多层垂直对称轴横向各向同性介质精确走时计算

给出了计算多层垂直对称轴横向各向同性（VTI）介质精确射线路径和走时的方法,所用的体波相速度公式、群速度公式和Snell定律都是严格的显式解析公式. 任意基本波的射线路径和走时计算问题都可以转化成一个等效的透射问题,再用文中的公式来计算,具体实现方法用一个多次波和一个首波的实例给出. 最后分别用精确公式和Thomsen近似公式计算了相同模型相同基本波的走时曲线. 比较两者计算结果可发现, 近似公式反复使用会使误差积累,同时揭示了近似公式适用范围的局限性,强调了使用近似公式需要注意其适用范围的重要性.      

各向异性TI介质qP反射波走时层析成像

地震走时层析成像是反演地层各向异性参数分布的有效方法, 但是关于地震各向异性介质走时层析成像的研究并不多, 其技术远远没有达到成熟的阶段.在野外数据采集时, 地表反射波观测方式相对井间和垂直地震剖面观测方式的成本更低, 利用qP反射波走时反演各向异性参数具有更加广泛的实用价值.本文实现的TI介质地震走时层析成像方法结合了TI介质反射波射线追踪算法、走时扰动方程和非线性共轭梯度算法, 它可以对任意强度的TI介质模型进行反演, 文中尝试利用qP反射波走时重建TI介质模型的参数图像.利用qP反射波对层状介质模型和块状异常体模型进行走时反演, 由于qP波相速度对弹性模量参数和Thomsen参数的偏微分不同, 所以可以分别反演弹性模量参数和Thomsen参数.数值模拟结果表明:利用qP反射波可以反演出TI介质模型的弹性模量参数与Thomsen参数, 不同模型的走时迭代反演达到了较好的收敛效果, 与各向同性介质走时反演结果相比较, 各向异性介质走时反演结果具有较好的识别能力.     

复杂构造区域的初至波走时计算

有限差分法初至波走时计算是一种十分快速、有效及实用的方法,而且不会碰到传统射线法的阴影区、焦散面等问题．文中指出了ＶａｎＴｒｉｅｒ方法存在的问题,并提出了解决的办法．计算结果表明,方法是有效可行的．对速度变化很大的介质模型,仍能得到较精确的解．     

复杂构造区域的初至波走时计算

有限差分法初至波走时计算是一种十分快速、有效及实用的方法，而且不会碰到传统射线法的阴影区、焦散面等问题．文中指出了ＶａｎＴｒｉｅｒ方法存在的问题，并提出了解决的办法．计算结果表明，方法是有效可行的．对速度变化很大的介质模型，仍能得到较精确的解．     

正交各向异性介质P波走时分析及Thomsen参数反演

对于包含有垂向裂缝的横向各向同性地层或含有多组正交裂缝的各向同性地层,正交各向异性介质模型是最简单的与实际地层相符的方位各向异性模型.本文对单层水平反射界面正交各向异性模型采用射线追踪法计算了全方位角变化的P波走时,时距曲线表现出强方位各向异性.采用小生境遗传算法,对三条成一定角度的测线的走时信息进行速度和各向异性参数反演.模型算例表明,此方法可以得到高精度的裂缝方位角、P波垂直速度和较高精度的Thomsen各向异性参数.     

怀来、 延庆及其周边地区地壳 介质各向异性研究

提出了利用人工爆破P波走时反演地壳介质方位各向异性参数的方法. 在假定介质是弱各向异性介质的情况下, 使用扰动理论得到了线性化的反演公式, 其中待反演的弱各向异性参数是P波走时的线性函数. 如果在反演公式中参考走时取相同震中距接收点的P波平均走时, 那么所获得的弱各向异性参数与参考介质速度的选取无关. 反演得到的弱各向异性参数可以看作是不同震中距和不同深度范围内介质的等效弱各向异性参数. 等效弱各向异性参数在一定程度上反映了不同深度范围内水平方向相速度随方位的变化. 这种变化可能是不同时期构造应力作用的结果. 2007年中国地震局在首都圈怀来地区实施了一次大吨位人工爆破实验, 以爆破点为中心, 布设了高密度的地震观测台网和台阵. 台站相对于爆破点具有360°的全方位覆盖, 所得到的地震记录数据为研究怀来、 延庆地区地壳介质P波方位各向异性提供了必要条件. 我们通过走时反演获得了与水平方位相关的弱各向异性参数, 并对弱各向异性参数进行坐标变换, 得到了能够直观描述岩石弱各向异性的具有水平对称轴的横向各向同性介质, 给出了对应的3个独立弱各向异性参数及其对称轴方位, 讨论了介质各向异性与构造应力场的关系. 结果表明该地区地壳介质存在明显的方位各向异性, 其最大值约为4.6%.     

