三参数常Qem粘弹性模型构造方法研究

目前通常采用的粘弹性模型在描述介质品质因子对频率的依赖关系方面存在不足，与实际观测结果不符. 基于介质的粘弹性理论，提出了一种使用3个粘弹性参数在给定频带内构造常Q值粘弹介质模型的数值方法. 该方法较好地描述了品质因子对频率的非依赖性，可以从理论上较准确地对实际介质的粘弹性对地震波场的影响进行研究，相对于其它的常Q模型，本方法减少了所需的参数，简化了问题的求解. 结合数值算例，分析了该方法的精度和适用范围，并通过几种不同粘弹模型中地震波传播时频谱和波形的变化，简要说明了介质的粘滞性对地震波的影响.      

较复杂介质波场计算中的一种透射边界

传统的人工边界是在声波或弹性波分解为内行和外行分量的基础上设计的.对于较复杂的介质模型（如粘弹介质、弹塑介质、塑性介质模型等）,地震波不能简单地分解为各自满足其运动方程的纵波、横波等成分,且地震波在传播过程中还有衰减现象,因此传统的人工边界已不能有效地用于非弹性的较复杂介质的波场模拟.本文提出了一种适合于更一般的地震模型的波场计算的透射边界条件,并以粘弹介质的一个较简单的二维几何模型为例,通过有限元数值求解这种透射边界和刚性边界下粘弹波的激发和传播,得到地面合成地震记录,证明了这种透射边界用于较复杂介质波场计算是可行的.     

伪谱法在常Q粘弹介质地震波场模拟中的应用效果

本文采用伪谱法推导了常Q粘弹介质中地震波场的运动方程和波动方程,并进行了地震波场数值正演模拟,模拟结果达到了其它模拟方法同样的效果.但与其它方法相比,采用伪谱法不仅简洁明了,更便于理解;更重要的是它比以往的方法更具有通用性.由此可以说,如果采用伪谱法模拟其它更复杂的粘弹介质模型时,完全可以避免不必要的而且烦杂的数学推导过程;直接将体积松弛模量和剪切松弛模量代入即可得其波动方程.     

频率域声-弹耦合地震波波动方程有限差分方法

本文针对声-弹耦合介质,为尽可能的减少频率域正演模拟的计算内存,提高计算效率,在一阶非均质位移-应力波动方程的基础上,借助等效交错网格思想并充分考虑密度参数空间变化对地震波传播的影响,推导了声-弹耦合地震波波动方程.在流相介质和固相介质中分别采用非均质情况频率域二阶声压标量波、二阶纯位移控制方程,为保证流、固相介质间地震波能量的稳定传输和有效交换,提出了声-弹耦合界面转换过渡层方法,并详细阐述了过渡层与上下介质空间差分具体耦合方法.在与非均质纯位移波动方程正演结果对比分析的基础上,首先采用各向同性单层流相介质模型进行正演模拟验证了声-弹耦合方程数值模拟中过渡层策略的有效性和准确性,随后又数值模拟了地震波在声-弹耦合介质简单模型和复杂Marmousi2模型中的传播,验证了本文方法稳定性和准确性,同时该方法可以简单的推广到三维情况.     

黏弹介质VSP高斯射线正演模拟

为了研究黏弹介质中VSP地震勘探地震波的波场特征,在理论分析地震波在黏弹介质中传播特性的基础上,采用高斯射线束方法对黏弹介质VSP地震进行波场正演模拟.正演结果与各向同性介质及VTI介质VSP正演对比,体现了地震波在黏弹介质中传播的特点.同时VSP高斯束正演方法能够解决复杂构造正演盲区问题,其动力学特征更能反映黏弹介质对地震波传播的影响,计算速度又优于波动方程类正演方法,正演结果能有效分辨地震波场特征,为VSP数据处理与解释提供了借鉴.     

黏弹VTI介质井间地震高斯束波场正演数值模拟

为了研究黏弹VTI介质井间地震波的波场特征,理论分析地震波在黏弹VTI介质中传播特性的基础上,编程实现高斯射线束方法对黏弹VTI介质井间地震波场的正演模拟.为将黏弹VTI介质和完全弹性各向同性介质正演记录进行对比,将黏弹VTI介质的黏弹性参数和各向异性参数设定为零,得到完全弹性各向同性介质下的正演结果.两种介质正演结果对比显示的差异与地震波理论完全一致,证明了所研究的黏弹VTI介质井间地震高斯束正演数值模拟的正确性,为井间地震复杂介质地震波场研究提供了借鉴.     

