地质雷达资料的偏移速度分析和叠前偏移

地质雷达资料偏移成像的精度与地下介质介电常数分布的确定精度有直接关系.提出用全局最优化偏移速度分析方法求取介电常数分布.目标函数定义为各共成像点道集零延迟归一化互相关值之和.在假设地下介质是分块的,且每块介质的介电常数可以用有限项的与空间坐标有关的多项式函数来表示的前提下,用遗传算法由浅至深逐块确定使目标函数达到最大的多项式函数的各项系数从而确定介电常数.叠前偏移用时间域有限差分求解麦克斯韦方程组的逆时偏移方法实现.合成雷达记录的偏移速度分析和偏移叠加结果表明,全局最优化偏移速度分析有较高的精度,偏移叠加剖面与实际构造一致.     

2D有限差分偏移技术在探地雷达信号成像中的应用

由于绕射波的存在,很难准确估计探地雷达剖面中目标的尺寸,因此,对目标进行成像研究具有重要意义和应用价值。采用2D有限差分偏移技术对典型的合成记录及实测探地雷达剖面进行了成像处理,结果表明,偏移可以大大提高探地雷达资料的横向分辨率。在实际资料处理中,通过对点目标绕射波的准确归位,可以简单估计地下介质的电磁波速度。讨论了工程处理中速度模型的建立,实际数据的非零偏等偏移处理中的核心问题。      

注浆材料介电常数在雷达图像识别中的应用

利用探地雷达(GPR)方法探测软土盾构隧道盾尾壁后注浆分布效果时,电磁波在介质中的传播速度是准确识别介质界面的关键。在估计波速时常常将介质的介电常数假设为固定不变的常数,这不符合实际情况。为保证探测图像识别的精度,首次利用网络分析仪对不同配比、不同探测频率和不同龄期下软土隧道壁后注浆材料的介电常数进行了测定,对测定结果进行了基于射线追踪原理的GPR数据二维正演分析,并将分析结果与模拟的探地雷达隧道壁后注浆分布探测结果进行了比较。结果表明,针对不同的探地雷达探测频率而采用相应的介质介电常数来进行探地雷达探测图像的准确识别是十分必要的。     

探地雷达测量土壤水含量的进展

包括探地雷达(Ground Penetrating Radar)在内的许多电磁方法正越来越多的应用于近地表水文地质领域。探地雷达技术基于介质的电磁特性,通过介质介电常数和速度的变化来反映土壤的体积水含量。水的相对介电常数为81,而周围介质的相对介电常数约为2~30,这样大的介电常数差异使探地雷达成为监测和分析地下水的有效工具。介绍4种应用探地雷达测量土壤水含量的方法,包括:探地雷达反射波法、探地雷达地面波法、钻孔探地雷达方法、以及探地雷达地表反射系数方法4种方法各有不同的适用条件,其中反射波方法最为常用。     

点状不良地质体钻孔雷达响应特征 ——围岩及充填效应正演分析

钻孔地质雷达探测是一种有效获取高分辨率深部岩体信息的井中地球物理方法。针对钻孔地质雷达探测工作中常见的空洞、岩溶和地下埋藏物等点状不良地质体,利用时域有限差分数值模拟方法,对岩土体内点状不良地质体围岩介质和充填状况进行了雷达响应正演研究,分析了这些点状不良地质体围岩介质和充填状况对钻孔地质雷达反射信号的影响。研究结果表明,围岩与空洞内充填物的相对介电常数相对值,决定着雷达反射剖面信号的强弱对比,介电常数相对值较大时,更易确定目标地质体的前、后部界面位置,而低阻围岩的雷达波信号大部分被围岩介质吸收,通过单孔反射方法几乎不可能探测到空洞的存在。通过反射信号强度和正负相反射特性及其强弱变化,可以定性地判断空洞内填充物质的性质。     

介质含水率与探地雷达信号关系数值模拟

采用时间域有限差分技术实现了探地雷达三维正演计算,并以此对介质含水率与探地雷达信号关系开展了数值模拟研究.物理模型实验与数值模拟计算结果的对比分析证明了数值模拟的有效性.     

基于速度分析的探地雷达阻抗介电常数反演

阻抗反演是利用波阻抗与介电常数关系开展地下介质参数估计的重要技术,在探地雷达以及叠后地震资料解释中具有广泛的应用。常规阻抗反演需要钻孔或测井曲线作为约束项,约束项信息直接影响阻抗反演的估计精度。在缺少钻孔数据的实际应用中,如何开展探地雷达阻抗反演是该方法研究的重要内容之一。基于上述问题,本文提出了基于速度分析的探地雷达阻抗反演方法。其基本思想是基于多偏移距雷达数据开展速度谱分析和Dix反演,以获得不同深度的速度信息作为阻抗反演的约束项;同时,采用K-means方法自动拾取速度谱信息,大大降低了常规人工拾取误差,提高了计算效率。通过典型随机土壤介质模型,验证了本文方法在无钻孔条件下仍然可以获得较好的介电常数估计结果,并测试噪声适应能力强。最后通过美国密歇根州Wurtsmith AFB,in Oscoda区域的探地雷达数据测试了本文提出方法在探地雷达实测数据参数估计中具有较好的应用效果。     

