超声波在粘弹性混凝土介质中传播机理研究

混凝土是一种含有骨料、水泥浆、钢筋、波纹管包裹的预应力孔道及空洞、孔隙的多相非均匀复合材料,作为一种粘弹性介质,超声在混凝土中传播机理比较复杂,常规的弹性声波方程不能确切地模拟超声传播方式。这里从粘弹性介质材料性质出发,推导了基于Kelvin粘弹性介质模型的高阶有限差分方程,通过建立几种粘弹性混凝土介质数值模型,模拟了超声波在混凝土中的传播过程,分析了含空洞、裂隙等不同缺陷的混凝土介质中超声波的波形特性,讨论了缺陷部位波形的变化规律,探讨了空洞、裂隙等不同缺陷对超声传播机理的影响以及能量分布的差异,为准确判断识别混凝土内部不同结构的缺陷提供科学借鉴。     

采动微地震波传播与衰减特性研究

为分析采动地震波煤岩响应及其波场特性,构建顶板岩层和煤层2种传播介质接收采动地震波的多通道微震监测系统,研究2种介质采动地震波的传播和衰减特征。研究结果表明：顶板岩层接收到采动地震波的平均波速、加速度均高于煤层,2种介质中的地震波加速度均与爆破装药量成正相关,与传播距离、介质密度负相关。采动微地震波能量、信号时长随传播距离分别呈指数、线性衰减,近爆心处煤层传播微地震波能量、信号时长均高于顶板,超过一定距离后顶板高于煤层;采动微地震波传播距离有限,顶板的有效传播距离高于煤层,地震波有效传播距离与爆破装药量线性正相关。采动地震波低频部分的品质因子高于高频部分,顶板岩层的品质因子高于煤层。研究成果有助于地震波传播介质选取、检波器布设优化。     

粘弹性成层介质中稳态波的有限元模拟

本文将离散的局部透射边界与集中质量有限元方法相结合,用于模拟粘弹性成层介质中的稳态波动。并以一个受集中线力作用的粘弹性土层的出平面稳态波动为例,将有限元模拟与解析方法的计算结果进行比较,验证此模拟方法的有效性,着重显示在频域中实现高阶透射的可能性。     

弱各向异性介质地震波传播特征分析

随着油气田勘探精度要求越来越高,各向异性已成为不得不考虑的重要因素,因此对地震波在各向异性介质中传播特征的研究具有一定的价值。利用Thomsen提出的弱各向异性理论,通过理论模型数值计算,分析了Thomsen各向异性参数对弱各向异性VTI介质中三种体波的影响。分析结果表明:①参数ε、δ分别影响qP波大角度、中小角度传播的各向异性;②参数(ε-δ)影响qSV波中等角度传播时的各向异性;③参数γ影响qSH波大角度传播的各向异性,且群速度的各向异性要比相速度的各向异性更明显,并会出现复杂的交会区。通过这些研究分析,进一步认识了弱各向异性介质相速度及群速度随各向异性参数变化的规律。     

西安地裂缝界面处地震波传播规律

地裂缝是黄土地区的一种典型地质灾害,地震波在地裂缝场地中的传播规律是工程界比较关心的一类问题。为了研究地震波在地裂缝处的传播规律,引用西安地区地裂缝界面的等效刚度系数和裂缝面的接触面连续条件,基于运动方程的基本解答,在考虑转换波产生的前提下得出了求解西安地裂缝处地震波透反射系数的频域方程组。对入射角、入射波频率和地裂缝介质等效力学参数的变化对地震波传播规律的影响进行了分析。结果表明,地裂缝对地震波的传播起到了一定的高频滤波作用,当入射波频率较低时波动的传播主要以透射波为主;等效法向刚度只影响P波的传播,等效切向刚度对P波和SV波都有影响;相对于法向刚度,切向刚度的变化对的透反射系数的影响更为明显。     

