井地地震CT成像数值模拟研究与应用

由井地地震CT成像原理决定,其在提高生产效率、降低生产成本和扩大勘察范围上具有突出优势.本文针对井地观测系统,重点通过对ART和SIRT重建方法进行数值模拟对比研究,分析得出二者在井地地震CT应用中的优缺点及适用条件,提出了如何提高影响成像质量的射线分布密度、均匀性和正交性.最后选择收敛快速稳定的SIRT算法应用于实际,取得良好的生产效果,很好的验证了井地CT成像技术的正确性,可行性和实用性.     

地震波CT在混凝土防渗墙质量检测中的应用

本文给出了一个地震波CT技术检测混凝土防渗墙质量的实例,其检测结果和部分墙体的钻孔取芯、土工试验和注水试验进行了对比,结果表明地震波CT技术在检测混凝土防渗墙质量时快速无损,准确可靠,在防渗墙质量无损检测中有广阔的应用前景。      

矿井工作面地质条件震波CT探测模拟试验与应用

煤层工作面内存在诸多影响安全生产的地质因素,利用层析成像技术可以进一步查明其速度分布特征并进行地质异常体特征解释。本文通过构建工作面测试模型,利用模型试验确立地震波CT探测技术方法、观测系统布置、数据采集参数、数据处理及地质解释等系统内容。现场探测工程实践结果表明:地震波CT成像精度和分辨率能够满足现场生产技术要求,可对矿井工作面地质异常体进行有效探查。     

高能射线工业CT最新进展

本文主要介绍了清华大学在高能射线工业CT研究及产业化方面的新进展,介绍了其中的多项成果:小体积、大功率的直线加速器,低噪声、高效率的阵列固体探测器,旋转极坐标反投影快速图像重建算法等.高能工业CT技术的研制成功及产业化,使我国高能工业CT技术达到国际先进水平,结束了我国无自主研制大型工业CT检测系统的历史,解决了我国大型工件无损检测难题,对提高我国高能无损检测技术水平具有重大意义.     

地震层析成像技术在岩体完整性测试中的应用

地震波层析成像借鉴了医学上X射线断面扫描的基本原理,利用地震波穿过地质体后走时及能量的改变等物理信息,通过数学处理重建地质体内部图像,从而得到所研究地质体的岩性及构造分布。本文利用这种方法,在一个钻孔中利用电火花震源激了弹性波,在另一个钻孔布设多个检波点同时接收,拾取弹性波初至时间,将接收到的数据利用SIRT方法进行反演迭代计算,最终形成一个弹性波速度谱图,然后利用岩土体的弹性波速度差异推断岩体完整性分布。与其它测试方法比较,该方法分辨率高,空间位置准确,在工程物探、岩土工程勘察中具有较好的应用前景。     

复连续小波变换实现地震波在任意时-频域随机相位的方法

动力分析过程中输入地震波的选择非常重要,通过扰动自然波生成人工地震波是丰富设计地震波池的方法之一。提出使用复连续小波变换来修改、扰动自然波的方法来拟合人工地震波,以2000年日本鸟取M_W6.7地震为研究对象,对比Shannon小波基和Gabor小波基在生成人工波过程中的特点。结果表明:使用改进方法可以在任意指定的时-频域上修改地震波的相位谱从而产生人工波,且Shannon小波对地震波能量的保留优于Gabor小波,故Shannon小波基是更好的选择。     

基于多重网格的SIRT加速算法

在同时迭代重建算法,即SIRT的基础上,提出了一种基于多重网格的加速算法。SIRT算法在对每个像素更新时,更新量与所有穿过该像素的射线所覆盖的其他像素有关。鉴于此,通过运用多重网格的思想,对SIRT算法进行了分析,指出了其全局性的迭代特点,进而根据"细网光滑、粗网校正",实现较快的SIRT迭代重建。本文提出的新算法主要通过降低计算量来实现加速效果,而与其他常见的加快迭代收敛速度的加速策略并不冲突。数值实验证明,该算法对噪声抑制更好,同时在本文数值实验条件下,计算速度相比SIRT提高接近一倍。     

基于EMD与EEMD的最优降噪光滑模型在地震波中的应用

目前地震波在地质构造探测和结构损伤检测中具有广泛的应用。文中将EMD和EEMD算法建立的最优降噪模型应用于地震信号去噪中。首先通过低通滤波和带通滤波算法对比分析降噪效果。然后通过对光滑性系数α取不同的值比较信号的光滑性。并利用模拟信号添加高斯白噪声干扰，在同时考虑将信号光滑性和相似性的情况下用最优降噪光滑模型对数据进行处理，最后用实际地震波验证模型在地震波数据处理中应用的可行性。结果表明，EMD和EEMD最优降噪光滑模型都能对地震波进行降噪和光滑性处理，带通滤波与EEMD算法建立的最优降噪光滑模型效果较好。在实际应用中具有更好的效果。      

横向各向同性介质中地震波走时模拟

横向各向同性介质是地球内部广泛分布的一种各向异性介质.针对这种介质,我们对各向同性介质的最小走时树走时模拟方法进行了推广,推广后的方法可适用于非均匀、对称轴任意倾斜的横向各向同性介质模型.为保证计算效率,最小走时树的构建采用了一种子波传播区域随地震波传播动态变化的改进算法.对于弱各向异性介质,我们使用了一种新的地震波群速度近似表示方法,该方法基于用射线角近似表示相角的思想,对3种地震波（qP, qSV和qSH）均有较好的精度.应用本文地震波走时模拟方法对均匀介质、横向非均匀介质模型进行了计算,并将后者结果与弹性波方程有限元方法的模拟结果进行了对比,结果表明两者符合得很好.本文方法可用于横向各向同性介质的深度偏移及地震层析成像的深入研究.     

