三维数值流形方法研究及其在地学中的初步应用

伴随地震孕育、发生与震后调整过程的应力、应变问题在地震研究中占有重要地位.以GPS为代表的空间观测技术为大尺度地壳运动监测提供了高效、稳定、精确的测量结果,并为研究上述应力、应变问题提供了有效数据约束.GPS速度场和应变率场结果既可用于变形分析,又可作为数值模拟的有效约束和检验.为了获取研究区域可靠的应变率场结果,有必要开展GPS应变率场计算方法的对比研究.另一方面,由于在整个地震过程中应力、应变存在动态演化现象,因此需要研究适合于动态资料约束、大变形模拟、连续与非连续变形耦合的三维数值流形方法.基于上述分析,本文包括如下3个方面研究内容.     

基于性能的抗震设计方法在剪力墙结构中的应用

本文对基于性能的抗震设计方法中最具有代表性的直接基于位移的设计方法在剪力墙结构中的应用进行了研究。采用结构非线性分析程序探讨了墙厚、混凝土强度等级、纵筋配筋率、钢筋级别、轴压比、墙长等因素对单肢剪力墙屈服位移的影响,从而对现有的屈服曲率计算公式进行了改进。另外将按顶点荷载作用下的屈服位移计算公式求出的屈服位移与实际倒三角形荷载作用下的剪力墙屈服位移进行了比较,,从而推导出倒三角形荷载作用下的屈服位移计算公式。     

三维散射算子及其在逆散射中的应用

以弹性波为重点，评述了三锥散射算子关系及其在逆散射中的应用。为便于理解，在介绍过程中，还仔细描述一维球对称情况下散射矩阵和逆散射方程推导。本文表明，无论在一维球对称介质情形，还是三维情形（包括声波、电磁波和弹性波），其因果场、反因果场和散射数据之间都存在一个关系，即散射算子关系。如果利用因果场与反因果场之间的时间反转关系，可以得到因果场与散射数据之间的关系或方程。再引进三种场的分解方法，可以得到三种关于因果场的方程，这就是逆散射方程。这些方程分别提出了新的问题。     

波动理论基础知识及其在地震工程中的初步应用（续）

波动理论基础知识及其在地震工程中的初步应用（续）廖振鹏，袁一凡（国家地震局工程力学研究所，哈尔滨１５００００）＊ＴｏｐｉｃａｌＬｅｃｔｕｒｅ＊（８）ＥＳＳＥＮＴＩＡＬＫＮＯＷＬＥＤＧＥＯＮＷＡＶＥＴＨＥＯＲＹＡＮＤＩＴＳＰＲＥＬＩＭＩＮＡＲＹＡＰＰＬ...     

祁连山中东段三维构造物理模型及其在地震预报中的应用

利用近年来在祁连山中东段地区取得的丰富、完整、系统、可靠的地表活动构造定量化数据和测震学资料建立了本区新世活动构造的三维构造物理模型,定性或半定量地描述了该区活动的块的运动状态,解释了不同活动块体的运动性质及块体之间的运动转换关系,归纳总结了不同块体内前兆异常及地震活动性特点。     

三维大地电磁测深中的薄层近似方法在地震预报研究中的应用

本文将Ｓ．Ｐａｒｋ１９８４年提出的解决三维大地电磁测深问题的薄层近似方法，用于甘肃省河西地区的大地电磁测深定点复测结果的资料解释，展示了这种方法应用于复杂介质结构下的大地电磁测深工作的良好前景。依据该方法理论而编制的程序有较高的计算精度。     

附有标高刻度的三维立体剖面图的模型方法及其在垂直形变分析中的应用

提出了一种用于垂直形变分析的附有标高刻度的三维立体剖面图的全新模型方法,介绍了用这一模型方法建立国家复测水准网三维立体剖面图模型的过程,使用表明,这一模型方法与目前常用的三维空间表示方法相比,在定量、定位分析水准点的沉降变化时具有直观、快速等优点。     

三维激光扫描技术在正断层型地表破裂调查中的应用——以2008M_S7.3于田地震为例

随着三维激光扫描技术的发展,其被广泛应用于震后同震位移参数等基础资料的获取。本文简要介绍了三维激光扫描仪的基本原理和工作流程,然后以2008年于田MS7.3级地震为例,介绍了三维激光扫描在正断层型地震的同震位移等参数获取中的应用,并分析了实际垂直位移与视垂直位移的比值(Vo/H)与地形坡度角(α)以及断层倾角(β)的关系。通过5个典型断错地貌的三维激光扫描,获得了2008年于田MS7.3级地震的垂直和水平同震滑移量,垂向和左旋位移均为1—3.5m左右,揭示出于田MS7.3级地震为一次正断与左旋运动分量大致相当的地震。由于断层走向的变化,在地表破裂南段表现为左旋位移大于垂直位移。5处测量点的地表变形带宽度介于10—25m之间。     

模拟退火方法在三维速度模型地震波走时反演中的应用

采用块状建模以及三角形拼接的界面描述方式,并通过立方体速度网格线性插值获得块体内部的速度分布。正演过程中采用逐段迭代射线追踪方法计算三维复杂地质模型中的射线走时,并采用模拟退火方法进行了三维模型中的地震波走时反演研究。模型测试结果表明,使用的射线追踪和走时反演算法有效。     

声反射成像测井在地层中的三维波场模拟方法研究

声反射成像测井方法和仪器近来成为勘探地球物理界的新研究热点.但有利于成像的反射波信号与井中的模式波叠加而难以分离出来.为了改进仪器设计,研究更有效的数据处理和解释方法,必须用以波动方程为基础的数值模拟方法来精确描述声反射成像测井的波场.为此建立了非均匀交错网格、加PML吸收边界的、能够用于正交各向异性介质的3维有限差分数值模拟方法和并行算法程序.将其应用于典型各向同性和各向异性地层中反射声波成像测井的三维波场模拟,并与已公开发表的应用离散波数方法的相应结果对比,证明了此方法正确、算法高效.模拟的波场动态范围能够大于60dB,计算速度比常规算法提高了3.5倍.这些技术能够正确、有效地模拟大尺度(在10m左右)、较高频率(10kHz左右)的反射声波成像测井波场.为我们研究声反射成像测井仪器和资料处理解释方法提供了有力的定量分析工具.     