复杂介质地震波场研究进展

从传统的层状介质研究发展到对非均匀各向异性介质乃至随机介质研究,是解决当今高难度油气勘探和高标准油气开发问题的需要。面对这种发展趋势,近年来国内外有关学者进行了大量的复杂介质地震波场研究。本文对其在裂缝介质、双相介质及随机介质等方面的研究所取得的成果作一综述,以期为今后在该领域的研究积累较为系统的基础资料。     

离散介质中地震波传播的本构问题

实际地球介质是相当复杂的.基于均匀的、连续介质模型建立的弹性波动理论可能导致对地球结构地震响应的不当解释, 有时可能是错误解释.由于没有更接近实际地球介质模型的波动理论, 许多有用的地震信息因得不到合理解释, 被作为噪音处理了.从等效介质角度来看, 储层介质可以划分为弹性区、粘性区、空白区(空白区是由孔隙、裂隙、结构面产生的介质性质弱化区) 组成的离散介质.在局部平均思想的指导下, 利用区间内聚定理建立起离散(储层) 介质的本构关系, 为建立更接近实际地球介质模型的波动理论提供了力学基础.      

用改进的摄动理论研究各向异性弱粘弹性介质中的非均匀平面波

提出了慢度和偏振的摄动完全是由平面波非均匀性参数D引起的观点,改进了Cerveny和Psencik提出的计算各向异性弱粘弹性介质中非均匀平面波慢度和偏振的摄动公式,给出了在形式上更为简单的摄动公式。与原有的公式相比,新的摄动公式对均匀平面波是精确的,并且在形式上更加简洁。对一个二维横向各向同性弱粘弹性介质模型,根据新的摄动公式与原有的摄动公式及精确公式,用数值方法分别模拟了平面波(qP,qSV,qSH)沿传播向量方向的慢度虚部Im(σ)和质点振动。比较发现,用新的摄动公式得到的qP和qSV波的慢度虚部Im(σ)和质点振动比原有的摄动公式更精确, 而对qSH波两种方法近似效果相差无几。经过综合比较,可以断定新的公式要优于原有的公式。     

层状粘弹性介质中SH波的反射、透射问题

处理粘弹性介质有两种方法,一种是在运动方程中加入介质的粘滞性因素,另一种是从本构方程入手,建立介质的粘弹性模型。后一种方法在研究介质物理性质上具有直接性,是目前使用较为普遍的处理方法。从本构方程的角度,以波尔兹曼(Bo ltzm ann)叠加原理为基础,建立积分型本构方程,进而建立粘弹性介质波动方程,得到二维粘弹性平面波解,并研究了层状粘弹性介质分界面处平面波的反射、透射问题,计算反射、透射系数CR、CT,同时进行了一定的理论分析。     

有耗介质探地雷达波传播衰减特性的研究

探地雷达是利用超高频脉冲电磁波探测地下介质分布的一种浅层地球物理勘探方法,探地雷达超高频、宽频带脉冲电磁波在地下有耗介质中的衰减特性是一个十分复杂的过程。本文从电磁波传播的麦克斯韦方程出发,较为系统地研究和分析了雷达脉冲电磁波在有耗介质中传播的衰减特性,对研究雷达脉冲电磁波在地下有耗介质中的传播机制有指导意义。     

有耗媒质中电磁波的传播特性

讨论和分析了水平电偶极子源的辐射及电磁波在有耗媒质中的传播特性,有耗媒质是一种异常色散媒质,电磁波在这种媒质中传播时,群速大于相速,从而使波形发生某些失真。     

Kelvin—Voigt黏弹性介质地震波场数值模拟与衰减特征

利用高阶交错网格有限差分模拟Kelvin-Voigt黏弹性介质中传播的地震波,同时将完全匹配层吸收边界条件引入到其边界处理中。数值模拟结果表明,完全匹配层吸收边界效果好,高阶有限差分能模拟得到的黏弹性介质波场精度较高。对模拟的黏弹性波场进行分析,表明介质的粘滞性使地震反射波的能量变弱,高频衰减明显,并比低频衰减得快,主频向低频方向移动,有效频带变窄,即降低了地震波的分辨率;并且反射转换波比反射纵波要衰减得快;而且还随着传播距离的增加,其峰值频率也逐渐降低。通过数值模拟分析具有不同的粘滞系数介质对地震波的吸收和衰减,结果表明随着粘滞系数的增大,地下介质对地震波的吸收衰减更明显。     