研究各向异性介质参数的合成地震图方法

基于EDA各向异性理论, 利用合成地震图方法求取各向异性介质参数. 该方法利用求取克利斯多夫方程特征向量和特征值的解析表达式, 避免了矩阵运算过程中奇异解的产生, 也减少了大量的运算时间, 具有一定的优越性. 同时, 运用凝聚函数法对合成记录与原始记录进行检验, 结果显示在S波的主频范围内二者具有很好的线性关系. 表明用该方法求得的各向异性介质参数, 可以客观反映和描述研究区域的介质各向异性特性.      

川西龙门山及邻区地壳上地幔各向异性地震P波走时层析成像研究

经典的地震层析成像假定介质为各向同性,通过走时反演确定地球介质的非均匀结构,得到的仅是近似地球模型。如果各向异性较强时,应用基于各向同性假设的层析成像算法,可能导致错误的结果。非均匀与各向异性效应是耦合的,如果仅考虑非均匀效应则各向异性结构可能映射到非均匀结构中造成非均匀速度结构的误差,反之亦然。因此,高分辨率的走时层析成像必须同时考虑非均匀和各向异性两种效应。同时反演非均匀和各向异性结构(即各向异性层析成像),不仅可以获得可靠的各向同性速度结构,同时可以确定各向异性结构。相对于S波偏振分析,体波走时方法基于不同的数据集,能提供独立的地震各向异性观测证据。利用地震走时层析成像方法同时研究介质的非均匀性和各向异性,对于认识地球的结构及动力学过程都具有非常重要的意义。     

任意各向异性介质相(群)速度的计算

反映弹性波在各向异性介质中传播特性的两个基础的物理量是相速度和群速度.本文在总结前人工作的基础上,提出任意各向异性介质相(群)速度的计算方案:首先推导各自计算公式,其次考虑剪切波奇点的特殊性,再次令其遵循相应约束条件,最后,采用三个计算实例检验该方案的正确性和有效性.通过对计算结果的分析以及各向异性理论预测可以加深对各向异性特有性质(如剪切波奇点、群速度多值性)的理解,有助于增强我们对任意各向异性理论的基本认识.     

A Wave-Front Curvature Approach to Computing Ray Amplitudes in Inhomogeneous Media with Curved Interfaces

A system of three ordinary non-linear first order differential equations is proposed for the computation of the geometrical spreading of the wave front of a seismic body wave in a three-dimensional medium. The variables of the system are the parameters which provide a second order approximation of the wave front.     

FracKfinder: A MATLAB Toolbox for Computing Three-Dimensional Hydraulic Conductivity Tensors for Fractured Porous Media

Fractures in porous media have been documented extensively. However, they are often omitted from groundwater flow and mass transport models due to a lack of data on fracture hydraulic properties and the computational burden of simulating fractures explicitly in large model domains. We present a MATLAB toolbox, FracKfinder, that automates HydroGeoSphere (HGS), a variably saturated, control volume finite-element model, to simulate an ensemble of discrete fracture network (DFN) flow experiments on a single cubic model mesh containing a stochastically generated fracture network. Because DFN simulations in HGS can simulate flow in both a porous media and a fracture domain, this toolbox computes tensors for both the matrix and fractures of a porous medium. Each model in the ensemble represents a different orientation of the hydraulic gradient, thus minimizing the likelihood that a single hydraulic gradient orientation will dominate the tensor computation. Linear regression on matrices containing the computed three-dimensional hydraulic conductivity (K) values from each rotation of the hydraulic gradient is used to compute the K tensors. This approach shows that the hydraulic behavior of fracture networks can be simulated where fracture hydraulic data are limited. Simulation of a bromide tracer experiment using K tensors computed with FracKfinder in HGS demonstrates good agreement with a previous large-column, laboratory study. The toolbox provides a potential pathway to upscale groundwater flow and mass transport processes in fractured media to larger scales.     

Computing the Sensitivity Kernels for 2.5-D Seismic Waveform Inversion in Heterogeneous,Anisotropic Media

2.5-D modeling and inversion techniques are much closer to reality than the simple and traditional 2-D seismic wave modeling and inversion. The sensitivity kernels required in full waveform seismic tomographic inversion are the Fréchet derivatives of the displacement vector with respect to the independent anisotropic model parameters of the subsurface. They give the sensitivity of the seismograms to changes in the model parameters. This paper applies two methods, called ‘the perturbation method’ and ‘the matrix method’, to derive the sensitivity kernels for 2.5-D seismic waveform inversion. We show that the two methods yield the same explicit expressions for the Fréchet derivatives using a constant-block model parameterization, and are available for both the line-source (2-D) and the point-source (2.5-D) cases. The method involves two Green’s function vectors and their gradients, as well as the derivatives of the elastic modulus tensor with respect to the independent model parameters. The two Green’s function vectors are the responses of the displacement vector to the two directed unit vectors located at the source and geophone positions, respectively; they can be generally obtained by numerical methods. The gradients of the Green’s function vectors may be approximated in the same manner as the differential computations in the forward modeling. The derivatives of the elastic modulus tensor with respect to the independent model parameters can be obtained analytically, dependent on the class of medium anisotropy. Explicit expressions are given for two special cases—isotropic and tilted transversely isotropic (TTI) media. Numerical examples are given for the latter case, which involves five independent elastic moduli (or Thomsen parameters) plus one angle defining the symmetry axis.     

