基于解析方法计算频散层状介质的探地雷达响应

考虑频散介质的电磁波传播,采用Cole-Cole公式建立频散模型。只考虑介质的介电常数随外加电磁场频率的变化,采用高密度采样滤波算法,模拟层状介质的雷达响应,从中可以看出频散介质对雷达波的衰减影响。     

TTI介质弹性波频率-空间域有限差分数值模拟

由周期性薄互层引起的VTI介质是研究比较广泛的一类各向异性介质。当VTI介质对称轴偏离垂向,本构坐标系与观测坐标系不重合时,会形成观测坐标系下的TTI介质。引入25点优化差分算子,推导出二维TTI介质频率域弹性波动方程;为压制边界反射,采用完全匹配层法吸收边界条件,并计算出优化差分系数;最后采用集中力源,模拟了弹性波在TTI介质中的传播过程。从波场快照和地面共炮记录可以看出,笔者采用的数值模拟算法能有效压制数值频散。TTI介质中的波场传播比较复杂,纵波传播相对稳定,横波波前的三分叉现象比较明显,并存在振幅奇异性。当VTI介质的对称轴偏转后,还会增加地面地震记录的复杂性。     

弹性波数值模拟的混合边界与频散抑制

针对刚性边界条件、衰减边界条件与透射边界条件对弹性波场的影响及计算中产生的数值频散现象,将衰减边界与透射边界双重作用于人工边界,引入了混合边界条件,并在计算中采用了微量阻尼的方法,结果表明,混合边界条件能更好地吸收人工边界的反射;数值频散的阻尼算法能大大减弱由网格剖分、计算误差造成的频散现象。该方法可有效提高波场模拟精度。      

射线域频变AVO含气性识别探索与实践

流动性是预测低孔渗气藏含气性关键参数之一,但如何预测流动性一直是地球物理界难题。在孔隙粘弹性介质中,流体的存在导致地震波发生不同程度的频散和衰减,研究表明P波频散和流体的流动性有关,而流动性是渗透率与流体粘滞度的比值,因此流动性的概念和参数能极大地帮助流体粘滞度与渗透率的预测。笔者利用Wang Yanghua射线参数域表示的Zoeppritz近似方程,将频率因子引入到AVO分析中,推导出射线域频变AVO表达式。同时提出了频变属性表达式以衡量速度频散的大小,分析随频率变化的速度频散异常特征。将速度频散和流体的流动性联系起来,在莺歌海盆地DF区高温高压岩性气藏油气检测中进行了实际应用,结果表明速度频散能有效预测流体流动性、储层含气性。     

隧道地震预报波场的有限元数值模拟

在勘探地球物理领域中,能快速、有效地数值模拟2D和3D的地震全波场,包括同时模拟P波、S波、面波多分量波场特征的软件并不是很多;但在结构力学领域中,已有多种成熟的多波多分量有限元数值模拟大型商用软件用于求解弹性本构方程,如ANSYS,PLAXIS等。从方程结构来看,弹性本构方程与完全弹性波动方程相比,只多一项对时间的一阶微分项--阻尼项。因此,调整合理的介质参数--Rayleigh系数,令阻尼项近似为0,弹性本构方程就蜕化为完全弹性波动方程。隧道地震波场是在岩体中传播,具有弹性参数较好、无常规地震勘探中覆盖层等低速带干扰等的优点,采用ANSYS软件对隧道地震波场进行数值模拟,研究了频散、阻尼与吸收边界等数值模拟的相关技术。针对介质吸收,比较了数值模拟中有无阻尼的时间记录和波场快照,对隧道地震预报来说,将阻尼系数设定为0是一种合理的假设;比较了实例中不同网格长度与频散的关系,当网格长度小于波长的1/π倍时,才能消除频散;通过由波方程的推导,引入了黏弹性边界条件,通过实例计算证明它可以有效地吸收边界反射;最后对隧道地震预报进行了实例计算,算例表明采用ANSYS软件可以有效地模拟隧道复杂地质条件下全波场的激发传播过程。     

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。      

双重孔隙介质中P1波在自由边界上的反射

对双重孔隙介质波动中的体波及P1波在半空间自由透水和不透水边界上的反射问题进行了详细的理论求解。通过数值计算,对双重孔隙介质中4种体波的弥散和衰减特性,以及不同边界上反射波振幅反射系数随P1波入射角和频率的变化进行了分析。结果表明：（1）P1、P2、P3和S波均具有弥散和衰减特性,P1波传播最快而衰减最慢,P3波传播最慢而衰减最快;（2）随着入射角的增大,反射P2、P3和S波的振幅反射系数均先增大后减小,反射P1波则先减小后增大,且边界透水条件对反射P2和P3波的振幅反射系数影响显著,对P1和S波的影响较小,但透水和不透水边界下振幅反射系数随入射角的变化趋势一致;（3）反射P2、P3波的振幅反射系数均随频率的增大而增大,且不透水边界下反射P2波的振幅反射系数大于透水边界下的反射系数,而反射P3波则相反;（4）随着频率增大,透水边界下反射P1波的振幅反射系数先增大后减小,不透水边界下先减小后增大再减小,反射S波的振幅反射系数随频率变化情况则与P1波相反。     