Three-dimensional viscoelastic LDDA method and its application in geoscience

Introduction A lot of work has been done in studying geological problems in terms of finite-element method (FEM). Assuming the material of fault as a perfect plastic one, WANG, et al (1980, 1982) simulated the transference of the larger earthquakes in North China by elasto-plastic FEM, the earthquakes are simulated by reducing frictional coefficients of the fault. YIN and ZHANG (1982) investigated the instability of earthquakes by FEM with strain-softening material model. WANG and C…     

Bayes方法及其在地震预报中的应用

对Ｂａｙｅｓ方法进行了分析并将其应用于华北地区强震的预测，结果较好。内符合检验、阈值试验、ＦＨ检验、时间窗移动试验等一系列控制试验表明识别结果较稳定。     

图法及其在Toeplitz矩阵分解中的应用

实现了基于图法的稀疏正定系统的求解，并在此基础上实现了具有Toeplitz结构的大型稀疏矩阵的快速LU分解，在基于波边方程的地震数据处理如地震波场模拟和叠前深度偏移等隐式方法中，拉普拉氏算子或亥姆霍兹算子的快速分解是这些方法能否实现的关键，在螺旋边界条件下，这些算子的表示矩阵是具有Toeplitz结构的正定厄密矩阵，可以通过本文方法实现快速分解。     

三维应变—应力场理论及其应用

本文根据Reches的“滑动模型”,对三维应变场中岩石破裂行为进行了系统的理论分析,探讨了应变、应力与活动断裂之间存在的关系,并结合实倒在三维应变-应力场理论应用方面做了有益的尝试,从而丰富和发展了岩石破裂理论。     

土壤年代学方法及其应用

本文较详细地介绍和论述了土壤年代学方法及其测年原理，以及该方法的国内外研究现状和发展应用前景．作者将该方法的基本思路引入榆木山和阿尔金山山前地区的活动构造测年工作，并初步建立了土壤ＣａＯ、ＣａＣＯ３和ＣａＣＯ３累积指数值与发育年代之间的定量计算关系式，统计得到了土壤中砾石钙膜的平均累积速率．通过回检和应用对比分析，认为土壤年代学方法适用于中国西北地区，并具有广阔的应用前景．     

三维电磁模拟技术及其在频率测深法中应用

利用现有的并矢格林函数和积分方程理论对轴向频率测深三维问题进行正演模拟，并讨论其精度．三维良导体或高阻体的存在对频率测深电场分量Ｅ_ｘ定义的视电阻率响应（振幅、相位）分布特征的影响各有其特殊的规律性．选择测量电极中心作为频率测深三维问题正演计算结果的记录点，既使视电阻率响应在异常体正上方获得最大异常，同时又使正演计算的拟断面图的异常分布与异常体之间有很好的对应关系．     

三维电磁模拟技术及其在频率测深法中应用

利用现有的并矢格林函数和积分方程理论对轴向频率测深三维问题进行正演模拟,并讨论其精度．三维良导体或高阻体的存在对频率测深电场分量Ｅｘ定义的视电阻率响应（振幅、相位）分布特征的影响各有其特殊的规律性．选择测量电极中心作为频率测深三维问题正演计算结果的记录点,既使视电阻率响应在异常体正上方获得最大异常,同时又使正演计算的拟断面图的异常分布与异常体之间有很好的对应关系．     

三维电磁模拟技术及其在频率测深法中应用

利用现有的并矢格林函数和积分方程理论对轴向频率测深三维问题进行正演模拟，并讨论其精度．三维良导体或高阻体的存在对频率测深电场分量Ｅｘ定义的视电阻率响应（振幅、相位）分布特征的影响各有其特殊的规律性．选择测量电极中心作为频率测深三维问题正演计算结果的记录点，既使视电阻率响应在异常体正上方获得最大异常，同时又使正演计算的拟断面图的异常分布与异常体之间有很好的对应关系．     

畸形参数附带卓越周期拟合法在断层形变数据处理中的应用

在对常用的跨断层形变资料处理方法和震情预测效果进行系统论述和总结的基础上，提出了畸形参数附带卓越周期拟合法，并以燕家台垂直基线为例，证明了该方法对剔除干扰、提取形变异常特征有一定的实用价值。还给出用断层形变异常判断地震三要素目前使用的方法和指标，并据此分析了危险地点的预测问题。     

峰谷平均法及其在计算浅源合成地震图中的应用

为了计算在震源和接收点深度相同或相近情况下分层半空间介质中的合成地震图,在重复平均法的基础上加以改进,提出一种有效的数值积分方法--峰谷平均法.根据被积函数的变化特点,将波峰和波谷值抽取出来组成慢收敛序列,利用重复平均法快速而准确地求出其极限值.与半解析方法相比,本文方法不仅数学处理上非常简单,而且易于数值实现.数值试验表明,本文方法是准确和高效的.