边坡振动台模型实验动位移的加速度时程积分探讨

受数据采集条件限制,振动台模型实验的速度和动位移时程一般由实测加速度时程信号进行积分得到。通过理论分析和实验实测数据计算,认为动位移的频域积分法误差来源是低频截止频率的选取,特别当低频频率接近零时,传统二阶频域积分可产生较大的动位移低频振荡和峰值误差。提出利用时域与频域混合的方法,即频域一时域混合积分法,来克服积分过程带来的误差,其在对加速度两次积分中,分别进行一次频域积分和一次时域积分。地震模拟振动实验的台面实测加速度数据积分与台面动位移计实测数据的对比表明,较之传统的二阶频域积分,采用频域一时域混合积分时误差可明显减小。     

单自由度系统地震动力反应的实时计算方法

本文对计算单自由度系统地震动力反应的频域方法和时域方法进行了分析比较。说明了目前时域方法所存在的问题,指出寻找一种在计算精度上与频域方法等价的时域算法是一个值得研究的重要课题。据此,本文提出了一套能较精确模拟单自由度系统传递函数的时域方法。其计算格式采用具有较高计算效率的递归格式。理论分析与数值试验表明,该方法具有精度优于其他时域算法、速度快的特点,可应用于强震观测台网中强地震动参数的实时计算。     

基于频域衰减的时域全波形反演

时域全波形反演由于采用了全频段信息,因此在迭代过程中不同波长的信息不能由低到高的逐步重建,极易陷入局部极小值.本文通过分频段的方式,对地震数据做正反傅里叶变换,利用频域指数衰减的方法逐级分离出地震数据中的高频成分,在时域上实现由低频向高频的波形反演,从而降低了反演的非线性,使不同波长的信息得到稳步恢复.同时,在高频成分衰减的过程中,后至波的能量也被削弱,由此也降低了深层反射在初始反演过程中的干扰.整个反演仅增加对数据做正反傅里叶变换过程,相较于混合域反演,无需提取全部波场的相应频率成分.在计算效率方面,利用GPU进行加速,并采用CUDA自带函数库中cufft来提高计算效率.通过对Marmousi模型测试,验证了所述方法的有效性.     

下辽河地区典型土层地震反应时域和频域方法对比

为了解决一维频域等效线性化方法在计算下辽河地区深覆盖场地地震反应时不够准确这一问题,本文采用一维时域非线性计算程序DEEPSOIL对该地区典型土层地震反应进行计算,并将结果进行对比分析。研究结果表明,在大震情况下,时域非线性方法有效地避免了等效线性化方法加速度峰值不合理和特征周期值偏高的现象。用时域非线性方法计算该类型场地大震情况,结果更加合理。     

一维时域磁场与频域电场联合反演方法研究

多方法、多参数的联合是地球物理反演的一个重要的发展方向.本文中,在水平电偶极发射下,频率域利用快速汉克尔变换法计算一维水平层状大地的水平电场响应,时间域利用G-S变换计算垂直磁场对时间的导数值.设计了四个简单模型进行对比,正演计算表明时域磁场对低阻体反映极为灵敏,对高阻体反映不灵敏;而频域电场对低阻体及高阻体反映都比较...     

结构动力反应分析中的一种显式输入反演方法

本文简要总结，评述了结构动力反应分析中两类输入反演方法（脉动函数法和直接时域法）的优缺点，在此基础上通过应用文献[1]中提出的3阶显式方法，获得了一个关于结构输入反演问题的新解法－显式直接时域法，新方法集合了脉冲函数法和直接时域法的优点，既可按显式求解动力微方程，又适用于非线性系统的动力反演问题，最后，通过算例对该方法进行了数值验证。     

频域中的结构振动输入反演 胡聿贤 朱镜清 朱莉 胡勇

本文综合地介绍了我们近三年来在频域结构振动輸入反演方面的工作结果。首先,叙述了在频域中的输入反演方法,结构的材料非线性是用等效线性比方法通过迭代来考虑的。对于强非线性,我们提出了复合结构模型的等效线性化。用较高自振频率的等效线性结构来描述结构的小振幅高频振动,用较低自振频率的等效线性结构来描述结构的大振幅低频振动。文中通过计算例题和振为试验的反演分析,讨论了解的收敛性与唯一性,精度和误差来源。我们的结果表明,不同初值的迭代均能收敛于同一结果;对于较强的非线性(延性系数μ=6-8),从输入的时间过程来看,近似良好,最大加速度值的误差一般在10％左右,反应谱的误差也不大;误差主要来自等效线性化。     