基于改进遗传算法优化BP神经网络的单体建筑物震害评估方法

结合机器学习算法最新研究进展,提出一种基于改进遗传算法优化BP神经网络的单体建筑物震害评估方法。以四川地区为例,通过改进遗传算法优化BP神经网络建立评估模型,输出评估区域内不同结构类型单体建筑物在各震害影响因素综合作用下的破坏等级,并通过实际算例分析对模型的有效性进行验证。结果表明,该方法可快速、准确地评估单体建筑物震害情况。     

阵列感应测井分辨率匹配方法及应用

测井曲线高分辨率处理对薄层测井评价意义重大。俄罗斯感应测井(HIL)仪器已经在中国应用,存在的主要问题之一是4种探测深度曲线分辨率不匹配。本文基于感应测井的信息补偿原理,在分析HIL仪器探测特性的基础上,研究了针对该仪器的分辨率匹配方法和处理技术,处理了假设模型资料和实际资料,初步验证了方法的正确性和处理实际资料的可行性。     

一种低频地震事件的检测方法在汶川地震和芦山地震前的初步应用

本文发展了一种单台检测低频地震事件的方法, 并用其检测2008年汶川M_S8.0地震、 2013年芦山M_S7.0地震震前的低频事件。 使用汶川地震、 芦山地震前周边的宽频带台站数月的垂直向连续波形, 经过2~8 Hz带通滤波、 窗长为10 s的包络平滑、 窗长为20 min的中值滤波, 去除近场天然地震及远场大震与低频噪声的影响后, 发现这两个大地震前有少数台站在连续数天的时间内, 出现持续时间长(数十分钟到数小时)、 包络中值明显大于背景噪声的现象, 其波形记录及包络特征与非火山震颤(NVT)的波形记录及包络特征具有较好的相似性, 我们认为这是汶川地震和芦山地震前的疑似慢地震事件。 初步应用表明, 本文所用的方法对于从宽频带连续波形资料中提取NVT信号是可行的。     

一种低频地震事件的检测方法---在汶川地震和芦山地震前的初步应用

本文发展了一种单台检测低频地震事件的方法,并用其检测2008年汶川I Ms8．0地震、2013年芦山M。7．0地震震前的低频事件。使用汶JiI地震、芦山地震前周边的宽频带台站数月的垂直向连续波形,经过2～8 Hz带通滤波、窗长为10 S的包络平滑、窗长为20 rain的中值滤波,去除近场天然地震及远场大震与低频噪声的影响后,发现这两个大地震前有少数台站在连续数天的时间内,出现持续时间长(数十分钟到数小时)、包络中值明显大于背景噪声的现象,其波形记录及包络特征与非火山震颤(NVT)的波形记录及包络特征具有较好的相似性,我们认为这是汶川地震和芦山地震前的疑似慢地震事件。初步应用表明,本文所用的方法对于从宽频带连续波形资料中提取NVT信号是可行的。     

CT高浓度碘对比剂在克罗恩病中的应用效果

目的：通过比较不同浓度碘对比剂在克罗恩患者腹部CT血管成像质量及肠壁相对强化值,探讨高浓度对比剂在该病患者腹部CT的应用价值。方法：回顾性地分析了2016年5月至2019年1月经临床及病理诊断为CD,并进行了小肠CTE检查的30例患者,根据使用对比剂浓度的不同,分为高浓度组（A组碘浓度为400 mg/mL）,常规浓度组（B组碘浓度为350 mg/mL）。所有患者通过自动触发技术进行动脉期扫描。动脉期对腹部主要血管显影质量以三级评分为基础进行评价,对腹主动脉、肠系膜上动脉强化及肠壁强化进行以CT值测量为基础的定量评价,计算目标血管的对比噪声比（CNR）,采用独立样本t检验对结果进行评价。结果：在定性评价上,动脉期腹部血管成像质量A组高于B组（P<0.05）。定量评价动脉期A组在腹主动脉、肠系膜上动脉强化值均高于B组（P=0.025）,且A组在肠壁的动脉期相对强化值（39.25±11.99） HU高于B组（30.27±11.69） HU,差异有统计学意义（P<0.05）。A组目标血管的对比噪声比（CNR）皆高于B组,组间存在统计学差异（P<0.05）。结论：在克罗恩患者中,高浓度碘对比剂对腹主动脉及肠系膜血管主干分支强化程度更高、显影更佳,对病变肠壁强化更明显。