背景噪声提取体波方法研究进展

地球深部结构探测是地球物理学的核心领域,而地震体波可以深入地球内部且分辨率较高,是研究地球内部结构不可或缺的技术手段。基于背景噪声提取高信噪比体波信号技术的迅速发展,极大地促进了地震学的发展和应用范围,使其在地球深部结构成像、城市浅层空间探测等领域日益发挥出重要作用。本文详细综述了如何利用地震干涉法及台阵处理技术提取出用于研究不同探测尺度（局部、区域、全球）的各类体波信号。其中,地震干涉法通过对地震台站记录到的波形信号进行互相关,抵消掉重合的射线路径,最后得到台站对之间的地震记录;而台阵处理方法是基于接收器台阵发展起来的数据处理手段,该技术不仅能够进一步提高信噪比（SNR）,而且能够获得方位信息。一般来讲,背景噪声中包含的体波信号能量远低于面波信号能量,提取难度大。本文着重介绍了Bin-叠加法、双波束方法（DBF）以及相位加权叠加法（PWS）,并对3种方法的适用条件进行了总结。      

被动源反射地震数据起伏地表静校正问题分析

主动源地震中采用静校正技术将地震数据校正到平面上进行常规处理,被动源反射地震数据处理中同样面临该问题,其中涉及到了两种方法,一种是生成拟炮集记录后,采用主动源地震方法进行静校正处理;第二种方法是在背景噪声上,根据检波点高程将数据校正到平地表上再进行拟炮集记录计算.本文主要分析了第二种静校正计算方法的原理、以及实现步骤,并通过数值模拟起伏被动源地震数据,对两种静校正方法校方法进行了综合对比.实验结果表明：在被动源原始数据上静校正和在互相关生成的拟炮集上静校正都能实现起伏地表校正为平地表,但在被动源原始数据上静校正再相关会导致静校正量发生改变,需对反射记录非因果部分进行两倍炮点校正,因果部分进行两倍检波点校正才能叠加生成拟炮集.     

近源地壳构造与远场体波理论地震图的计算

将震源附近的特殊地壳构造区简化为二类模型.它们具有异常的密度、波速和一定的几何尺度.依据双力偶点源模型下远场垂直向 P 和 SH 波位移公式和由本文模型推导的反射系数、辐射花样和走时差计算式,分别计算了远场 P 和 SH 波理论图.结果表明,若近源特殊构造的密度、波速值小于地壳平均值(模型Ⅰ),则它对远场地震图的影响可以忽略;反之,若特殊构造介质参数值大于震源区平均值(模型Ⅱ)。则它在一定情况下对远场地震图有较大影响.而这种影响在以往的工作中均被忽视了.     

近源地壳构造与远场体波理论地震图的计算

将震源附近的特殊地壳构造区简化为二类模型.它们具有异常的密度、波速和一定的几何尺度.依据双力偶点源模型下远场垂直向 P 和 SH 波位移公式和由本文模型推导的反射系数、辐射花样和走时差计算式,分别计算了远场 P 和 SH 波理论图.结果表明,若近源特殊构造的密度、波速值小于地壳平均值(模型Ⅰ),则它对远场地震图的影响可以忽略;反之,若特殊构造介质参数值大于震源区平均值(模型Ⅱ).则它在一定情况下对远场地震图有较大影响.而这种影响在以往的工作中均被忽视了.      

分布式被动源电磁法系统及其应用

分布式被动源电磁法系统 ,简称DPEM。DPEM利用天然电磁场或人文电磁场作为源场 ,研究大地的电磁响应 ,探测地下电性分布及地质结构 ,可适应各种复杂的地理地质环境。主要特点有 :同步阵列遥测不同地理坐标点的电磁场 ,具有高信噪比、高分辨率和高效率 ;主机 -子机系统 ,为非封闭挂接式 ,可按使用要求配置子机数量 (坐标点数 ) ,一次实现面积性同步覆盖测量 ;频率范围 16kHz～ 0Hz ,实现浅自近地表、深至 1km、直至上地幔的不同地质目标的探测 ;可提供视电阻率、阻抗相位、异常相位等地电学参数。文中介绍了 3个工作实例     

地震体波面波和地震活动性的某些谱分析结果及其在地震预报中的初步应用

应用Ｓｏｍｐｉ谱分析方法，对１９８９年１月至１９９０年７月发生在唐山地区的２０个地震和１９８８年７月至１９８９年１０月发生在大同周围地区１０个地震波（体波和面波）资料，及华北地区和西南地区自１９５９年以来ＭＬ≥２．０地震目录资料的频谱进行了分析，从而对几次大地震前地震波和地震活动性波频谱异常变化特征进行了研究。所得结果表明：较大地震前，地震波（体波和面波）及地震活动性的ｆｄ，均可能呈现出较明显的下降异常变化；地震波及地震活动性的ｆｄ变化可能成为地震预报的有用指标；Ｓｏｍｐｉ谱方法在处理地震波及地震活动性资料的应用是可行的     