线性土-结构动力相互作用时域-频域联合解法

提出一种线性土-结构动力相互作用时域-频域联合解法．首先，用近场波动数值模拟解耦技术求得在短时脉冲作用下采用Rayleigh阻尼系统的时域解；再对时域解进行富立叶变换得到相应频域解；然后根据阻尼与系统动力反应结果的关系，利用泰勒级数展开技术得到具有复阻尼系统的频域解．这一方法充分利用了时域解耦显式算法的优点，提高了线性土 结构动力相互作用分析的计算效率．      

常Q滞弹性介质地震波动数值模拟——时域本构优化逼近

在地震波动模拟中计入常Q滞弹性阻尼,可有效降低模拟波形的误差.就时域有限差分和有限元模拟而言,常基于广义标准线性体建立阻尼介质的时域本构逼近.广义标准线性体由若干标准线性体并联得到,增加标准线性体个数能有效提高模拟精度,但计算量及计算存储将成倍增长.目前尚未有普适的标准线性体个数优化取值方案.本文基于广义标准线性体参数的非线性优化拟合方法,详细分析了时域本构逼近误差的影响因素,清楚揭示了逼近误差仅取决于频带宽度,与频带上下限取值无关这一特性,阐明了构建具有普适性标准线性体个数优化取值方案的可行性.论证了波形模拟精度主要取决于波传播距离与模拟波长的比值以及标准线性体的个数取值.综合考虑上述两个控制因素,结合在波动正反演问题中广为采纳的波形时频误差衡量准则,对不同Q值介质给出了标准线性体个数优化取值表.进一步,本文提出采用不同个数标准线性体以近似不同Q值的阻尼介质时域本构,解决了以往波动数值模拟中统一采用相同个数标准线性体而导致的计算量及计算存储浪费或模拟精度低下等问题,并基于数值实验验证了这一方法的精度.本文工作对推进滞弹性介质波动数值模拟及其在全波形反演问题中的应用具有理论价值和实践意义.     

基于短算子设计的黏性介质叠前时间偏移

为了提高频域黏性介质叠前时间偏移的计算效率,本文采用加权最小平方方法设计高精度的、最优时域褶积短算子,发展了一套表驱动的时域黏性介质叠前时间偏移方法.该方法将大量的逐频率补偿运算转化为少量的时域褶积运算,并将走时,振幅表和补偿褶积短算子系数表的计算过程与补偿成像过程相剥离,提高了时域算法的计算效率;通过控制最大的补偿因...     

人工神经网络系统在接收函数反演中的应用

为使接收函数的反演更为简便,本文提出了一种基于人工神经网络误差反传(BP)算法的接收函数反演新方法,该方法采用人工神经网络反演系统,避免了接收函数反演过程中复杂的地震响应计算及耗时的雅可比矩阵计算,只需经过学习训练就能够解决复杂的实际问题,而且具有记忆功能,这使接收函数的反演工作具有延续性和可继承性.理论数据的反演计算结果表明,该方法是切实可行的.     

窗函数对地基阻尼比测试的影响

根据某块体基础的实测数据,讨论了常见平滑方法对时域对数衰减法和频域点峰法竖向阻尼比测试的影响。结果表明,无论采用时域方法还是频域方法,分别对测试曲线进行相邻三点的滑动平均、汉宁窗、哈明窗平滑,阻尼比计算数值差别很小。平滑次数对时域阻尼比结果有影响,平滑次数越多,时域阻尼比有减少的趋势,而频域阻尼比有增大的趋势。滑动平均方法和平滑次数的合理选取,应通过理论和试验方法的研究进一步确定。     

自适应时间步长法及三维堤坝地震液化数值模拟

三维大模型数值计算因巨大的单元和结点数目而非常耗时,在地震响应分析中受计算时间步长的限值则更加耗时。在饱和砂土动力液化计算平台上开发时域离散误差评估方法和时间步长自适应调整的计算程序,并成功应用于三维堤坝地震液化响应分析。时域离散误差包括土骨架的位移误差和单元孔压误差,通过定义孔压误差影响系数计算出混合误差,根据混合误差和设定的误差允许值进行计算步长的自适应调整。在三维堤坝地震液化数值模拟中,采用自适应时间步长法有效避免小步长精确但耗时、大步长省时而不精确的缺点。在大模型和超大模型计算中,最优调整每一步的计算时间步长,完美实现既节省时间又不失精度的时域离散策略。     

单相介质AVO反演的精度分析

振幅随偏移距变化（AVO）反演是一个非线性的组合最优化过程，理论上可先将该非线性问题线性化，然后求解线性问题；或者直接利用非线性的模拟退火、遗传算法等方法求解.但无论哪种反演思路，实际中影响其精度的因素很多，因此分析AVO反演中的误差来源对提高反演精度和评价反演方法的可靠性非常重要.本文对能造成反演误差的主要因素，噪音、薄层调谐、地震数据处理中的误差、入射角范围等进行了分析，讨论了这些因素可能对反演结果造成的影响，发现在AVO反演过程中可以从优化参数选择和针对性处理方面来减小这些误差，提高反演精度.     

