弯曲界面上折射波形图特征的模拟实验

本文引用超声波地震模拟实验的结果讨论了弯曲界面上折射法地震记录的特征。实验结果指出,当折射界面位于一定的深度时,时距曲线上总会出现由于界面弯曲所形成的“线圈”。而波在“线圈”上各点的强度根据曲面的几何形状而变化。当界面的曲率为零时,“线圈”成为绕射波时距曲线。 当折曲界面出现的落差较小时,使得上下棱的绕射波相迭加,“线圈”上的强度骤增,甚至达到折射波强度的5倍。从而可以根据“线圈”的动力学及运动学特征作出有关曲界面的解释。     

弯曲界面上折射波形图特征的模拟实验

本文引用超声波地震模拟实验的结果讨论了弯曲界面上折射法地震记录的特征。实验结果指出,当折射界面位于一定的深度时,时距曲线上总会出现由于界面弯曲所形成的“线圈”。而波在“线圈”上各点的强度根据曲面的几何形状而变化。当界面的曲率为零时,“线圈”成为绕射波时距曲线。 当折曲界面出现的落差较小时,使得上下棱的绕射波相迭加,“线圈”上的强度骤增,甚至达到折射波强度的5倍。从而可以根据“线圈”的动力学及运动学特征作出有关曲界面的解释。     

弯曲模式波在各向异性井孔中传播的实验研究

鉴于弯曲模式波在井孔中传播的基本原理,制作了用于模型井孔的单／偶极子换能器,在模拟硬、软地层的铝和有机玻璃的井孔模型中进行了测量,并与理论计算的频散特性作了对比．在声速各向异性的井孔模型中进行的测试表明．弯曲模式波在横向声速各向异性的井孔中,分裂为两种传播速度不同的快、慢弯曲模式波．实验结果表明,偶极子声波测井将能有效地探测地层的横向各向异性．     

弯曲模式波在各向异性井孔中传播的实验研究

鉴于弯曲模式波在井孔中传播的基本原理，制作了用于模型井孔的单／偶极子换能器，在模拟硬、软地层的铝和有机玻璃的井孔模型中进行了测量，并与理论计算的频散特性作了对比．在声速各向异性的井孔模型中进行的测试表明．弯曲模式波在横向声速各向异性的井孔中，分裂为两种传播速度不同的快、慢弯曲模式波．实验结果表明，偶极子声波测井将能有效地探测地层的横向各向异性．     

基于弯曲弹簧模型的裂纹混凝土梁动力特性分析

利用结构振动波传播理论,将含裂纹混凝土梁以裂纹为界划分为两段连续的波导体,为了表征由裂纹引起的梁中波传播的不连续特性,引入了模拟裂纹的弯曲弹簧模型。通过理论计算得到了裂纹简支梁的特征方程,并以一裂纹混凝土简支梁为例进行数值分析,讨论了裂纹的深度和位置对裂纹梁各阶固有频率的影响。     

弯曲射线追踪中Dijkstra算法的改进与实现

文章针对图论中寻找最短路径的Dijkstra算法内存占用量大,效率低的缺点,对该算法进行了改进,修改后的算法计算效率是原来的四倍,内存使用量和图中节点数呈线性关系.在此基础上,用新算法求出了激发点和接收点的最短走时路径,并由激发接收点的旅行时结合联合迭代法对理论模型和实际场地进行了反演.结果表明：和直射线追踪相比,弯曲射线路径能更好地反演出地质体内部的速度场分布.理论模型和实际探测结果证实改进后的算法是有效的.     

裸眼井中弹性波传播的非对称模式的数值研究

本文从数值上研究了裸眼井中弹性波传播的非对称模式,给出了合成微地震图和导波（弯曲波）的频散曲线,发现在“硬”地层和“软”地层的井中,导波都是高度频散的,其最大相速度等于地层的横波速度,其截止频率低于对称模式的伪瑞利波的截止频率;在低频（2—3kHz）和长源距（3—4m）的条件下,由非对称的声源（如声偶极子）所产生的微地震图中,初至信号是以横波速度传播的,而以纵波速度传播的信号被抑制。本文的结果对研制横波速度测井仪是有意义的。     

裸眼井中弹性波传播的非对称模式的数值研究

本文从数值上研究了裸眼井中弹性波传播的非对称模式,给出了合成微地震图和导波（弯曲波）的频散曲线,发现在“硬”地层和“软”地层的井中,导波都是高度频散的,其最大相速度等于地层的横波速度,其截止频率低于对称模式的伪瑞利波的截止频率;在低频（2-3kHz）和长源距（3-4m）的条件下,由非对称的声源（如声偶极子）所产生的微地震图中,初至信号是以横波速度传播的,而以纵波速度传播的信号被抑制。本文的结果对研制横波速度测井仪是有意义的。     

断裂带对气枪震源信号传播路径及波速变化规律的影响

通过研究地表各向异性在气枪震源波速变化测量中的影响,探讨相邻台站同一时期介质波速变化的测量结果不一致的原因.研究结果表明:①震源所在水库的形状为非规则形状,这种横向的非均匀性对分布在水库周边台站测量的波速变化影响较小;②断裂带对于地震波传播有明显的影响,相邻台站因断裂带的存在导致震相射线的路径不同,进而会影响波速变化的...     

