层土动力Green函数数值计算中若干问题的探讨

动力Ｇｒｅｅｎ子数数值计算技术是动力边界元法得以实施的关键技术之一。本文 无对两类层状介质动力Ｇｒｅｅｎ函数的频域解进行了比较,在此基础上,文中着重探讨了在土－结构相互作用问题中应用显式动力Ｇｒｅｅｎ函数时的若干数值计算问题,包括土层的子层离散和波数的计算以及半空间的模拟等。     

三层地铁车站振动台试验的数值模拟

进行了三层地铁车站大型振动台试验,获得了可靠的试验数据。通过室内实验获取了模型材料和土体材料的力学参数。基于ABAQUS有限元计算平台,建立了振动台试验的二维有限元模型,处理了混凝土本构模型及其参数的选取、土体本构模型及其参数的选取、阻尼设置、边界条件设置等问题。对多种工况下的试验结果和模拟结果进行了对比分析。结果表明,按照本文建议的建模方法,可以很好地重现振动台试验,数值模拟结果无论在趋势上还是数值上都和试验结果符合得很好。     

大数据时代的地球动力学数值计算方法回顾与展望

随着大数据时代的到来,计算地球动力学数值计算方法体系更加完善.本文系统地回顾了传统数值模拟方法在计算地球动力学领域的应用进展,包括:有限差分法、有限单元法、谱方法和谱元法;并对近年来一些新发展的算法和应用前景进行了综述,如:不连续Galerkin法、小波方法和格子玻尔兹曼方法等.本综述有助于读者以整体视角了解地球动力学数值计算方法的发展脉络,并对大数据时代下研究适应日益丰富的数据和新算法提供有益参考.     

地震反应谱数值计算方法的研究

本文把具有解析递推格式的地震反应谱数值计算方法归结为单步法和两步法,并且给出了说明这两种方法传递算子具有不变特性的两个定理。利用这两个定理,本文较为简便和完善地推导了新的地震反应谱数值计算递推公式。文末通过计算对比研究,给出了同时计算绝对加速度、相对速度和相对位移反应谱的快速方法及相应的计算程序。     

傅利叶重建法的数值模拟研究

运用ＣＴ技术中的傅利叶重建法，根据任意所给的两个初始速度模型，用几组平行射线束进行扫描，采集走时数据，并利用走时数据反演速度图象．反演结果与初始模型比较两者基本相符合。由此证明，傅利叶重建法在一定条件下可以用来反演地壳速度结构，并可得到较好的结果．这种方法是ＣＴ技术应用于地学研究的一种新的尝试．     

转换函数和磁场振幅比的水平源场效应的数值计算研究

本文用三维有限差分法研究转换函数和磁场振幅比的某些源场效应,这些物理量常用于地震预报的研究工作。我们研究了几种水平均匀源场的情况,其中包括圆偏振的源场和极化方向不同的几种线性枞化源场。结果表明,即使在最简单的均匀水平源场的情况下,磁场振幅比肯定受源场变化的影响。然而,单台转换函数就不受均匀水平源场性质变化的影响。因此,转换函数随时间的变化适用于监测地震前兆,尤其适用于中低纬度地区,因该地区的源场垂直分量比较小。     

煤田陷落柱氡气场的数值计算及空间形态分布特征

根据流体场的扩散理论和对流理论,建立了扩散系数与对 流速度为常量或变量情况下的氡气场三维状态方程;对于陷落柱柱体侧面有源氡气场和柱体 体内有源氡气场两种理论模型,给出了不同系数和边界条件下的数值解的形式. 针对模型的 特点及其边界条件用差分法分别进行了数值计算,结果表明陷落柱氡气场的空间形态 分布特征. 野外实测和模型试验的结果相互吻合.     

广州地区三维地下速度结构模型建立及优化研究

利用广州地区详尽的深、浅部地震勘探资料,大深度钻孔和测速等资料,运用自主开发的建模程序和多功能商业软件的二次开发功能高速处理海量数据进行建模,采用开发的二元三次B—Spline函数建模方法解决大城市圈建模数据空间分布不均匀的问题并进行模型优化,建立了广州地区符合地质学和地形学理论三维不均匀地下速度结构模型,为基于活断层探测和地震动危险性评价基础上的强地震动预测（模拟）奠定了基础。     

时间域电磁法视电阻率的一种数值计算方法

主动源时间域电磁测深方法的主要优势在于其稳定的电磁响应信号和优越的勘探深度,特别是其对低阻薄层的敏感反映.但传统的视电阻率计算方法是采用极端情况进行定义的,因而对极端条件的合适度与电磁响应结果的数据处理和解释如何保持一致是一个很难确定的前提.本文建议采用一种直接利用观测结果进行2阶数值微分的方法来求解对应地点断面的视电阻率.这种方法计算所得视电阻率能很好的与地点断面的真实电阻率对应.这就为时间域电磁测深结果的直接解释或为反演初始模型参数选择提供了良好的基础.     

