基于经验参考场地的广义线性反演方法

为了克服广义线性反演方法（GIT）中理想的参考场地难以找到的局限性,本文将四分之一波长法计算的平均场地放大系数和谱衰减法计算的高频衰减参数作为GIT方法的经验参考场地（ERS）。以2008年5月至8月间28个强震动台站记录的95个汶川8.0级地震余震的615组强震动记录为例,通过与其他方法的比较,验证了ERS-GIT的合理性,并讨论了各类方法之间差异的原因。结果显示,ERS-GIT方法、传统GIT方法和非参数化GIT方法计算得到的平均应力降依次为1.15 MPa,0.78 MPa和0.52 MPa;ERS-GIT方法和传统GIT方法得到的品质因子分别为Q（f）=75.02f^1.27和Q（f）=65.56f^1.22。以场地的卓越频率为分界,ERS-GIT方法得到的局部场地响应在长周期和高频部分分别与H/V谱比法和传统GIT方法更为接近。     

龙门山地区的kappa（κ0）模型及汶川MS8.0地震的强地震动模拟

在地震动模拟中,高频衰减参数（κ₀）是一个重要的参数,它控制了傅里叶谱高频部分的衰减特性.本文利用汶川M_S8.0地震和芦山M_S7.0地震主余震的1671组强震动观测记录,计算了龙门山地区50个断层距小于150 km的强震动台站的κ₀,基于随机有限断层法模拟了汶川地震中这些台站的加速度时程、傅里叶振幅谱和反应谱,并与前人的研究进行比较.结果表明,合理计算的κ₀可以有效地改善加速度时程振幅和高频谱（>1 Hz）的模拟结果.另一方面,本文基于κ₀与地形高程的相关性,建立了龙门山地区的κ₀经验模型.分别采用该经验模型和κ₀= 0.04 s模拟了汶川地震的峰值加速度分布,并与观测记录进行比较.结果表明,采用本文提出的κ₀模型可以更好地重现汶川地震的峰值加速度分布,特别是在断层破裂方向的反方向区域和山区.综上,汶川地震中山区的峰值加速度明显大于盆地地区的现象,不仅与断层破裂产状有关,还与山区和盆地地区的κ₀之间显著的差异有关.     

基于HVSR谱比法研究场地反应非线性特征

针对汶川地震近断层的众多量大面广的Ⅱ类场地,选用理县木卡台作为研究对象,采用主震、余震和地脉动记录,基于傅里叶谱HVSR谱比和速度反应谱HVSR谱比结果,研究场地反应的非线性特征。结果表明:主震、余震、地脉动的速度反应谱HVSR谱比曲线平滑,峰值突出,清楚地给出了场地的卓越频率;场地地震反应随着PGA的变化出现明显的非线性反应,随着PGA的增大,小于100 gal余震、100～200 gal余震、200～300 gal余震以及主震的记录中场地卓越频率有向低频偏移的趋势。     

2021年5月21日漾濞Ms6.4地震近场地震动特征和方向性效应分析

利用中国国家强震动观测台网(NSMONS)和云南地震预警台网获得的158组强震动记录,分析了漾濞Ms6.4地震观测的近场地震动幅值、反应谱值特征以及不同周期反应谱值的空间分布.将近场台站反应谱值与NGA-West2预测方程进行对比,结合现场震害调查结果验证此次地震近场地震动的方向性效应,研究结果表明,近场30 km内地震动峰值加速度(PGA)表现出南北向(NS)高于东西向(EW)的方向性差异,PGA最大相差达1.86倍;在水平向加速度反应谱值(SA)卓越周期附近的谱值普遍高于基本设计谱,漾濞台NS向卓越周期对应的SA是罕遇设计谱平台值的3.87倍;空间分布显示,断层破裂前方(震中东南方向)观测的水平向SA显著大于破裂后方,在短周期更为明显,随着周期的增大差异有所减小;破裂前方台站观测的短周期SA大于NGA-West2预测结果,而破裂后方台站观测的SA在整个周期范围内均小于NGA-West2预测结果,表现出显著的方向性效应;震害调查结果也表明近场区域的建筑物破坏呈现NS向破坏较EW向严重的方向性差异.     