断裂带介质物性变化及其主动与被动监测方法

<正>绝大部分破坏性地震都发生在活动断裂带上,地震的孕育、发生、震后恢复都伴随着地震断裂带上应力和介质物性的变化。监测这种变化对于理解地震发生的机理和规律具有重要意义。在断裂带所有物性中,因地震波的深穿透和技术发展的成熟度,地震波速和衰减是反     

地震干涉技术被动源地震成像

被动源地震成像是基于地下反射波响应和透射波响应之间的关系,通过在地表接收由地下非人工震源发出的透射波响应,利用互相关运算来合成反射波响应的方法.合成的反射波响应,又称虚炮集记录等价于地表地震剖面记录.本文研究了由地下随机分布的被动源发出的透射波记录来合成虚炮集记录的基本原理,推导了反射波记录和透射波记录的关系公式;并通过数值模拟方法,分析了被动源成像的可行性.结果表明:利用被动源地震信息进行成像是可行的.     

论被动源磁电勘探理论

本文从麦氏方程出发,运用电流磁场的等效理论阐明了在磁电勘探中,当矿体的二次极化电流具有垂直对称轴分布时,在地表面及以上空间中任一点的磁异常场（H）均等于零。因而,具有任何垂直对称状电化学矿产模式（石油、天然气、地下水及金属矿床等）的磁电勘探法异常场线积分均不存在。此外,由于对各种形状和任何极化倾角的矿体情况,地表面上均无电流密度垂直分量（in）存在,故地表面上异常场线积分均为零（∮L H·dL=0）。因此,磁电勘探法不具备在地面上寻找此种矿产的物理前提。 本文还对倾斜极化球体和柱体的磁电勘探异常进行了计算,给出了主剖面上理论曲线的异常分布规律,指出了磁电异常的数量级。同时,还对井中磁电异常的分布规律给出了计算资料。为了对比,也对相应条件下的自然电场异常做了计算,指出了电场异常与磁场异常之间的不同特点及其对实际找矿的意义。     

基于机器学习微震目录构建与被动源地震层析成像的张集煤矿注浆治理效果评价（英文）

断层注浆治理是预防煤层下方含水层突水的重要手段,但注浆治理效果评价难度大、成本高,相关领域的研究较少。为此我们提出了一种经济有效的方法,该方法利用矿方已有的实时微震监测系统对煤矿注浆治理效果进行评价。我们的处理流程主要包括深度神经网络(DNN)震相自动拾取、网格搜索定位和双差地震层析成像,并将其应用于安徽淮南张集煤矿1613A工作面注浆治理评价中。利用1613A工作面2020年9月的微震事件反演了工作面附近区域的地震波速结构。结果表明,采动过程中注浆治理区域受到较大扰动,发育了大量微地震事件,在工作面底板以下50 m区域范围内,地震纵波波速高达4.3km/s,这一高波速表明注浆治理效果较好。此外通过开展检测版模型分辨率测试,表明在我们关注区域的地震波速结果具有较高的可靠性。因此采用基于深度学习的微震目录构建和被动源地震层析成像技术可以对注浆效果进行较好的评价。     

Passive seismic control of cable-stayed bridges with damped resonant appendages

A study is conducted to investigate the effectiveness of attaching to cable-stayed bridges resonant appendages with a relatively small mass and a high damping ratio as a means to reduce their response to earthquake excitations. The study is based on a previously developed formulation that shows that the use of these appendages may increase the inherent damping of building structures and, as a result, may reduce their response to seismic disturbances. It includes numerical and experimental tests that are conducted to assess the validity of such a formulation for the case of cable-stayed bridges and the extent to which such appendages can reduce their seismic response. In the numerical study, an actual cable-stayed bridge is modelled with finite elements and analysed with and without the proposed appendages under different earthquake ground motions. Appendages with damping ratios of 10, 15, 20 and 30 per cent and masses that, respectively, represent 0.67, 1.5, 2.7 and 6.0 per cent of the total mass of the bridge are considered. In the experimental test, a 3.7 m long cable-stayed bridge and an appendage consisting of a small mass, a small spring and a small viscous damper are built and the bridge tested, without and with the appendage, on a pair of shaking tables which are set to reproduce ground acceleration records from past earthquakes. The damping ratio of the appendage in this test is 32 per cent and its mass represents about 8 per cent of the total mass of the bridge model. In the numerical test, it is found that the appendages reduce the longitudinal response of the bridge deck up to 88 per cent. Similarly, in the experimental test it is found that the appendage reduces the longitudinal bridge deck response by about 41 per cent. From these studies, it is concluded that the suggested appendages may indeed be effective in reducing the seismic response of cable-stayed bridges as they are for building structures.     

