重点考察了隧洞埋深、隧洞半径和围岩衬砌模量比等参数的影响规律。结果表明,地下结构对沿线场地的动力特性有着显著的影响,对其自身以及沿线工程结构的抗震设计提供一定参考价值。     

煤矿井下槽波三维数值模拟及频散分析

采用交错网格高阶有限差分法编制了地震波场三维正演模拟软件,设计了基于镜像法原理处理煤矿井下近水平和起伏巷道特殊空间的算法;模拟了煤矿井下含巷道和不含巷道情况下煤层中传播的地震波场,并分析其频散特征.结果发现:由于巷道的影响,巷道壁上产生很强的巷道振型槽波,煤层中则出现了以Love型为主的槽波,据此分析了实际槽波记录的形成机理,研究结果对今后煤矿井下巷道地震超前探测和工作面弹性波透视等具有重要的理论意义和实际价值.     

煤巷小构造Rayleigh型槽波超前探测数值模拟

对煤巷小构造地震波场进行了数值模拟研究,分析了层状煤层中地震波的传播特征.研究表明:(1)在煤巷迎头前方煤层内以纵波震源激发的Rayleigh型槽波相对于体波能量较强,波列较长,波速较低.(2)沿煤层传播的Rayleigh型槽波在小构造面上产生Rayleigh型槽波反射波,反射Rayleigh型槽波垂直分量相对于水平分量能量较强.沿煤层反向传播的反射Rayleigh型槽波在煤巷迎头面上转换为沿煤巷底板传播的Rayleigh面波.沿煤巷底板可以接收到能量较强的反射Rayleigh型槽波产生的Rayleigh面波,其可以作为超前探测小构造面的特征波.在地震记录上反射Rayleigh型槽波产生的Rayleigh面波波至最迟,在时间域与其他波列时间间隔较大,其垂直分量能量相对于水平分量较强,在地震记录上容易识别.(3)在相同的地质条件下应用反射地震超前探测方法,标志煤巷迎头前方存在小构造面的反射地震波能量较弱,受煤巷顶、底板界面和采煤迎头面的强反射波干扰,在地震记录中难以识别.     

地震干涉测量法近地表散射波分离技术

针对山地地震勘探数据低信噪比问题,近地表散射波分离意义显得尤为突出,地震干涉测量法为此提供了一种技术手段.本文将地震干涉测量理论和散射理论结合起来,导出了近地表散射波地震干涉测量表达式,分为互相关型和褶积型表达式,它们由实际波场和背景波场干涉测量构成.根据近地表散射波分离理论,结合陆上地震勘探实际观测系统,采用褶积和反褶积混合型地震干涉测量配置,用实际地震资料展示了近地表散射波分离技术的应用效果.经过理论分析和砾石区实际资料试验,表明地震干涉测量不仅能分离测线上散射源产生的散射波,而且能分离部分侧面散射波.该技术的优点在于它适应于起伏地形和不均匀近地表结构,并且不需要起伏地形和近地表速度信息.为了从实际资料中消除近地表散射波,本文采用多道匹配滤波自适应减法,在砾石区见到较好效果.     

Discussion on the Measurement Method for the Coda Wave Quality Factor

The Quality factor is the parameter that can be used to describe the energy attenuation on seismic wave. In theory, we can obtain the relationship between the change of the coda wave quality factor with time and the strong earthquake preparation process on the basis of the quality factor of a coda wave in a same ray path. However, in reality the coda wave quality factor measured by different seismic coda waves corresponds to different seismic wave ray paths. The change of the quality factor with time is related to non-elastic characteristics of the medium and the volume of scattering ellipsoid constrained by scattered wave phase fronts, besides the change of regional stress field. This paper discusses the relationship between quality factor, epicenter distance and different lapse time, and then discusses the relationship between quality factor and frequency. Furthermore the determination method of the coda wave quality factor is put forward. The improved determination method of the quality factor, which removes the influence of different earthquakes or propagation depth of scattered waves, may increase measurement precision, thus information pertaining to abnormal changes in quality factor and the relationship between the quality factor and earthquake preparation process can be acquired.     

地震槽波的数学-物理模拟初探

针对地震槽波在低速层的传播特性,开展了煤层内地震槽波勘探的数值模拟和物理模拟研究的初探工作.在数值模拟研究方面,采用交错网格有限差分法对煤层中的地震槽波进行三分量全波场模拟.基于波场快照和人工合成地震记录研究了不同模型中的波场特征和各种波型的传播规律.在物理模拟方面,通过选用不同配比的环氧树脂和硅橡胶类材料构建地震槽波物理模型,利用透射法和反射法观测系统获得了清晰的地震槽波记录以研究槽波的地震学特征.研究表明,在煤层内槽波的地震波场中,Love型槽波的能量小于Rayleigh型槽波的SV分量,大于Rayleigh型槽波的SH分量.相对于Love型槽波和Rayleigh型槽波的SH分量,Rayleigh型槽波的SV分量在围岩中的泄露能量较强.在煤层界面附近的围岩中,地震波仍以槽波形式传播,随着距离的增加能量逐渐衰减.随着煤层变薄,煤层槽波主频向高频方向移动,频散现象增强,传播速度增大.