2021年5月21日漾濞MS6.4地震极震区地形效应对地震动特性的影响

基于对2021年5月21日漾濞M_S6.4地震微观震中秀岭村进行的震害调查,利用流动观测地形台阵观测资料,分析了地形效应对地震动特性的影响。结果表明,若地震波垂直山脉走向入射,陡坡会放大地震波的高频部分,且不同高程处,山脉垂向低频差异较大,山脉走向低频差异较小。利用谱衰减法计算高频衰减参数的场地影响项κ₀,分析了水平和竖向分量的κ₀与场地软弱程度和卓越频率的相关性,其结果表明,在小尺度范围内,水平分量和竖向分量的κ₀均具有较强的空间不均匀性。     

滇西南地区品质因子、场地反应与震源参数研究

In order to deeply understand the characteristics of influence factors of ground motion in Southwest Yunnan, and better serve the related research of seismic fortification and earthquake prediction in the target area, 242 groups of three-component strong earthquake recordings in Southwest Yunnan from 2007 to 2019 were analyzed by using the two-step non-parametric generalized inversion method. By separating and solving the ground motions observed on the surface in frequency domain, the empirical relationship of the quality factors of 0.5 ~ 20 Hz in this area was given, and the site effect of 26 strong earthquake stations in the study frequency band were obtained, which were compared with the HVSR results. Based on the grid search method, the seismic moment M₀, corner frequency f_c and source model parameters of 35 seismic events are determined, and the calibration relationship among some source parameters is obtained by fitting. The results show that the relationship between Q value and frequency of quality factor in Southwest Yunnan is Q=94.23f 0.43. Compared with HVSR method, the site response determined by non-parametric generalized inversion method is generally higher, but the site effect spectra obtained by the two methods are consistent. The source parameters such as corner frequency, seismic moment and stress drop are mutually dependent.     

时间域跨孔雷达全波形反演及实际应用

通过对目标函数求导的方式详细推导了时间域全波形反演的梯度公式,并使用共轭梯度法同时迭代介电常数和电导率。将该方法应用到一组合成数据和实际数据中,合成数据结果表明全波形反演能够准确刻画地层结构,精确重建亚波长尺寸异常体的位置和参数信息。实际数据的反演结果证明全波形反演能够反映地层中的细微结构,提供高分辨率的反演结果,其波形比配结果也更准确。     

机载探地雷达的进展以及数值模拟

机载探地雷达可能解决危险环境或广域条件下的近地表探测问题,用于解决环境、生态或军事方面的问题.然而由于种种原因,该技术的发展却显得比较慢.为了推进该技术的发展,本文介绍了目前世界范围内机载探地雷达的进展,并利用时间域有限差分法对一些典型模型进行数值模拟,并用特定的偏移成像方法对模拟结果进行成像.目前存在的机载探地雷达主要有三种类型:第一种为将常规探地雷达天线悬挂在直升飞机上,第二种为针对机载探地雷达开发的雷达系统,第三种为具有探地能力的合成孔径雷达.数值模拟结果表明,不管是水平地面的情况下,还是起伏界面的情况下,机载探地雷达都能清楚探测一定深度范围内的地下目标.可见,机载探地雷达是存满希望的一种方法.     

不依赖源子波的跨孔雷达时间域波形反演

波形反演是近年来较热门的反演方法,其分辨率可以达到亚波长级别.在波形反演的实际应用中,源子波的估计十分重要.传统方法使用反褶积来估计源子波并随着反演过程更新,该方法在合成数据波形反演中效果较好,但在实际数据反演过程中存在一系列的问题.由于实际数据信噪比较低,在源子波估计过程中需要大量的人为干涉,且结果并不一定可靠.本文使用一种基于褶积波场的新型目标函数,令反演过程不再依赖源子波.详细推导了针对跨孔雷达波形反演的梯度及步长公式,实现介电常数和电导率的同步反演.针对一个合成数据模型同时反演介电常数和电导率,结果表明该方法能够反演出亚波长尺寸异常体的形状和位置.接着,将该方法应用到两组实际数据中,并与基于估计源子波的时间域波形反演结果进行比较.结果表明不依赖源子波的时间域波形反演结果分辨率更高,也更准确.     

跨孔雷达全波形反演成像方法的研究

跨孔雷达全波形反演是一种使用全波形信息反演两钻孔之间地下信息的层析成像技术.常规的层析成像反演大部分采用射线追踪方法,其中基于初至时的射线追踪方法可以反演出速度剖面（介电常数剖面）,基于最大振幅的层析成像可以反演出衰减剖面（电导率剖面）.常规射线追踪方法有许多不足,究其原因是该方法仅使用了小部分的信号信息.为了进一步提高成像分辨率,本文全面推导了全波形跨孔雷达层析成像反演方法,该方法利用雷达波全幅度相位信息能够反演出地下高分辨率的介电常数和电导率图像.本文通过基于局域网的分布式并行算法,有效地解决了巨量数据正演计算问题.文中首先建立了基于单轴各向异性介质完全匹配层的时间域有限差分二维正演算法,进而通过应用包括时间维度在内的全波场信息与残场逆向传播的全波场信息乘积来计算梯度方向,通过求取以步长为自变量的目标函数的极值确定步长公式,并提出以第一次介电常数反演作为同步反演的初始模型,能够有效提高收敛速度.本文对多组模型进行成像实验,取得了较好的反演效果.