层间隔震结构计算模型的简化分析

本文通过对层间隔震结构整体动力性能及时域反应的分析，用模态综合方法建立了该结构计算分析简化模型。该模型合理、可靠，为建立实用设计方法、推广层间隔震结构的应用提供了有效途径。     

鄂尔多斯块体及其东南缘剪切波速度结构与波速比研究

利用深源远震的纯S波波形拟合方法研究了鄂尔多斯块体及其东、南缘的剪切波速度结构。结果显示，鄂尔多斯块体内部榆林台站下方速度结构相当稳定，没有很明显的高低速层变化，随着深度的增加，剪切波速度稳步升高；在该台下方25km深处有一个厚度达12km的层位(ys=3．90km／s)，该层的波速度相对其东部同等深度处的波速度偏低(以≥4．00km／s)。鄂尔多斯地块东部边缘的地壳厚度都比榆林厚，而且呈现高、低速层相间结构，低速层明显增多，与块体内部比较一致的特征为下地壳是一个厚达10km的速度较低的下地壳(yS=3．8km／s)，但埋深在35km左右。另外反演得到了各个台站的P波速度结构，并对相应的波速比(Vp/Vs)进行了研究，发现位于鄂尔多斯块体内部的榆林台波速比平均值仅为1．68，上地壳波速比处在非常低的状态(1．60左右)，中下地壳一直到上地幔的波速比稳定在1．73左右，反映介质均匀稳定，处于一种刚性状态；而鄂尔多斯块体东、南边缘的台站，都有几个波速比较高(1．80左右)的层位，其中东部边缘苛岚和离石地区的波速比平均值系统超过一般的弹性体波速比平均值1．732，反映了边缘地区地壳活动相对比较活跃，介质层中可能有其他物质的影响。     

Study on Shear Wave Velocity Structure and Velocity Ratio Beneath Ordos Block and Its Eastern and Southern Margins

Using pure S wave fitting method, we studied the shear wave velocity structures under the Ordos block and its eastern and southern marginal areas. The results show that the velocity structure beneath Yulin station in the interior of Ordos block is relatively stable, where no apparent change between high and low velocity layers exists and the shear wave velocity increases steadily with the depth. There is a 12km thick layer at the depth of 25km under this station, with an S wave velocity (Vs=3.90km/s) lower than that at the same depth in its eastern and southern areas (Vs≥4.00km/s). The crust under the eastern margin of Ordos block is thicker than that of the Yulin station, and the velocity structures alternate between the high and low velocity layers, with more low velocity layers. It has the same characteristic as having a 10km-thick low velocity layer (Vs=3.80km/s) in the lower crust but buried at a depth of aout 35km. Moreover, we studied the Vp/Vs ratio under each station in combination with the result of P wave velocity inversion. The results show that, the average velocity ratio of the Yulin station at the interior of Ordos block is only 1.68, with a very low ratio (about 1.60) in the upper crust and a stable ratio of about 1.73 in the mid and lower crust, which indicates the media under this station is homogenous and stable, being in a state of rigidity. But at the stations in the eastern and southern margins of the Ordos block, several layers of high velocity ratio (about 1.80) have been found, in which the average velocity ratio under Kelan and Lishi stations at the eastern margin is systemically higher than that of the general elastical body waves (1.732). This reflects that the crust under the marginal areas is more active relatively, and other materials may exist in these layers. Finally, we discussed the relationship among earthquakes, velocity structures beneath stations and faults.     

HYDRODYNAMIC MODELLING OF ESTUARINE CIRCULATION USING A SPLINE METHOD OF FRACTIONAL STEPS

I. INTRODUCTIONNumerical models of estuaries incorporating simulation of the density induced circulation are consideredimPOrtant tools in the assessment of their dispersive characteristics. Most models to date have used finite difference approximations to the governing equations (see for example thericke and Hogan, 1977, Blumberg,1 977, Perrels and Karelse, 1978). A numeriCal model of estuarine circulation using a SADI (Spline Alternating Direction implicit) procedure together with a…     

数值模拟方法驱动的数据流过套管电阻率测井技术

过套管电阻率测井在寻找剩余油、油藏动态监测方面是一种重要的测井技术.文中依据大数据流技术原理,建立以Hadoop架构为核心、集成仪器响应模拟、仪器关键参数设计、影响因素分析校正、岩石物理参数获取与测井评价为一体的过套管电阻率测井系统.这将打破了测井方法、仪器制造、测井采集、岩石物理与测井解释之间的部门界限,实现了不同用户实时访问统一的数据库,实时解决仪器刻度、数据采集与校正,以及综合解释中的岩石物理参数的选择等问题.基于"众包算法"实现测井解释专家的知识共享.根据过套管电阻率测井各种模拟方法特点,建立对应全空间、半空间、三层模型、径向分层纵向分层所对应不同地层模型所对应的解析法、传输线方程法、边界元、模式匹配法、有限元法所的优化高效模块,在系统中快速实现仪器响应分析、影响因素校正及仪器刻度等功能.实例表明,基于这种模拟方法驱动的大数据流过套管电阻率测井技术,能从过套管电测井数据源头上保证数据质量,从而准确求取剩余油饱和度,实现过套管测井地层评价,进而为油藏监测提供可靠的保证,最终为油藏开发方案的决策提供可靠依据.     

