用人工源和天然源面波联合探测浅层速度结构.

本文在简要介绍天然源与人工源瑞雷面波勘探基本原理、数据采集和资料处理方法的基础上,结合3个不同场地的探测实例,阐述了天然源和人工源瑞雷面波方法在浅部速度结构探测中的应用效果.结果表明,根据不同的场地条件和探测目的要求,分别采用天然源、人工源瑞雷面波方法提取瑞雷波频散曲线,再用遗传算法反演得到工程场地浅部地层横波速度结构的技术方法是有效和可行的.该方法对于类似工程的浅部横波速度结构探测具有经济适用、简便快捷的优点.     

基于密集线性台阵的背景噪声成像在明光市城市活断层调查中的应用

近年来,短周期密集台阵被动源探测技术逐渐成为地壳精细结构探测研究中的重要手段.为了探讨其应用于城市活断层调查在勘探尺度的有效性,在横跨安徽省明光市郯庐断裂带东界两条主干断裂位置,沿同期的主动源S波反射剖面,安徽省地震局和中国科学技术大学联合布设了一条由133个短周期地震仪组成的被动源密集测线.我们通过该被动源测线获得了约28天的连续波形记录,并采用一种新的线性台阵背景噪声成像方法——拓距相移法提取了10 Hz~2.0 s宽频的基阶Rayleigh波相速度频散曲线.利用得到的宽频带频散曲线,我们反演了近地表 1.3 km以浅的高分辨率S波速度结构,并与基本重合的主动源S波反射剖面以及地质资料等进行对比,验证了反演结果的可靠性,同时进一步分析了郯庐断裂带东界两条主干断裂的断层特征.结果表明：（1）被动源与主动源反演结果在近地表100 m以浅高度一致,且被动源的反演深度更深;（2）池河—太湖断裂是隐伏于深部的走滑断裂和浅部伸展断裂的综合反映,浅部为倾向北西的正断层,向上穿透第四系地层,可能为活动断裂;（3）拓距相移法能有效拓宽频散曲线的提取频带,保证浅部结构具有高分辨率,同时大大加强对深部结构的约束.该方法能够获得可靠的地下结构反演结果,可以作为城市活断层调查的一种新的有效手段.

     

利用地脉动台阵观测推算Love波频散曲线

土层剪切波速结构是工程场地条件的重要的基本参数，许多研究者关注利用从地脉动台阵中推得的Rayleigh波或Love波的相速度频散曲线反演实际工程场地剪切波速度结构。探讨从地脉动台阵观测的记录中提取Love波相速度的频散曲线的方法，从厦门某工程场地的地脉动台阵观测三分量记录中提取了Love波相速度的频散曲线，将提取的结果与根据实际场地资料构成的水平成层介质模型计算的Love波相速度的频散曲线进行了对比，为下一步的反演奠定了基础。     

用地脉动H／V谱反演S波速度剖面

提出一种用三分量检波器接收到的地脉动信号的水平向与垂直向（H／V）谱进行反演来估计地下土层S波速度（VS）剖面的方法。为此，推导出了计算层状半空间中传播的面波H／V谱的理论公式，并且同时考虑了基阶及高阶振型的影响。然后提出了一种用地脉动H／V谱估计地下土层S波速度剖面的反演分析方法。假设浅部土层的VS值或厚度已知，求其余未知量。在6个不同场地上对观测的地脉动H／V谱进行了反演分析，获得了场地的浅部S波速度剖面。该结果与这些场地上已有的速度测井资料相一致，它和反演值之间的标准误差小于0．1，最大误差为0．2。     

基于地震探测的盐源盆地构造特征及动力学意义

基于覆盖盐源盆地的短周期天然地震台阵和布设的一条人工地震测线所获得的地震数据,从中提取地震能量属性,并通过地震层析成像获得该地区的浅部地震速度结构,继而对短周期地震台阵一个月的噪声数据进行互相关得到经验格林函数,再通过时频分析获得相速度频散曲线,反演获得不同深度的S波速度分布.研究结果显示,盐源盆地地震特征主要分为三层...     

