IN-SEAM SEISMIC LOVE WAVE SCATTERING MODELED BY THE FINITE ELEMENT METHOD*

The dynamic finite-element method allows frequency-dependent reflection and transmission coefficients to be computed for Love waves scattered by two-dimensional inhomogeneities in coal seams. Clean faults of zero hade angle show a throw-dependent cross-over frequency in reflection spectra, and throw-dependent conversion from fundamental to first higher mode energy in transmission spectra. Oblique faults show mode conversion in reflection spectra which is relatable to the fault hade angle by simple Huygens-theory models. Thin fracture zones or dykes normal to the seam show a reflection maximum when thickness of the zone is of order one quarter of the seam wave wavelength. Published field data from two known faults and a dyke are compared with the modeling results and support the belief that broad-band seam-wave data are capable of characterizing a seam discontinuity (throw, hade angle, dyke thickness) as well as locating it. Development of such procedures will require extensions to existing field practice and processing. This research was funded in part by the National Energy Research Development and Demonstration Council of Australia. The authors thank The Broken Hill Proprietary Company Limited for permission to quote from company case histories.     

二维各向异性地电断面大地电磁场的有限元法解法

假定各向异性主轴之一与层面垂直,另一主轴与构造走向平行,本文给出这种条件下,二维各向异性地电断面的大地电磁场的变分方程。用有限单元法解变分方程。对区域进行三角单元剖分,在单元内进行二次函数插值,将变分方程转变为线性代数方程组。解方程组得各节点的场值,并可计算场的导数。由这些值可计算地表的视电阻率。 算例表明,对于H_x型波(x平行构造走向),各向异性体与各向同性体的大地电磁场有很大区别。      

大地电磁法三维交错采样有限差分数值模拟

系统地论述了大地电磁三维交错采样有限差分数值模拟算法实现过程中交错网格剖分、积分公式离散化、边界条件、方程组求解、三维张量阻抗的计算等内容. 由于提出了简洁的边界条件，采用了解大型系数矩阵方程组的双共轭梯度稳定解法，所实现的三维交错采样有限差分数值模拟算法具有迭代收敛稳定、计算精度高、速度快等特点. 通过两个理论模型的计算结果检验了算法的正确性和计算精度. 所实现的三维交错采样有限差分数值模拟算法为研究三维反演问题奠定了基础.     

有限元素法全倾角波动方程偏移

本文试图从两个方面提高波动方程偏移的效果:1.使用全方向波动方程进行偏移,使之适用于任意倾角界面的反射;2.使用有限元素法提高微分方程数值解法的精度。     

有限元素法全倾角波动方程偏移

本文试图从两个方面提高波动方程偏移的效果:1.使用全方向波动方程进行偏移,使之适用于任意倾角界面的反射;2.使用有限元素法提高微分方程数值解法的精度。     

有限元素法全倾角波动方程偏移

本文试图从两个方面提高波动方程偏移的效果:1.使用全方向波动方程进行偏移,使之适用于任意倾角界面的反射;2.使用有限元素法提高微分方程数值解法的精度。     

大地电磁有限差分数值解对比

基于网格精度、形成系统方程的方式、边界条件以及预条件线性算子等,文中对大地电磁（MT）有限差分数值解作了对比.对不同网格剖分方式下的三个均匀半空间模型的一维MT响应对比显示,在降低首层厚度的同时保持层间厚度变化在合理范围可以同时提高主场和辅助场的精度.在利用正常中心网格法（主场和辅助场都定义在单元顶面的中心）计算二维（2-D）TM模式响应时,应该从Maxwell一次差分方程开始组建二次差分方程,这样可以更充分考虑模型电阻率的变化.在对边界值如何影响数值解的测试表明,仅仅提高一维（1-D）边界值的精度对提高2-D MT有限差分数值解的精度是有限的.线性算子对提高MT解的效率十分重要,简单的对比进一步表明合适的预条件再配合好的线性算子（如文中求解2-D MT时所采用的DILU-BICGSTAB方法）不仅可以加速收敛,而且可以降低迭代次数.     

关于用有限单元法对二维构造作电阻率法模拟的几个问题

本文讨论了二维构造上电阻率法有限单元模拟的边值条件、反傅氏变换算法及波数选取等问题,并提出了相应的算法。所列举的算例表明,本文算法较好。     

关于用有限单元法对二维构造作电阻率法模拟的几个问题

本文讨论了二维构造上电阻率法有限单元模拟的边值条件、反傅氏变换算法及波数选取等问题,并提出了相应的算法。所列举的算例表明,本文算法较好。     

弹性波的三维有限元模拟

本文讨论了弹性波瞬态传播问题的三维有限元计算方法及当前存在的实际困难.针对要求计算机内存大和计算时间长的问题,采取了改进措施.由于采用了集中质量矩阵和修正的中心差分时间积分显格式相结合的方法,可以使计算机内存和计算时间大为减少;由于采用结点定位法,最适合用于目前发展的并行计算机系统,可使计算速度大大增快;还采用了有效激发震源法,有效激发区是随时间步进的增加而逐步增大,这不仅能节省计算时间,而且使波场的传播过程一目了然,本文计算了由两种介质组成的三维楔形问题,得到若干典型剖面的瞬时波场图及随时间变化的合成地震图.     

弹性波的三维有限元模拟

本文讨论了弹性波瞬态传播问题的三维有限元计算方法及当前存在的实际困难.针对要求计算机内存大和计算时间长的问题,采取了改进措施.由于采用了集中质量矩阵和修正的中心差分时间积分显格式相结合的方法,可以使计算机内存和计算时间大为减少;由于采用结点定位法,最适合用于目前发展的并行计算机系统,可使计算速度大大增快;还采用了有效激发震源法,有效激发区是随时间步进的增加而逐步增大,这不仅能节省计算时间,而且使波场的传播过程一目了然,本文计算了由两种介质组成的三维楔形问题,得到若干典型剖面的瞬时波场图及随时间变化的合成地震图.     