采样频率的合理选择

讨论在时域分析,频域分析,相位谱分析及失真度测量中不同采样频率引起的误差,提出了采样频率的合理选择方法。     

EH4时频数据联合处理及其在煤矿采空区的应用

煤矿采空区对地面建设工程和人民生命财产构成巨大潜在危害,利用EH4连续电导率剖面仪能对其进行有效识别.目前,EH4数据处理基本依赖于系统自带软件IMAGEM,所得结果一般很难满足资料解释的精度要求,故掌握EH4数据的再处理具有重要意义.对EH4数据进行时频联合处理能够最大化利用地电响应信息:时域数据处理是对原始资料的再认识过程,其基本流程包括时间序列读取、时频转换、功率谱分析和阻抗估算;频域数据处理则是在时域数据处理的基础上,选择合适的反演方案,将所得的高质量频域数据进行反演成图.本文通过对某煤田相关矿区进行大地电磁探测及EH4数据处理,对这些区域的大地电磁响应进行分析,得到高质量频域数据,并利用基于阻尼高斯-牛顿法的正则化反演进行频域数据反演成图及解释,最后得出了合理可靠的地球物理解释,成功圈闭出三处采空区,并在实际回填过程中得到验证,处理结果真实可信.     

基于时域叠加的反应谱拟合的新方法

本文研究了反应谱拟合的时域叠加法,发现时域叠加法保留了实际加速度记录的全部相位特性和时变频谱特性,对原始地震动修改最小,在大多数情况下,可保留输入记录的非平稳特性和保持原始地震动的自然积分关系,是一种比较精确的方法。在此基础上本文提出了基于时域叠加的反应谱拟合的窄带时程反演构造法。该方法通过单自由度体系的稳态反应推导出窄带时程与反演输入时程之间的关系式,无需进行复杂的傅里叶逆变换,计算量小且精确简便,可非常方便地求出反演输入时程。通过本文方法可对任意时程波进行调整改造,改造后的地震动加速度时程既能与设计目标反应谱相符,又能保持原地震动加速度在时域上的特性,改造前后的时程波具有高度相似性。算例分析结果表明,本文方法合理可行,且拟合精度较高。     

中国多重ScS震相衰减和走时的区域变化

用中国数字地震台网（ＣＤＳＮ）记录到的来自中国周边地区中深源地震的长周期多重ＳｃＳ波形，使用频域分析（相位归一和叠加）及时域分析（波形反演）技术，估算了多重ＳｃＳ的衰减算子和走时差。理论计算和使用合成数据进行的数字实验表明，在大陆地区，频域分析可以得到比时域分析更稳定的关于整个地幔衰减（ＱＳｃＳ）的结果，而时域分析对于整个地幔走时（ＴＳｃＳ）的模拟效果更好。将这两者结合起来，可以得到关于大陆传播路     

基于反射地震数据的时频域包络反演

包络信号含有丰富的低频分量,即使在地震数据缺失低频条件下,包络目标函数也能有效缓解全波形反演的周期跳跃现象.但是,当初始速度模型较为平滑时,观测数据中的反射地震事件在模拟数据中没有与之相对应的波形,导致包络反演初期无法很好地利用反射波信号进行速度建模.本文提出基于反射地震数据的时频域包络反演方法,通过结合反射波全波形反演理论,构建反射波时频域包络目标函数,来提高包络反演的速度建模精度.本文首先利用Gabor变换获取时频域地震数据,并提取振幅信息,即为时频域包络信号.然后,推导反射波时频域包络反演的伴随震源和梯度算子.Marmousi模型数据测试结果表明,基于反射地震数据的时频域包络反演方法可以为全波形反演提供一个较好的初始速度模型.     

基于数值仿真对介电测井中单线导波进行定量分析

在地球物理勘探中,介电测井与井眼雷达是重要的地层评估方法,更好地了解电磁波在目标地层中的传播特性,对于优化勘探工具以及提高反演准确率有着重要作用.本文对介电测井中沿金属钻杆传播的单线导波进行了数值模拟和分析,提出了一种对介电测井中的导波进行定量分析的新方法.采用三维的时域有限差分(FDTD)方法计算了不同饱和度下井眼周...