用面波联合勘探技术探测浅部速度结构

瑞雷面波勘探技术以其快速经济、受场地条件限制小等优点广泛应用于浅部横波速度结构探测.人工源面波勘探方法对浅部地层的探测精度高,但探测深度较浅;天然源面波勘探方法探测深度较深,但对浅部速度结构的探测精度不高.本文在夏垫和玉溪两地分别开展了人工源和天然源面波联合探测试验,尝试采用不同排列和相同排列两种方法,采集人工源和天然源面波信息,联合处理数据并提取频散曲线,反演得到浅部地层的横波速度结构.探测结果表明:人工源和天然源面波联合勘探,尤其是采用相同排列的方法,可以在几乎不增加常规面波勘探工作量的条件下,既能保证浅部地层的探测精度,又明显拓展探测深度,大大提升了面波勘探能力,有望在工程勘察领域中推广应用.     

基于单台加速度记录的混合全局优化HVSR反演场地浅层速度结构

利用水平与竖向谱比（HVSR）方法反演场地速度结构是国际上迅速发展的研究领域.HVSR反演计算实质是一个土层场地模型空间搜索的全局优化问题,当模型搜索空间的复杂程度增大时,目前常用的搜索算法收敛速度慢,计算效率较低.本文实现了一种结合遗传和模拟退火方法优点的混合全局优化HVSR反演算法,通过理论模型和竖向台阵实测数据的检验,表明该算法能获得很好的反演效果,较好地解决了蒙特卡罗方法收敛速度慢,遗传算法收敛早熟和模拟退火算法搜索效率低的问题.本文在此基础上讨论了单台加速度S波记录用于场地速度结构HVSR反演的适用性,为基于单个地震台的地震观测记录反演浅层速度结构提供了一种高效且较为准确的反演方法.

     

地壳浅部S波速度结构的多频接收函数两步反演法及其在中国东北盆-山构造区的应用

地壳浅部(<10km)速度模型既是地壳结构与变形研究和资源勘探前景评估的基础,又可为壳幔深部结构成像等研究提供先验信息.针对区域尺度结构,被动源方法相比主动源方法具有明显优势.被动源方法中,基于接收函数和/或体波振幅比的成像方法由于具有较高空间分辨率,近年来受到广泛关注.然而,盆地松散沉积层内部的反射混响常导致此类方法表现出较强的多解性及不确定性,限制了其应用.因此,本文提出一种基于多频径向接收函数波形及其与垂向接收函数振幅比的两步反演法,以约束地壳浅部S波速度结构.理论测试表明,两步反演策略能有效降低反演多解性、提高结果稳定性.将该方法应用于一条横跨中国东北沉积盆地的线性地震台阵数据,获得了地壳浅部S波速度精细结构图像.结果显示,盆地与山地地壳浅部结构差异显著:二连盆地浅部(<1.0km)和松辽盆地浅部(<2.5km)速度较低(<2.8km s^-1),反映低速沉积层;松辽盆地7km以深地壳速度较高(3.4～3.8km s^-1),可能反映早白垩世镁铁质岩浆侵入体.此外,成像结果中速度异常分布与盆地内大型断裂、隆起及沉积...     

场地土层模型参数的地震动记录反演方法

考虑场地土层不同物理参数的综合反演,改进了水平与竖向谱比（Horizontal-to-Vertical Spectral Ratio,简称HVSR）混合全局优化反演方法,进一步通过土层的S、P波波速、厚度、泊松比、密度和S、P波品质因子等土层参数反演的敏感性分析,形成了可同时反演场地土层厚度及剪切波速的混合全局优化反演方法.以美国GVDA和日本IWTH27竖向强震动观测台阵为例,分别以理论HVSR及加速度观测记录获得的HVSR曲线为目标,反演获得了场地浅层速度结构,并与观测台阵场地钻孔揭示的土层模型进行比较,验证了发展的反演方法的合理性和适用性.本文研究表明,基于地震加速度记录的HVSR全局优化反演方法是获取场地土层速度结构的一种有效的途径.

     

利用瑞雷面波反演华北克拉通东北部边界的岩石圈结构

运用瑞雷面波相速度频散曲线分析和反演得到了华北克拉通东北部边界及其邻近区域岩石圈的精细S波速度结构.利用11个地震事件、60个台站的瑞雷面波波形资料,得到了周期从25-150 S的相速度频散曲线,并且通过线性反演方法得到了深度从40-300 km的S波速度结构.结果表明,该研究区域S波速度存在强烈的不均匀性.从东南部的...     