地震波形的分形判别与特征提取

研究地震波的复杂性和它的自相似性以及计算地震道时间序列分数维等一系列特征问题,能得出地震波在复杂构造及断点位置的一系列特征,能轻易地实现地震道异常点的计算机自动拾取。对更深入地研究地震波和更准确地解释地震资料,会有很大的帮助。本文提出了计算地震道分数维的一般方法。实验表明地震道时间序列的分数维在异常点会具有不同的数值,其变化点能够定量指示出异常的准确位置。这对更精确的研究时间剖面上断点及不同地质构造变化有着非常重要的意义。     

张渤地震带及邻区近震体波成像及孕震环境分析

针对张渤地震带深部孕震构造环境和地幔岩浆对地壳底侵作用的问题, 本文充分收集了华北地区区域数字地震台网176个固定台站记录到的观测数据, 应用近震体波层析成像方法, 获得了华北地区地壳的P波三维速度结构和V_P/V_S波速比.依据V_P/V_S波速比能反映岩石物理性质和流变学特征的特性, 并结合人工地震测深剖面、大地电磁测深、地球化学等成果, 讨论了张渤地震带的孕震环境和动力学机制等问题.研究结果显示:张渤地震带强震位于高低速异常分界线附近或偏向高速体一侧, 震源体下方均存在广泛的低速异常分布, 据此推测这些低速异常的存在可能与流体有关, 同时也揭示出张渤地震带地震主要分布在上地壳, 从震源深度分布及地壳物性结构分析上地壳具有发震的构造背景, 也有发震的物性基础, 是一个易震层和多震层.张渤地震带地壳内部在20 km下方存在偏高的波速比特征, 这些可能反映了在该区域内中、上地壳幔源物质的侵入和热状态的岩体在横向上的变化, 可能是地幔岩浆长期底侵作用的结果.由于深部幔源物质的侵入, 使得地壳深部流体的供给量增加, 在地壳发震层下长期存在的流体会影响断裂带的结构, 降低断裂带的强度, 使区域应力场发生变化从而导致断裂带上应力的集中, 进而引发地震发生.

     

被动源面波和体波成像在内蒙古浅覆盖区勘探应用

地震勘探具有勘探深度和分辨率的优势,在矿产勘探中多被采用.但主动源反射地震具有成本高、在矿区采集困难等难题,限制了其广泛应用.无需主动源激发、利用天然噪声的被动源地震应用于勘探,可成为其低成本替代选项.本文在内蒙古浅覆盖区矿区进行了被动源勘探试验,采用相关计算获得拟炮集记录,并基于频率域信噪比计算,在生成拟炮集前实现了面波和体波甄选,分离了面波和体波.应用面波反演的横波速剖面识别了覆盖层厚度.体波数据经反射波常规处理,获得了成像剖面.经与主动源反射剖面对比,主要结构的反射特征呈现了良好的一致性.本文试验验证了被动源勘探在内蒙浅覆盖区具有良好应用前景,为低成本的面积性勘探实施提供了新的选择.

     

地震体波斜入射情形下台阶地形引起的波型转换

本文首次对地震体波斜入射情形下竖直、倾斜台阶地形引起的波型转换进行了数值模拟，结果表明：地震波的斜入射会使台阶上角点引起更强的转换面波；转换Rayleigh面波最大振幅可达弹性半空间表面自由场位移的1.1倍左右。     

被动及半主动摩擦阻尼器对合肥翡翠电视塔地震反应的控制

摩擦阻尼器是一种构造简单的耗能减振装置,已应用于国内外多座新建建筑的抗震设计和已建建筑的抗震加固．半主动磨擦阻尼器则通过调整阻尼器的起滑力来改善被动摩擦阻尼器的耗能减振性能。本文研究了被动及半主动摩擦阻尼器对于高耸塔架结构地震反应的减振效果。为满足摩擦阻尼器对高耸塔架结构风振控制的特殊需要,本文建立了合肥电视塔的空间桁架有限元模型和串联多自由度体系模型,并在形成控制力变换矩阵和计算摩擦阻尼器两端的相对位移的过程中综合地运用了这两种力学模型。在半主动摩擦阻尼器的控制策略方面,本文提出了一种基于次优控制理论的半主动控制策略．本文研究表明,摩擦阻尼器可以抑制高耸塔架结构的地震反应．而半主动摩擦阻尼辞的耗能减振效果明显优于被动摩擦阻尼器．     

地震波品质因子Q研究进展综述

研究地震波的衰减可以了解岩石的微构造及变化,以及岩石在地下所遇到的环境条件.衰减主要由岩石的微观性质-诸如岩石内部裂纹的密度、分布、构造以及所含流体的相互作用决定的,所以测量地震波的衰减对于了解岩石的物理状态非常重要.本文主要从岩石物理方面阐述了各种衰减机制、品质因子Q的主要影响因素及测量方法;说明了Q作为各种参量(频率、孔隙度、流体含量等)的函数是很有意义的观测量,对Q的测量在实际探测油气中有着重要意义.     

五大连池火山区地震体波Q值特征

基于五大连池火山区域地方震资料,选取信噪比高、定位准确且震中位于火山区域的39个地震,根据地震波传播的三段几何衰减模型,使用地震记录位移谱,去除仪器响应、背景噪声,反演求取各频点f的S波Q值,拟合获得火山区体波Q值与f的关系为Q（f）=221.7f^0.452,计算得到老黑山、火烧山附近区域Q值与f的关系为Q（f）=152f^0.600,与国内外其他区域体波Q值进行对比,并结合火山区地质构造活动,分析五大连池火山区体波Q值特征。