基于谱元法的各向异性黏弹性介质地震波场模拟和分析

基于谱元法计算理论,通过坐标旋转算法实现任意各向异性黏弹性介质中的地震波场计算,研究复合介质中地震波场特征。根据计算结果,qSV波表现为剪切滞弹性形变,qP波表现为膨胀滞弹性形变;品质因子不仅影响地震波振幅,还影响其传播频率;黏弹性介质吸收高频快,在一定频率范围内,黏弹性介质没有频散现象。     

油气界面上的法向反射系数频散特征研究

地震波在地下介质传播时流体对波的传播有很大影响,利用孔隙介质中的平面波反射系数可以较好的进行描述。本次研究采用基于渐近分析理论的法向反射系数渐近方程,通过建立上层饱和含油、下层饱和含气和上层饱和含气、下层饱和含油的砂岩可渗透孔隙介质模型,开展反射系数频散特征研究,对比分析基于等效介质、孔隙介质和渐近分析三种理论在饱含油气可渗透分界面上法向反射系数频散特征,并对比分析基于孔隙介质和渐近分析理论的反射系数频散对渗透率的敏感性。研究表明:在地震频带(0～100 Hz)内,该反射系数渐近方程在上层饱和含气、下层饱和含油可渗透界面上反射系数增加15%,变化明显;当渗透率从低渗透率到高渗透率时,其反射系数增加12%,也有明显变化。从而可以用来识别上层饱和含气、下层饱和含油可渗透界面。因此,基于孔隙介质渐近分析的反射系数方法可用于研究饱含油气可渗透界面上反射系数频散特征,从而为油气识别提供了很好的理论和依据。     

矿井地质雷达正演中的两个理论问题

从麦克斯韦方程组出发,建立了矿井地质雷达的时域有限差分法(FDTD)数学模型,导出了理想频散关系和超吸收边界条件.理想频散关系能真实地反映雷达波在地下介质中的传播规律,压制数值频散现象超吸收边界条件能有效减小截断边界的伪反射,提高正演精度.将之应用于实际计算,取得满意效果.     

DISECA – A Matlab code for dispersive waveform calculations

The propagation velocity of certain elastic waves (so-called surface waves) in vertically inhomogeneous materials is dispersive. The dispersion determination is however frequently ambiguous. To verify the signal analysis reliability and to estimate the dispersive character of the waves an algorithm for dispersive waveform calculation was designed. It is based on the summation of frequency components, with shifts corresponding to the velocity dispersion and distance. The knowledge of physical parameters of the medium is not required. The resulting waveform only contains an individual dispersive wave of the selected mode, thus being particularly suitable for testing of methodologies for dispersive wave analysis.     

衬砌隧道中移动轴向激励作用下两相多孔介质动力响应

为了研究衬砌隧道中地铁振动在饱和地层中的传播情况,采用移动轴向激励模拟技术,建立了隧道-衬砌-两相介质的动力分析模型;利用波函数展开法、傅里叶变换法等,推导了频域内衬砌隧道移动轴向激励作用下两相多孔介质动力响应的解析解,并给出了两相多孔介质临界速度的经验公式;通过离散快速傅里叶逆变换得到了时-空域内两相介质的动力响应。结果表明：无衬砌隧道中移动的轴向常激励作用下,两相介质临界速度只与介质的剪切模量和密度有关,且数值接近其剪切波速的1.1倍;对于衬砌隧道,介质的临界速度随着衬砌剪切模量的增大而增大,随着衬砌密度的增大而减小,衬砌对振动向介质中的传播有一定的削弱作用,衬砌剪切模量与介质剪切模量相差越大,削弱越明显;动力响应频率越接近激振频率,其幅值越大,所对应的临界速度越小。     

采动微地震波传播与衰减特性研究

为分析采动地震波煤岩响应及其波场特性,构建顶板岩层和煤层2种传播介质接收采动地震波的多通道微震监测系统,研究2种介质采动地震波的传播和衰减特征。研究结果表明：顶板岩层接收到采动地震波的平均波速、加速度均高于煤层,2种介质中的地震波加速度均与爆破装药量成正相关,与传播距离、介质密度负相关。采动微地震波能量、信号时长随传播距离分别呈指数、线性衰减,近爆心处煤层传播微地震波能量、信号时长均高于顶板,超过一定距离后顶板高于煤层;采动微地震波传播距离有限,顶板的有效传播距离高于煤层,地震波有效传播距离与爆破装药量线性正相关。采动地震波低频部分的品质因子高于高频部分,顶板岩层的品质因子高于煤层。研究成果有助于地震波传播介质选取、检波器布设优化。     