动力反应分析的显式积分方法及其稳定性

Newm ark-更新精细积分法是动力方程求解的隐式的时域逐步积分法,其稳定性条件非常容易满足。与隐式方法相比较,显式积分方法不需要求解耦联的方程组,可以有效地减少内存占用和机时耗费。因此,根据显式积分方法的特点和优点,基于Newm ark-更新精细积分法的基本思想,提出其显式积分格式。对显式积分方法的精度与稳定性进行了初步的分析,指出该显式积分方法具有极好的稳定性,其精度比隐式积分方法的精度稍低。随着时间步长的增加,其精度优于传统的方法。     

Estimates of Reynolds stress in a highly energetic shelf sea

In recent years the use of Acoustic Doppler Current Profilers (ADCPs) to estimate Reynolds stresses, using the so-called variance method, has become popular; and although there was great effort in studying the uncertainties on this technique, there were no reports in the main literature of its validity using independent measurements. This work reports on the comparison of ADCP and Acoustic Current Velocimeter (ADV) estimates of Reynolds stresses. The comparison of the ADCP and ADV is encouraging during periods when no strong waves were present with both the explained variance of 0.8 and the slope of the regression being 0.97. Nevertheless, when strong waves are present the method breaks down and the comparison between ADCP and ADV is very poor with R² =0.04.     

双控动力固结法加固软粘土地基的应用研究

饱和软粘土含水率大、渗透性差,强夯处理时,超孔隙水压力不易消散,常规的排水措施效果不佳,而电渗降水已经被证明是一种有效的软粘土排水措施。本文提出了将电渗降水和强夯法相结合的地基处理方法——双控动力固结法,进行了双控动力固结法的处理试验,并与不降水强夯法和井点降水强夯法进行对比分析。结果表明,电渗法可迅速降低地下水位和地基土含水量,有效避免“弹簧土”的产生,提高单点夯最佳夯击能;可有效抑制夯后超孔隙水压力的急剧上升,并促进超孔隙水压力快速消散;在降水速度和土性改良方面,电渗降水优于井点降水。因此,应用双控动力固结法处理软粘土,有着很显著的加固效果。     

地下结构地震反应规范计算方法的对比分析

随着地下空间大规模开发利用,地震灾害对其造成的潜在威胁不容忽视。基于《城市轨道交通结构抗震设计规范(GB50909-2014)》和《地下铁道建筑结构抗震设计规范(DG/TJ08-2064-2009)》建议的分析方法,选取惯性力法、反应位移法(国家规范法、上海规范法)、动力时程方法(线弹性方法、等效线性化方法)三类共5种计算方法,以典型两层双柱三跨地铁车站结构为分析对象进行地震反应的对比验算,对上述计算方法的适应性进行评价。分析结果表明,与动力时程方法相比较,惯性力法计算得到的侧墙剪力值偏大,中柱结果较为接近;对于反应位移法,国家规范方法和上海规范方法的计算模型略有不同,但两者计算结果基本相近,其中土体强制位移、集中地基弹簧、土体动剪切模量等参数取值对计算结果影响显著;对于动力时程方法,线弹性方法和等效线性化方法的结果较为接近,且变化趋势相同。     

超高密度电阻率法在土洞、煤窑采空区和岩溶勘探中应用研究

超高密度电阻率法是Australia ZZ Resistivity Imaging研发中心积近十年的研究成果提出的全新的电阻率法勘探理念,是电法勘探从手工时代向计算机时代的一次跨越式发展,采用一次布极,采集所有可能组合电极间的电位信息,信息量较常规电法在信息量上翻了40倍以上,并且避开视电阻率概念,利用处理软件直接反演获取断面真电阻率值,针对目前还没有行之有效的地面物探方法可以勘探清楚的土洞、煤窑采空区和岩溶等复杂地质问题,我们采用该方法分别对机场岩溶和土洞、煤矿运煤巷道、隐伏小煤矿采空区和复杂地质病害隧道进行了试验勘探,经钻探验证,准确率在60%以上,达到国内领先水平,取得了较好效果,对复杂地质的工程勘探具有一定参考价值.     