混合网格方法在巴巴多斯增生复合体热演化有限元模拟中的应用

为研究巴巴多斯增生复合体构造热演化的过程,采用空间坐标系和质点坐标系相结合的方法,在处理构造运动和变形的平流热效应时,并用变网格法及固定网格中的迎风法,成功地对该区域进行了二维有限单元法热模拟。计算结果表明,巴巴多斯增生复合体前弧下存在较高孔隙压力（约为岩体压力值的０．８）和一定摩擦生热（等效摩擦系数约为０．１７）,俯冲沉积物压密和脱水排出的水沿脱顶断层从变形前锋流出是解释该区地热特征的必要条件。     

衰减雷达波有限元偏移

高频雷达波在地球介质中有较强的衰减,反演中不可忽略．为此文中首先给出了含衰减项的雷达波的有限元方程及其偏移理论．用有限差分法或有限元法可正演合成雷达波资料,加入一定的扰动后用含衰减项的雷达波有限元方程做偏移,实例结果表明,考虑衰减项的偏移结果能使界面更好地归位,这为提高探地雷达地质解释的分辨率提供了可能性,为逐渐地实现符合雷达波自身动力学特点的处理系统奠定了基础．     

衰减雷达波有限元偏移

高频雷达波在地球介质中有较强的衰减,反演中不可忽略．为此文中首先给出了含衰减项的雷达波的有限元方程及其偏移理论．用有限差分法或有限元法可正演合成雷达波资料,加入一定的扰动后用含衰减项的雷达波有限元方程做偏移,实例结果表明,考虑衰减项的偏移结果能使界面更好地归位,这为提高探地雷达地质解释的分辨率提供了可能性,为逐渐地实现符合雷达波自身动力学特点的处理系统奠定了基础．     

地震失稳的滑动弱化模型的有限元分析

本文采用有限元方法,对直立的、无限长的二维走滑断层上的地震不稳定性的滑动弱化模型进行分析,研究断层参数对失稳的影响,从理论上探索当断层强、弱区均有弱化现象时,断层破裂的前兆信息,进而分析摩擦应力弱化规律与地震预报的关系,讨论失稳前后位移场、应变场和应力场的演变过程。     

上部岩石圈应力状态的三维有限元模拟

本文较详细地介绍了上部岩石圈应力状态的三维有限元模拟的方法及得到的垂直应力特征。假设在地质时间尺度上,上部岩石圈0～40公里范围内(简称地壳)以线弹性变形为主。考虑到地壳三维不均一性对地壳应力场的影响,将地壳沿水平方向分成七种地质构造单元:大洋、大陆、高原、洋中脊、海沟、转换断层和三联点,沿径向方向分成二层,以重力(包括引力和离心惯性力)和温度变化作为载荷,采用三维有限单元法计算了地壳的应力场。计算结果表明:(1)地壳垂直应力以压应力占绝对优势,张应力只发生在洋中脊等异常带及其它特定地区,(2)在同一深度上,垂直应力随纬度的增大而线性增加,(3)在深25公里范围内,垂直应力随着深度的增加而增大,其值与海姆法则预测值吻合;(4)异常高的垂直应力梯度往往发生在异常带(板块边界)邻近地区。     

TWO DIMENSIONAL FINITE ELEMENT-BOUNDARY ELEMENT COUPLING MODEL OF MAGNETOTELLURIC SOUNDING

This paper describes how to apply the boundary element method to solve 2-D magneto-telluric sounding problem and then couple the BEM with finite element method to deal with inhomogeneous geological structure and its relation to regional stress regime. The BEM is able to calculate precisely the derivative of field variables. Such a new approach can more flexibly than others set up the upper boundary condition of the air region. Two practical examples are given. One is the study of topographical effect on the MT fields using boundary element method. There is an inverse relationship between the change of apparent resistivity and the topographical variation. The other is a coupled model of a basin in Nei Monngol Autonomous Region. A lower resistivity zone must exist in the crust and should be thicker below the central portion of the basin. This seems to agree with the regional stress regime changed from extension in Mesozoic to compression in Cenozoic     

A SIMPLE METHOD OF MAGNETOTELLURIC INTERPRETATION *

A simple method of magnetotelluric interpretation is derived using the property that the earth currents flow in horizontal sheets. It is shown that when the depth is taken as two-thirds of the Cagniard's depth of penetration (Cagniard, 1953), the mean resistivity-over the depth is the same as the apparent resistivity of the medium. From a mean resistivity versus depth of penetration plot, resistivity can be easily computed at all depths of the sounding. This method gives satisfactory results in a short time and makes it possible to interpret the soundings over media of several layers. However, the results are inaccurate near maximum and minimum points of the plot as well as in the zone of thin layers.     

用有限元法正演京津唐地区二维构造的大地电磁测深资料

本文阐述在大地电磁测深工作中,用有限单元法,模拟计算京津唐地区二维地质构造的大地电磁响应。 文章前部分,论述了用有限单元法正演二维大地电磁测深曲线的原理及其数学公式推导。文章后部分,根据两条测线实测的大地电磁测深结果并结合其它地球物理探测资料,给出了两个二维剖面模型,并计算了两种极化的视电阻率曲线。两条实测剖面分别是横切唐山地震带的马兰峪—柏各庄剖面及横过北京地区北北东构造走向的文化营—王辛庄剖面