蒙特卡洛方法在地质雷达探测地下管道中的应用

地质雷达是一种探测金属和非金属管道的有效方法,传统方法是利用经验电磁波速度计算管道埋深,存在较大误差,且往往无法估算管径或算法繁琐。蒙特卡洛方法是一种随机模拟的地球物理反演手段,从雷达图像中读取一系列反射回波穿行时间和雷达相对于管顶的位置数据,给定合理的电磁波速度、管道埋深和管径3个参数的范围,可以有效地拟合得到速度、埋深和管径。该方法在南京地铁盾构某区段,用来拟合估算地下输油管、自来水管和污水管的埋深及管径,取得了与实际情况较为一致的结果,拟合的电磁波速度符合地下介质情况。     

探地雷达在黄衢高速公路K29-K30段溶洞探测中的应用

探地雷达是利用电磁波在不同介质中的传播速度不相矧的性质，来确定不同的地层结构，本文介绍了探地雷达的方法原理，叙述了其在黄山至衢州高速公路K29＋100-K29＋800段岩溶发育区的应用情况。     

地下多层介质土体等效介电常数的计算方法

城市道路包括路面层和路基层,路面层和路基层又由不同的介质层组成,各层介质的相对介电常数不相同,在城市道路上进行探地雷达探测时,用一个相对介电常数解释所有深度的数据是不准确的.为此,从不同相对介电常数的三层介质出发,推导了n层层状介质条件下地下各深度处的等效介电常数的计算公式,并分别设计了地下两层和三层介质的模型,计算得到地下各深度处的等效介电常数和深度—时间的对应关系.最后利用两层介质的探地雷达正演模拟数据,对等效介电常数计算公式的准确性进行了验证.结果表明,在地下介质呈层状分布的情况下,利用等效介电常数能够更准确地对探地雷达数据进行深度解释.     

咸淡水过渡带的多组分离子交换行为研究

以大沽河下游海水入侵砂质含水层为研究对象,采集地下淡水、海水和含水介质样品,并测定其组成和性质。通过渗流装置模拟咸淡水驱替过程,测定驱替过程中含水介质的渗透性参数和主要离子的变化规律,并尝试用数值模拟方法定量研究水敏感性影响下的多组分离子交换过程。研究结果表明,海水驱替淡水情况下,Na+能将砂土吸附的Ca2+、Mg2+、K+交换出来,Na+-Ca2+、Na+-K+交换速度很快,而Na+-Mg2+交换反应持续时间较长;在淡水驱替海水的过程中,溶液中的Ca2+、Mg2+将介质吸附的Na+、K+交换出来,但Ca2+-Na+交换起主导作用。含水介质的动力学参数和突破曲线的拐点变化均进一步验证了咸淡过渡带的水敏感性现象,多组分离子的交换行为导致了水敏感现象的发生。     

甲烷水合物分解过程模拟实验研究

以甲烷为主要成分的天然气水合物被看作是一种新型的油气资源,研究水合物分解特征有助于水合物的开采利用。采用实验模拟的方法进行了甲烷水合物分解率研究,实验中采用了等容升温分解和不同粒径多孔介质体系常压分解等方法研究水合物的分解特征。从p=4.5MPa下进行的等容分解实验结果发现,当釜内温度为5.18~8℃时水合物快速分解并一直持续到13℃分解结束,且等容分解过程中反应釜内压力与釜内温度呈良好的函数对应关系。常压分解研究使用了5种不同粒径沉积物作为反应介质,在T=1℃的条件下进行水合物分解实验,结果发现粒径在0.063~0.35mm范围的沉积物对水合物的分解速率为1.11×10-5~2.41×10-5mol/s,但分解速率并没有随粒径大小发生有规律的变化。     

多孔介质非均质性空间变异结构分析

非均质多孔介质的空间分布具有随机性与结构性的双重性质.地统计学方法在研究具有结构性和随机性双重性变量的空间变异性方面具有极强的科学性.本文在地理信息系统平台ArcGIS上,采用Geostatistical Analyst地统计学分析模块中的kriging插值方法研究非均质性多孔介质的空间变异性.以河北省廊坊市地下水污染物的现场数据为研究对象,利用普通克立格法对氟化物、硫酸盐、氯化物和汞浓度的空间变异性进行分析.     