均衡多道1范数匹配多次波衰减的方法与应用研究

反馈迭代法多次波衰减分为预测和相减两个步骤.在匹配相减过程中,当多次波和一次波同相轴不满足正交性,以及去除多次波后的地震记录不满足能量最小的情况下,最小二乘自适应匹配滤波方法不能获得正确的匹配,因此多次波的衰减产生误差.针对这两个问题,本文提出了基于1范数最小的均衡多道自适应匹配滤波法.该方法通过在空间方向上对地震记录进行均衡,避免了多次波和一次波同相轴正交的假设条件.同时利用了1范数对于大异常值保持稳健的特点,因此可以有效地解决去除多次波后的地震记录能量最小的问题.通过对模型数据和野外实际数据的多次波压制结果显示,该方法可以有效、准确地衰减多次波.     

安徽省国家强震动台站场地响应及背景噪声分析

利用安徽省部分强震动台站记录的地脉动数据和历史地震数据,采用H/V谱比法和噪声功率谱密度函数法,对比分析台站的场地响应及背景噪声,结果表明：全椒、马鞍山地震台的场地卓越周期小且背景噪声低;沈巷地震台卓越周期大且背景噪声高;三山地震台无明显卓越周期;地震台站背景噪声与场地响应曲线之间不存在一一对应关系。     

A one-person,one-instrument method for precision barometric altimetry

This paper describes an adaptation of the ‘leap-frog’ method of barometric altimetry which enables altimetric surveys to be undertaken by a single operator using a single barometer with no requirement for base stations. The method involves two readings at each station, the first bracketed by readings at the previous station, and the second bracketed by readings at the subsequent station. Linear interpolation is used to estimate what the readings would have been at each station at the time that readings were taken at the adjacent stations. Under suitable meteorological conditions errors are generally less than ±1 m, which is sufficiently accurate for a wide variety of geomorphological applications. The method has significant advantages in terms of cost and/or time over more accurate methods such as electronic distance measurement surveys or survey quality global positioning systems. The paper is accompanied by a Microsoft Excel template spreadsheet, BAROSURV.XLT, which converts temperature and pressure readings to relative elevations, and graphs the results. Notes on the use of BAROSURV.XLT are included in the ASCII text file BAROSURV.NOT.     

城市微动高阶面波在浅层勘探中的应用：以苏州河地区为例

频率-贝塞尔变换方法(Frequency-Bessel Transform method,简称F-J方法)是一种分析微动信号的新方法,由于该方法采用频率矢量波数变换处理水平层状各向同性弹性模型中时空平稳随机分布的微动信号,所以从理论上可以提取出清晰的瑞利波基阶和高阶模态频散曲线,但是目前还没有相关的野外实验对此进行研究和应用.本文首先采用该方法对上海市苏州河地区采集的城市微动信号进行处理获得了频率-相速度谱,然后提取了多模态瑞利波频散曲线,最后通过粒子群算法对频散曲线进行联合反演,得到了浅地表0~70 m深度范围的S波速度结构,并且利用钻孔数据对反演的速度结构进行了验证.另外,本文还通过对比F-J方法和传统的SPAC(SPatial AutoCorrelation method)方法分别提取的频散曲线,展示了F-J方法在处理城市微动信号方面的优势.本文研究结果表明:(1)F-J方法可以从少量台站(21个台站)短时记录(1小时)的微动信号垂直分量中提取出清晰的基阶和高阶模态瑞利波频散曲线;(2)F-J方法提取的高阶模态频散曲线比传统SPAC方法提取的更加清晰,高频部分(>13 Hz)优势更为明显;(3)联合基阶和高阶模态频散曲线反演的浅地表速度结构更加精确,可以分辨出第四系沉积层中物性相差较小的速度界面和低速异常,在城市浅地表精细结构成像方面具有较好的应用前景.     

基于比例边界有限元方法的拱坝子结构分区形式研究

比例边界有限元方法是一种半解析的数值计算方法,具有降维、网格灵活、严格模拟无限域和无需基本解等特点。比例边界有限元方法的基本理论是在整体坐标与局部坐标的比例边界转换基础之上建立的,相似中心的选取是否合理对分析计算具有重要的影响,导致在模拟拱坝这种不规则的空间壳体结构时,具有一定的局限性。采用子结构方法,将坝体分为若干满足相似性要求的区域可解决上述问题,以某拱坝为例给出了合理的坝体子结构分区形式,验证了子结构方法的精确性,为建立基于比例边界有限元方法的坝体-库水-地基系统的计算模型奠定了基础。