黏弹介质波动方程有限差分解的稳定性研究

稳定性问题是地震波数值模拟的一个重要问题.基于地震波传播理论,从黏弹介质本构方程出发,对矩形网格下不同黏弹模型波动方程有限差分解的稳定性进行了理论分析,导出了Kelvin-Voigt黏弹模型和Maxwell黏弹模型在任意空间差分精度下稳定性条件的表达式;给出了品质因子Q≥5时的简化式,并通过数值算例验证了理论研究结论的正确性;总结了地震波速度、频率、空间网格大小、差分系数以及品质因子与稳定性条件的关系;通过误差分析给出了近似公式的使用条件.     

震后短期和长期形变模拟-以1960年智利MＷ9.5地震为例ca

以1960年5月智利瓦尔迪维亚（Valdivia）MＷ9.5地震为例分析震后不同时期的形变,实现了以Burgers体为粘弹介质模型来模拟震后粘弹松弛效应有限元数值模拟. 计算结果表明,该粘弹介质模型可以模拟地震引起的瞬时同震弹性响应及震后粘弹松弛的短期和长期响应.由1960智利MＷ9.5地震震后模拟的应变率显示以Burgers体为粘弹介质模型可以解决Maxwell体在模拟震后短期和长期形变不协调问题.      

震后短期和长期形变模拟——以1960年智利Mw9.5地震为例

以1960年5月智利瓦尔迪维亚(Valdivia)Mw9.5地震为例分析震后不同时期的形变,实现了以Burgers体为粘弹介质模型来模拟震后粘弹松弛效应有限元数值模拟.计算结果表明,该粘弹介质模型可以模拟地震引起的瞬时同震弹性响应及震后粘弹松弛的短期和长期响应.由1960智利Mw9.5地震震后模拟的应变率显示以Burgers体为粘弹介质模型可以解决Maxwell体在模拟震后短期和长期形变不协调问题.     

横向各向同性介质中地震波场谱元法数值模拟

横向各向同性介质是地球内部广泛存在的一种各向异性介质，因此为了能够更好地认识地震波在这种介质中的传播特征，用数值方法进行地震波模拟显得十分必要.本文采用谱元法对横向同性介质中的地震波进行模拟，该方法基于弹性力学方程弱形式基础之上，具有有限元适应任意复杂介质模型的韧性和伪谱法的精度.文中阐述了基于Legendre多项式的谱元法的理论和推导过程，该方法可以形成全局对角质量矩阵，在时间域使用显式的差分算法，提高运算效率，最后通过横向各向同性介质的数值计算,模拟结果表明该方法是一种有效的数值模拟方法.     

非均匀弹性介质地震波动模拟的Fourier变换方法

一、前言 地震模型技术是应用地震法研究地下储油地层分布的基础工作,它可以用来研究地,震波的传播以及各种波的特性,可以通过修改地质模型,反复进行正演,实现对实际地震剖面的最优逼近,以实现地震反问题。本文在文献[1]的基础上,应用Fourier变换方法研究了用非均匀弹性介质波动方程正演问题的解来模拟地震波的传播,探索了该方法对非均匀弹性介质地震模型的有效性及实用性。     

利用数字化速度记录仿真加速度时程与合成场地设计地震波

研究利用测震台网数字化宽频带速度型记录仿真加速度时程,并通过提取其相位信息和拟合场地设计反应谱(目标谱)的方法来获得场地设计地震波的有关技术途径与应用实例,所提供的具体算式采用便于编程和利用快速傅氏变换(FFT)技术进行计算的离散化傅氏正逆变换的复数表达式。有关研究结果可拓宽现有地震观测资料的使用价值,减少地面运动模拟中人造地震波与原始地震记录存在的差异,并可使所合成的设计地震波满足给定的目标谱,且能较好地反映其非平稳性特征,因此在地震工程中具有实际的应用价值。     

Seismic attenuation,normal moveout stretch,and low‐frequency shadows underlying bottom simulating reflector events

In many cases, the seismic response of bottom‐simulating reflectors is characterised by low frequencies called “low‐frequency shadow”. Generally, this phenomenon is interpreted as attenuation due to partial saturation with free gas. Actually, this frequency loss may have multiple causes, with a normal moveout stretch as a possible candidate. To analyse this phenomenon, we compute synthetic seismograms by assuming a lossy bottom‐simulating layer, with varying quality factor and thickness, bounded by the upper hydrate‐brine/gas‐brine and lower gas‐brine/brine interfaces. First, we estimate the shift of the centroid frequency of the power spectrum as a function of the travelled distance of the seismic pulse. Then, we perform one‐dimensional numerical experiments to quantify the loss of frequency of the seismic event below the bottom‐simulating reflector as a function of the quality factor of the bottom‐simulating layer and its thickness (due to wave interference). Then, we compute shot gathers to obtain the stacked section, with and without the normal moveout stretch correction and with and without the presence of wave attenuation in the bottom‐simulating layer. The results indicate that the low‐frequency shadow due to the normal moveout stretch is stronger than that due to attenuation and may constitute a false indicator of the presence of gas. In fact, often, the low‐frequency shadow overlies events with higher frequencies, in contradiction with the physics of wave propagation. This is particularly evident when the low‐frequency shadow is so extensive that the presence of high frequencies below cannot be justified by the acquisition geometry.     