基于光谱知识库对高光谱影像目标快速识别方法

针对国内引进的机载高光谱成像仪（CASI/SASI）数据采集系统,介绍了利用先验知识建立的多种地物目标光谱库,以及高光谱影像目标快速识别的技术方法研究;同时还阐述了其数据处理流程、目标识别原理和应用开源代码编程实现过程,并对其结果与应用进行了简要的分析。     

锆石形态标型特征及标型生长机制探讨

本文在系统总结归纳不同研究者对锆石形态标型特征的研究成果基础上，重点从晶体生长、晶体化学和地球化学理论为重点探讨了锆石形态标型特征的生长机制。研究表明：锆石晶体结构中不同的面网方向，其平面内的原子组成、比例、化学键联结和键力以及面网间距和密度都是有差别的，由此决定了锆石晶体在不同的结晶介质条件下，不同面网的生长速度发生改变，生成相应的晶形。例如，尽管碱性元素并不进入锆石晶格，但它们可以影响Ｚｒ、Ｓｉ、Ｏ离子的扩散速度，但是富钾和富钠的介质对锆石晶形发育的影响是有差别的，表现为：在富钾的介质中，将导致柱面的法向生长速度较锥面快得多，而锥面中，｛１１１｝的法向生长又较｛３１１｝快，由此决定了形成以｛３１１｝锥为主的双锥状晶体；在富钠的介质中，柱面和锥面都有一定程度的发育，但前者弱于后者，而柱面中，｛１００｝的法向生长较｛１１０｝慢，由此决定了形成以｛１００｝柱和｛１１１｝锥为主的短柱锥状晶体。根据类似方法，论证了其它形态标型特征的客观性，从而揭示了标型之间的内在联系和本质，展示了花岗岩研究中锆石形态标型特征应用推广的前景，也可为单颗粒锆石定年研究提供更多的分析应用价值     

双相TI介质中弹性波交错网格高阶有限差分法数值模拟

应用双相介质波动方程,推导了双相横向各向同性介质(TI)中波动方程的有限差分格式,对双相TI介质中弹性波有限差分数值进行了模拟.结果表明,弹性波在双相TI介质中传播时,除了存在常规的快纵波(qP1)和横波以外,还存在慢纵波( qP2).并且慢纵波的速度明显小于快纵波,而且受耗散系数的影响衰减地很快,所以在实际中很难观测到慢纵波.快纵波在固相和流相中相位相同,而慢纵波在固相和流相中的相位相反.慢纵波在流相中振幅大,而在固相中的振幅较小.     

地震波CT技术在采空区勘查中的应用——以淄川区洪山镇北工村旧村改造项目为例

地震波CT层析成像技术是利用地震波在不同介质中传播速度的差异来重建测试区域地震波速度场的分布特征,以此来推断剖面介质的精细构造及地质异常体的位置、形态和分布状况。通过钻孔间的组合,可实现二维空间探测,具有直观准确、真实可靠等优点,具有单孔钻探方法无可比拟的优势,应用前景广阔。     

Stars with relativistic speeds in the Hills scenario

The dynamical capture of a binary system consisting of a supermassive black hole (SMBH) and an ordinary star in the gravitational field of a central (more massive) SMBH is considered in the three-body problem in the framework of a modified Hills scenario. The results of numerical simulations predict the existence of objects whose spatial speeds are comparable to the speed of light. The conditions for and constraints imposed on the ejection speeds realized in a classical scenario and the modified Hills scenario are analyzed. The star is modeled using an N-body approach, making it possible to treat it as a structured object, enabling estimation of the probability that the object survives when it is ejected with relativistic speed as a function of the mass of the star, the masses of both SMBHs, and the pericenter distance. It is possible that the modern kinematic classification for stars with anomalously high spatial velocities will be augmented with a new class—stars with relativistic speeds.     

多层介质含水系统中石油类污染预测评价：以大庆市纳污湖泡区为例

本文选取大庆贴不贴泡区的多层介质含水系统为研究对象,在分析水文地质条件和研究各层介质渗透规律的基础上,运用地质统计学方法和数值模拟技术建立起此类含水系统中石油类污染运移数值模拟模型,应用所建模型对地下水污染趋势进行了预测,并提出了污染控制措施。     

Numerical analysis of 1‐D compression wave propagation in saturated poroelastic media

A numerical procedure is presented for the simulation of 1‐D compression wave propagation in saturated poroelastic media. The media are modelled as a two‐phase system consisting of compressible fluid and solids. Viscous coupling forces resulting from the relative motion between phases are characterized as Darcy type. The numerical procedure can account for effects of axial strain, nonlinear material behaviour, and various drained and undrained boundary conditions. Time integration is carried out explicitly and isothermal conditions are assumed. The method is capable of modelling shock wave fronts without introducing artificial viscosity. Numerical results are in close agreement with analytical solutions for several simplified cases and indicate that mass coupling may have important effects on fluid velocity and wave speed. Corresponding effects on solid velocity and wave speed are much smaller. Numerical results also indicate that damping occurs in a saturated poroelastic column and is dependent on the value of hydraulic conductivity. Copyright © 2007 John Wiley & Sons, Ltd.