广东1∶5万厚街圩、小榄镇、容奇镇、太平镇幅区域地质调查项目进展及主要成果

"广东1∶5万厚街圩、小榄镇、容奇镇、太平镇幅区域地质调查"项目区内,第四系浅覆盖区面积占71%。在充分利用前人地质调查研究成果的基础上,综合采用地表路线调查、物探、遥感、钻探和钻孔第四系精细研究等方法开展工作。通过3 a的调查与研究,建立了珠江三角洲晚更新世(始自128 ka)5阶段(MIS5)海洋氧同位素海侵层序及地层格架;根据钻孔沉积物样品磁化率变化进行了地层对比及沉积旋回划分,为珠江三角洲第四纪研究奠定了基础;查明了测区NE、NW向隐伏主干断裂的空间展布及其活动性,为工程建设及防震减灾提供了基础资料;通过花岗岩类锆石SHRIMP U-Pb精确定年,提出了二长花岗岩存在于印支期花岗岩带并形成于晚侏罗世陆壳伸展构造环境的新认识。     

近岸波生流运动三维数值模拟及验证

开发建立了近岸波生流运动三维数值计算模式。模式中,引入了三维时均剩余动量、破波表面水滚、波浪水平与垂向紊动作为主要驱动力,同时考虑了波流共同作用的底部剪切力。推导了可综合反映底坡、能量传递率和密度影响的水滚能量传输方程;将Larson-Kraus的二维波浪水平紊动系数表达式拓展至三维。采用大量实测数据和文献资料测试验证了所建模式,表明所建模式可有效模拟波浪增减水、底部离岸流、沿岸流、裂流、堤后环流等不同维度的波生流现象。此外,研究也表明破波水滚效应可解释波生流峰值向岸推移的物理现象,从而在模拟中不能忽略;破波带内沿岸流速垂向较为均匀的现象与波浪附加垂向紊动有关。     

In-plane vibrations of soil deposits with variable shear modulus: I. Surface waves

The propagation characteristics of dispersive SV/P surface waves are analytically studied in a linear-elastic, isotropic, compressible half-space with constant mass density and Poisson's ratio and shear modulus increasing according to a continuous, bounded function of depth. Dispersion relations for the particular wave modes are evaluated over wide ranges of the parameters involved. Displacement profiles are presented for typical values of these parameters. Finally, an equivalent depth is given for use in connection with steady-state vibration techniques for site investigation.     

非饱和土地基中P1波通过波阻板的传播特性研究

基于单相弹性介质与非饱和多孔介质中波的传播理论和Snell定律,研究了P1波从非饱和土介质中入射到波阻板（wave impeding block,WIB）时的传播特性。推导了P1波在非饱和土地基中通过波阻板后反射波和透射波振幅比的解析解,分析了反射波振幅比和透射波振幅比与波阻板的剪切模量、密度以及入射角、入射频率、饱和度等各种参数的关系曲线,从而得到这些参数对非饱和土地基中波阻板隔振效果的影响规律。数值结果表明：波阻板隔振屏障的剪切模量和密度对其隔振性能影响较为显著,当波阻板剪切模量和密度在一定范围内时波阻板隔振屏障可获得较好的隔振性能;入射角对波阻板隔振性能影响较大,而入射频率对其隔振效果影响很小。     

长江中游阳逻砾石层沉积环境分析

本文在野外调查的基础上,选择典型剖面,通过剖面沉积学、岩相划分和粒度分析研究,对长江中游“阳逻砾石层”沉积环境进行了讨论。研究表明,阳逻砾石层的岩性主要砾石层夹砂层,由Gm,Sh和Sp沉积相类型组成;   大多数频率曲线图形态为双峰,且以不对称曲线为主;   概率累积曲线大都为上三段式,以滚动总体为主,约占50%～60%,斜率较大,在35°～45°;   悬浮总体约占20%～30%,斜率在 40°以上;   跳跃总体约占20%～30%,斜率较小,多在 10°～20°。跳跃总体和滚动总体之间均存在有混合带,分选性较差。综合分析认为,阳逻砾石层沉积环境为具有辫状河特点的河流沉积。根据电子自旋共振测年（ESR）得到阳逻砾石层的形成年龄为1.12～1.56MaB.P.,表明阳逻砾石层形成于第四纪早更新世。
     

河北省隆化县南部地区金-多金属成矿条件分析及找矿方向

简要介绍了河北省隆化县南部地质构造及区域化探异常特征,从成矿元素来源、富集沉淀以及导矿、储矿空间等方面分析了本区地质背景中有利的成矿因素,解译了区域化探异常对本区多金属成矿的有利指示。通过对区域上成矿地质条件相似的典型矿床进行成矿要素分析,阐述了本区如何利用现有的基础资料进行金-多金属找矿的思路,指出了本区找矿的主攻矿种及矿床类型,并总结了找矿标志。