不规则界面介质中首波的传播路径

通常首波被认为是以下层高速度沿着平坦界面传播的折射波。然而,沿着不规则界面首波的传播路径至今仍不明确。在这里,我们将利用重叠单元(SEMO)方法以模拟的方式来研究这个问题。之所以选择重叠单元方法,是因为这种方法可以准确地计算出沿不规则界面传播的界面波。然后我们利用时间窗将首播从界面波中分离出来,并分析首播沿不规则界面传播进程中能量的变化和走时的变化。分析结果表明,与平坦的界面上首播的传播情况不同,沿不规则界面传播的首播由两种机制产生:折射机制和透射机制,也就是说,首播可能是沿界面传播的折射波或高速介质中向低速介质的透射波。关于首播的这种认识将有助于我们建设更加精确的首播反演方法,例如建立更为精确的首波旅行时层析成像,并由此获得更准确的地下结构模型,这对于研究认识一些特殊地区(如青藏高原)的形成机制是非常重要的。     

东西传播路径上JJI台站甚低频信号的日出效应研究

甚低频（VLF,Very Low Frequency）波的频率范围为3~30 kHz,因其在地球-电离层波导中传播损耗小、传输距离远而被用于低电离层遥测的相关研究.本文基于武汉大学自主研发的甚低频探测系统在湖北随州（31.57°N,113.32°E）的观测数据,详细研究了中纬度地区来自日本JJI（32.04°N,130.81°E）甚低频台站信号沿东西方向传播的日出效应.在对日出期间接收信号的幅度极小值进行统计分析后发现,幅度极小值出现时间的分布与随州或JJI日出时间的变化趋势基本一致.日出期间JJI信号的幅度响应主要包括type I和type II两种结构,分别对应2个幅度极小值和3个幅度极小值的情况.其中,type I结构主要发生在春夏两季,幅度极小值出现的平均时间落后随州日出时间24 min左右;type II结构主要发生在秋冬两季.基于波模干涉理论对日出期间两种不同模式的JJI甚低频信号进行模拟研究,结果表明,在JJI-随州的东西向传播路径上,若只考虑前两阶模的影响,模拟结果与观测结果差异明显;若考虑前三阶模的影响,那么模拟结果与观测结果基本一致.由此可见,JJI甚低频信号在短路径上传播时高阶模会对信号的传播产生较大的影响,分析此类路径上甚低频台站信号的传播特征时需要考虑前三阶模甚至更高阶模的作用.

     

基于LWPC和IRI模型的NWC台站信号传播幅度建模分析

频率为3~30 kHz的甚低频（VLF,Very Low Frequency）电磁波具有波长长、传播距离远的特点,能够沿地面-低电离层波导进行传播,在通信、导航等许多领域都被广泛应用.基于波导模理论的长波传播模型（LWPC,Long-Wavelength Propagation Capability）能够用于计算甚低频波的传播路径及幅度,进而研究耀斑、磁暴、地震等事件对电离层的扰动.本文利用国际电离层参考模型（IRI,International Reference Ionosphere）对LWPC中电子密度和碰撞频率进行改进,并将模拟结果与武汉大学VLF接收机实际观测到的NWC（North West Cape）台站信号幅度进行比较分析,结果表明改进后LWPC模型得到的幅度及变化趋势与实际值更加接近.LWPC模型给出的电子密度与IRI模型得到的电子密度在日间基本一致,但是在夜间存在差异,造成夜间部分区域NWC台站信号幅度的差异性,验证了电离层电子密度对于VLF信号传播具有的重要影响.传播路径上的晨昏变化也可以引起VLF信号幅度分布的突变,在日出和日落时间段内存在明显的过渡区域.基于IRI模型的LWPC,改善了VLF电波传播过程的预测分析效果,提供了一种长波导航通信质量的评估方法.

     

数字地震观测中由台风产生的震颤信号分析

本文的工作源于我们在以宽频数字地震计和倾斜、重力仪开展对"慢地震"、"前驱波"等信号连续观测和分析的过程中,观测到不少异常的波动信号.在探讨这些异常信号的产生原因的研究中,发现其中一部分由热带气旋(台风)产生.     