断层带震相及其应用研究现状与展望

Deep structure and material properties of faults can be understood by observing and simulating the particular phase in a fault fracture zone. This paper reviews the development of fault-zone seismic waves in the seismological domain. The present research status of fault-zone head wave and trapped wave are summarized systematically. Based on recent progress in this field, the paper discusses the prospect on the utilization of seismic wave in fault structure research.     

行波效应对铁路大跨连续刚构桥地震反应的影响

介绍了模拟地震地面运动的大质量法,推导了大跨度桥梁考虑行波效应的分析模型及解析方法。以大准黄河特大桥为工程背景,选取墩身刚度、地震波视波波速及不同的地震记录为主要参数,进行了考虑行波效应下铁路大跨连续刚构桥的时程反应分析,并与一致激励下的结果进行了对比。系统总结了此类桥梁在行波效应激励下的地震反应特点。本文分析方法和结果对同类桥梁的设计与研究具有一定的参考价值。     

爆炸地震波作用下地下结构动力响应数值分析

爆炸地震波荷载类似于天然地震波荷载，但又不完全相同。基于有效应力动力分析法，运用二维显式有限差分程序FLAC对地下结构在竖向和水平爆炸地震波荷载作用下的动力响应进行数值分析。编制了周围土体介质分析模型的程序模块并与FLAC接口。考虑了水平和竖向爆炸地震波荷载对地下结构的耦合效应，得出了一些定性的结论。     

Simulation of artificial random field considering the temporal-spatial variation

Introduction For the seismic design of special structures such as nuclear power station, marine platform, long-span bridge and dam, generally the time-history response analysis of the structure under seismic excitation is imperative, which was coded in most seismic design codes. The earthquake records suitable for the seismic situation and site condition are necessary to be used as the seismic input in the dynamic analysis of structures. As a result of the limited observational condition of st…     

复杂场地条件下地震动空间效应研究

产生地震动空间效应的主要原因是地质构造的变化会极大地改变复杂场地条件下到达不同观测点的地震波,因此地震波振幅和相位发生明显变化。本文利用有限元和边界元耦合的方法,通过建立雷克子波入射时的非线性响应模型求解复杂场地条件下的波动积分方程,进行复杂近地表构造中地震波场数值模拟,旨在分析复杂场地条件下入射方向不同的地震波的动力响应规律。研究结果显示近地表会极大地改变地震波传播特征,导致地震波传播趋向不一致性的因素是由于复杂场地条件重建了地震波的传播路径,尤其须指出的是非一致性地表位移响应源于软土层中低频子波的传播。在地震响应分析中导致系统不同动力响应的其他原因是主频和地震波速度结构的改变,同时地震波入射角度的改变会引起到达观测点的时间滞后,地表位移响应随着入射角度的增大而增加,地震动的空间效应随着入射角度的减小而愈趋明显。     

Identification method of weak seismic phases on the basis of wavelet packet transform

This paper describes a sort of new method identifying seismic phase by the name of wavelet packet transform. Perfectness and development of the wavelet packet transform is based upon the idea of its multiscale analysis. The method of wavelet packet transform can depict the anomalous changes information of transient spectra of seismic wave onset, and come true the target of identifying seismic phase especially weak seismic phase. Then this paper presents discriminating examples of simulating digital signals and actual seismic phase. Compared with conventional seismic phase discrimination, studied results show that the wavelet packet transform method is an available tool of weak signal analyses, and have unexampled merits and attractive application foreground. This research gets hold of Higher School Doctor Scientific Research Foundation (No. 157 WJ0704 9435611) and supported by the National Natural Science Foundation (No. 49474211).     

超随机特性对地震动谱特性和时间历程的影响

本文从单个地震动样本的角度分析了超随机部分对地震动波形的影响,认为自相关函数噪声部分或功率谱的随机波动部分对地震动波形的影响不大,对地震动的波形起主要控制作用的是地震动的相位谱或相位差谱,而自相关函数的噪声部分（或功率谱的随机波动成分）只对地震动波形起一定程度的调整作用。文中基于平稳随机过程的理论,用蒙特卡罗方法分析了自相关函数噪声项对人工合成地震动振幅和反应谱的影响：由于自相关函数的随机噪声项对地震动总功率或平方和的贡献为零,因此随机噪声项对合成地震动幅值的影响不大,但是由于自相关函数随机噪声项明显改变了地震动功率谱的形状和分布特征,使其出现了明显的波动,也在一定程度上提高了平均反应谱的峰值,从而对平均反应谱也产生一些影响。考虑地震动自相关函数中的随机噪声部分有助于更真实地模拟和反映地震动的真实特性。