SOURCE RADIATION AND RESPONSES OF WAVE PROPAGATION

Recordings of seismic waves propagating from earthquake source to a station at the earth's surface are a system response function.The convolution operator in time domain can be simplified as a multiplication operator in frequency domain.We discuss in frequency domain the separation of source,path and site effects for global scaling of earthquake source radiation.Also discussed are source scaling model,faulting mechanism,and the H/V inversion problems with crustal and near surface structures.Gross features of apparent source spectra appear to be not much region-dependent although there may be difference between tectonic styles within a region of tectonic mixture for which we need further study as data accumulate.Vertical spectra may be a better approach to approximate source radiation,as it has less crustal amplification effects than horizontal spectra.The H/V ratio is evidently a comprehensive indicator of amplification effects from near surface to deep structure.This gives it potential as an inversion tool to deduce site crustal structure.     

PROPAGATION OF TORSIONAL SURFACE WAVES IN VISCOELASTIC MEDIUM

It is well known that an elastic homogeneous half-space does not allow torsional surface waves to propagate. The present paper attempts to find out the possibility of propagation of such waves in a viscoelastic half-space. The study reveals that although the homogeneous elastic half-space does not allow torsional surface waves to propagate, a viscoelastic half-space does so. The wave is damped due to the viscoelastic parameter. It has also been found that as the viscoelastic parameter decreases, the medium becomes elastic and the torsional surface waves ceases to propagate.     

裂隙(EDA)介质P波地震记录数值模拟及波场特征分析

通过对潜山面和内幕EDA介质地面地震记录数值模拟及其波场特征分析,在了解地震波场的动力学特征对裂缝介质的敏感性基础上,确定主要以振幅,其次是频率的地震波动力学特征为裂缝检测被检参数,以均方振幅与中心频率作为检验检测结果正确与否的评价参数,为建立裂缝检测方法奠定了理论基础.     

层状弹性介质中地震波运动学问题研究

完全弹性介质中，进行地震波射线追踪时需要确定射线的出射角；在非弹性介质中，除了确定此射线出射角之外，还需要确定另外一个角，即波前面与常振幅平面的夹角──衰减角。基于惠更斯原理，研究了确定射线出射角与衰减角的一种有效方法，进而对层状非弹性介质中地震波运动学问题进行了一定的理论研究与数值计算。     

影响薄互层地震反射波特征因素分析

通过对楔状模型,两层,多层介质等厚或不等厚模型和实际井中反射系数序列的频谱分析,和对用不同主频不同类型,不同衰减系数子波的合成记录剖面的波形分析以及合成记录的频谱分析,初步认为,薄互层的单层时间厚度,子结构厚度是决定反射波特征,频谱特征的基础,薄互层的互层数,入射子波是重要的影响因素;在目前的常规地震勘探中,薄互层地震反射波多以时间不可分辨的面貌出现,因此为了得到特定薄互层结构的可分辨的最佳图像,     

P-S波反射系数的一种小角度近似

从Aki和Richards在弱反差条件下给出的P-S波反射系数近似公式出发,提出了一种在小角度入射范围内的P-S波反射系数近似公式.为了得到该近似公式,对原公式中的角度项进行了二项式展开,直接利用入射角代替入射角的正弦.不同模型的计算表明,该近似在小角度入射范围内相当于Aki和Richards的原近似公式,在大角度时有一定改善.新的近似公式形式简单、涉及的弹性参数较少,容易应用到反演当中.另外,利用一阶小角度近似结果可以对横波阻抗进行反演.