地震波在直角断层模型介質中传播的动力学特性

本文敘述用三維液体—固体超声波模型試驗,来研究地震波在断层介貭中传播的动力学特性（波形,波的頻譜及振幅）和运动学特性,确定了所記录波的类型,討論了根据波的动力学特性来发現和追踪断层的基本准則。工作是在垂直于断层稜边的纵剖面上进行的。并探明了寻找断层时最佳剖面方向的选择（θ=60°—90°）。     

地震波在直角断层模型介質中传播的动力学特性

本文敘述用三維液体-固体超声波模型試驗,来研究地震波在断层介貭中传播的动力学特性（波形,波的頻譜及振幅）和运动学特性,确定了所記录波的类型,討論了根据波的动力学特性来发現和追踪断层的基本准則。工作是在垂直于断层稜边的纵剖面上进行的。并探明了寻找断层时最佳剖面方向的选择（θ=60°-90°）。     

孔隙地层轻质水泥套管井中偶极弯曲波的激发与传播特性

针对软地层套管井中弯曲波频散移向高频,以致超出了现行偶极声波测井仪器的激发频带的问题,本文在井外为孔隙地层时,采用Biot模型对套管井多极源激发的声波场进行了理论推导,对套管井偶极弯曲波的频散特性进行了数值模拟,考察了高密度水泥(或快速水泥)和低密度水泥(或轻质水泥)情况下的弯曲波频散,分析了不同水泥环对弯曲波主频散区和激发谱偏移的影响,重点对轻质水泥套管井中偶极源激发的模式波频散与激发谱及临界折射P、S波激发特性进行了研究,并考察了渗透率、孔隙度对弯曲波频散及衰减的影响,利用实轴积分法计算了偶极声源激发的时域全波波形.分析对比结果表明,在快速水泥情况下弯曲波频散曲线随着地层特征横波速度的减小会迅速向高频移动,随着快速水泥向轻质水泥变化,弯曲波频散曲线向高频移动将会减缓,对于特征横波速度低于1400m·s~(-1)的软地层,偶极弯曲波基础模式主频散区(或截止频率)可以由原来13kHz向低频移动至4kHz;在轻质水泥套管井中,无论是硬地层还是软地层,在目前偶极声波测井仪器声源主频激发下,接收波形中弯曲波均占主导地位.     

饱和土中平面应变波在圆柱体上的散射和折射

采用修改的Biot波动方程,考虑土颗粒压缩和固液两相的粘滞作用,推导出饱和土中平面应变波在圆柱体上的散射和折射问题的理论解答;并求出当圆柱体为空腔、刚性体、单相土介质和流体介质时散射和折射的势函数幅值方程．      

偶极子声波测井在双层套管井中激发的声场特征

多层套管井中的套管-水泥以及水泥-地层在径向上的分布较单层套管井界面多且径向分布范围更深.目前还未有针对多层套管井固井质量评价的有效方法,偶极子阵列声波测井具有工作频率低径向探测深的优势,本文通过实轴积分和三维有限差分计算了偶极子声源在不同胶结状况的双层套管井中激发的声场,旨在探讨偶极子阵列声波在双层套管井中评价外层套管和地层之间胶结状况的可行性.计算结果表明,在两层套管之间充填泥浆时,全波波形中可明显观测到地层弯曲波和套管弯曲波,若外层套管和地层之间充填水泥套管弯曲波的慢度明显高于充填泥浆时的慢度值;在外层套管和地层之间胶结的水泥出现缺失,套管弯曲波的频散曲线会处于完全胶结与完全无胶结之间,其变化量与水泥在外层环空的占比近似成线性关系,几乎不受水泥缺失的径向位置影响.由于偶极子声源的指向性,套管弯曲波的响应特征主要受与声源振动指向的方位扇区胶结状况的影响;在两层套管之间充填水泥时,若外层套管和地层之间充填泥浆,仍可观测到套管弯曲波,模拟波列提取的套管弯曲波的频散曲线与解析解计算的频散曲线吻合,两层套管通过水泥胶结在一起,其弯曲振动的传播速度稍有增加,类似单层套管厚度加厚的响应特征.两种模拟方法得到的结果均表明套管弯曲波对外层套管和地层之间的充填介质敏感,验证了偶极子阵列声波测井在双层套管井固井质量评价中应用的可行性.

     

海啸在冲绳海槽和东海浅水大陆架地形上产生和传播的数值模拟

运用数值模拟的方法对在冲绳海槽产生9.0级地震,并引发海啸的过程和海啸波在东海浅水大陆架地形上的传播过程进行研究.模拟的结果表明,数值模拟产生的波浪符合海啸波的特点,东海浅水大陆架适合海啸波的传播.     

高频反射波在实际断层介质中传播的动力学特性

本文讨论野外高频反射波法勘探断层的特点,主要是研究反射波,和绕射波,的动力学特陛（波形,频谱及振幅）.根据这些动力学特性,分析了实际介质中发现和追踪断层的现实可能性,并确定了几个主要的动力学准则.通过野外资料与模型试验结果的对比证明了它们的基本特征是一致的.