土体本构模型及简化模型对基坑开挖变形数值分析结果的影响

基于大型商用专用软件的数值模拟方法已成为基坑开挖稳定性分析的重要手段之一,但对变形的分析研究较少。通过分析基坑开挖引起的地表沉降变形、基坑侧壁水平位移及坑底隆起变形,研究ABAQUS软件内置土体本构模型及二维简化分析模型对基坑开挖数值模拟结果的影响,并给出基坑开挖三维模型简化成二维模型的适用条件,为基于ABAQUS软件的基坑开挖稳定性分析及变形数值模拟提供参考。     

华北克拉通中西部地区地壳厚度与波速比研究

本文使用华北科学台阵和中国国家地震台网164个地震台站记录的远震波形资料,用最大反褶积方法提取接收函数,采用接收函数H-k叠加方法得到了各台站下方的地壳厚度和波速比.研究结果表明, 华北克拉通中西部地区的地壳厚度由东向西加深,其中东部的华北平原地区地壳厚度介于30~33 km ,中部的燕山—太行地区地壳厚度介于33~40 km之间,西部的鄂尔多斯块体地壳厚达40~42 km.研究显示该区的地壳平均波速比与地壳厚度没有明显相关性,这可能与该区地壳厚度、地壳组成横向变化异常强烈有关.研究区的地壳平均波速比介于1.68~1.86之间,东部盆地地区台站下方的波速比变化较大,多数分布于1.70~1.80之间;山区平均波速比主要集中分布于1.70 ~ 1.77之间,暗示山区块体较东部盆地地区地壳组成更富长英质,而缺少铁镁质成分.该区地壳厚度与地形高度具有很好的相关性,其斜率为6.6,较青藏高原东缘地区的斜率更高,通过分析表明,华北克拉通中西部地区上地幔顶部岩石密度相对较低,为古老的、低密度难熔的、富镁贫铁的克拉通,可为地壳提供更大的浮力.     

马尼拉地震带海啸对广东沿海影响的数值研究——潮汐与海啸的非线性作用的影响

基于COMCOT数值模型,建立了天文潮与海啸耦合数学模型,对日本"311"海啸进行了模拟验证。针对马尼拉地震带海啸,通过设计海啸震源的计算,分析广东省沿海海啸风险,从数值上得出了海啸引发的最大增水值以及海啸到达广东省沿岸的时间。     

马尼拉俯冲带热结构数值模拟与地震意义

研究马尼拉俯冲带地震分布的成因机制,根据马尼拉俯冲带最新的莫霍面深度和地壳厚度等地质与地球物理资料,选取3条典型剖面,模拟俯冲带热结构。结果表明:1俯冲带热结构主要受俯冲角度、俯冲速度和俯冲板块本身地质条件等因素影响;2 BB′剖面和CC′剖面属于热俯冲;3当洋壳俯冲至软流圈边界时,俯冲板块温度迅速升高,容易形成地震活动。BB′剖面的俯冲角度和俯冲速度比CC′剖面小,使得BB′剖面发生地震的深度更浅。俯冲洋壳底部温度比顶部低,地震活动也持续到更大的深度。     

物理模型超声CT图像代数法重建和结构识别

本文采用木板、有机玻璃板制作二维物理模型,并在模型中加入三个大小不一、位置各异、用石膏充填的方洞。对两个物理模型布置相同的观测系统,形成相同的射线方式,在等间距矩形像素条件下,每条射线的积分步长（射线穿过单个像素的射线段长度）皆为常数。由超声仪器沿指定射线采集各条透射波射线的走时数据（即Radon变换线积分的“观测值”）。应用“代数重建法”（ART加法修正迭代法）求解Radon变换的离散化方程组,重建二维物理模型的CT数字图像。在重建的模型CT数字图像中,能够有效地识别出“石膏洞”的存在和位置,验证了“代数重建法”CT成像技术及其对模型结构识别的有效性。本文是ART加法修正迭代的基础性应用工作,可为有关部门提供“代数重建法”CT成像实际应用参考。     

阻尼连体结构地震响应影响参数研究

针对阻尼连体结构,采用串并联质点系层模型,沿连体设置方向施加El Centro1940地震波,讨论了毗邻结构自振周期比与连接体阻尼刚度变化对阻尼连体结构地震响应的影响。研究结果表明:毗邻结构自振周期比与连体阻尼刚度对结构的地震响应影响较大,存在一个使结构地震响应为最优的周期比与阻尼刚度值,为实际工程应用和研究提供一些参考。