基于多重网格的SIRT加速算法

在同时迭代重建算法,即SIRT的基础上,提出了一种基于多重网格的加速算法.SIRT算法在对每个像素更新时,更新量与所有穿过该像素的射线所覆盖的其他像素有关.鉴于此,通过运用多重网格的思想,对SIRT算法进行了分析,指出了其全局性的迭代特点,进而根据“细网光滑、粗网校正”,实现较快的SIRT迭代重建.本文提出的新算法主要通过降低计算量来实现加速效果,而与其他常见的加快迭代收敛速度的加速策略并不冲突.数值实验证明,该算法对噪声抑制更好,同时在本文数值实验条件下,计算速度相比SIRT提高接近一倍.     

煤矿井巷间地质构造及其异常多波联合探测技术与应用

影响煤矿层安全高效开采的最主要的地质因素是断层构造及其异常,特别是落差在3~5m的中小断层构造对生产影响最大.为了保证开采工作的顺利进行,通常需在工作面回采前对面内地质条件进行探测与评价.利用地震波CT多波联合探测反演与解释,可精确确定工作面内的地质构造及异常范围.其弯曲射线追踪SIRT法反演可获得收敛性好的探测区域波速结果,以纵波波速结果为主,高速区代表断层构造迹线,低速区代表煤层增厚,同时结合其它参量成图,可有效识别各种地质构造及其特征.3241工作面的探测与回采实例有效地说明了,多波联合探测技术可为面内生产解决大量的实际地质问题.     

大型地下含水体对地震波特殊反射规律的现场正演试验研究

在成功预报宜万铁路云雾山隧道大型含水溶腔的工程实践中,发现了地下大型含水体对地震波的特殊反射现象,用地震波在双相介质中的传播理论解释了这种特殊的反射现象,分析了地震波在岩石与水体界面的反射、透射规律.提出了地震波法预报中对大型地下含水体的判识准则,并于青岛胶州湾海底隧道进行了两次现场正演试验,由海底基岩对海底界面进行了...     

场地剪切波波速测试及其应用

介绍了场地剪切波波速测试、实测波形的分析、解释、计算的方法以及波速测试在地震设防和工程地质中的应用。并对影响波速测试的一些因素做了探讨．对波速测试中存在的问题提出了一些看法。     

地震CT技术在城市地质勘察中的应用研究

本文通过应用地震层析成像（cT）技术,对跨孔成像法采集得到的初至波走时,用基于最短路径法的弯曲射线追踪正演和基于LSQR算法的反演技术进行处理。与测井资料联合解释,得到井间波速分布图,对井控范围内的地层构造和地基注浆效果进行了研究,最终得到断裂构造带和人防空洞的分布。认为地震cT在进行城市环境地质调查与评价、浅层工程地质勘察时,能够解决地层岩性和构造的复杂性,对目标环境进行准确预测,在城市环境地质研究和基础设施建设中起重要作用,对促进城市地球物理勘察技术的发展有重要意义。     

复杂结构地震动输入方向的基本原理及其影响

对于复杂结构，在动力分析中地震波的最不利输入方向对应着结构的最不利反应。本文从叠加原理出发，详细论述了用反应谱法求解结构的最不利输入方向问题，并通过工程实例来说明其影响程度。     

The One-Way Wave Equation: A Full-Waveform Tool for Modeling Seismic Body Wave Phenomena

The study of seismic body waves is an integral aspect in global, exploration and engineering scale seismology, where the forward modeling of waves is an essential component in seismic interpretation. Forward modeling represents the kernel of both migration and inversion algorithms as the Green’s function for wavefield propagation and is also an important diagnostic tool that provides insight into the physics of wave propagation and a means of testing hypotheses inferred from observational data. This paper introduces the one-way wave equation method for modeling seismic wave phenomena and specifically focuses on the so-called operator-root one-way wave equations. To provide some motivation for this approach, this review first summarizes the various approaches in deriving one-way approximations and subsequently discusses several alternative matrix narrow-angle and wide-angle formulations. To demonstrate the key strengths of the one-way approach, results from waveform simulation for global scale shear-wave splitting modeling, reservoir-scale frequency-dependent shear-wave splitting modeling and acoustic waveform modeling in random heterogeneous media are shown. These results highlight the main feature of the one-way wave equation approach in terms of its ability to model gradual vector (for the elastic case) and scalar (for the acoustic case) waveform evolution along the underlying wavefront. Although not strictly an exact solution, the one-way wave equation shows significant advantages (e.g., computational efficiency) for a range of transmitted wave three-dimensional global, exploration and engineering scale applications.     

波动方程数值模拟的三种方法及对比

波动方程数值模拟方法是研究地震波场传播的一种重要手段,本文采用交错网格高阶有限差分方法分别对双程声波方程和双程弹性波方程进行了波场数值模拟,并且根据定位原理采用傅立叶有限差分算子进行了单程波方程数值模拟,在分析定位原理的基础上,对其计算过程稍作修改,将延拓到地面的波场直接由每个检波点接收,无需横向叠加过程,得到了单程声波方程共炮记录.基于不同波动方程的数值模拟结果表明,双程波方程结果包含直达波、多次波等干扰波,信噪比低;单程波数值模拟结果只包含了介质分界面的一次反射波,信噪比高,但对于大角度入射波误差较大,并且对于同一个地质模型而言,双程弹性波方程计算速度最慢,双程声波方程次之,单程声波方程计算速度最快.因此对于复杂地质模型,三种模拟方法可以取长补短,综合应用.