近断层地震动的频谱周期参数和非平稳特征分析

分析地震动的频谱周期参数和频率非平稳特征,是地震危险性分析和结构抗震设计的重要内容.本文对近断层地震动记录按照不同的运动特征分组,进行了Hilbert-Huang变换分析.结合相关的定义得到了表征地震动频谱特性的7个周期参数,包括:Fourier幅值谱平均周期Tm、Hilbert边际谱平均周期Tmh、特征周期Tc、卓越周期等,并计算了地震动的Hilbert谱瞬时频率时程变异系数.计算结果表明,从整体上把握地震动频谱特性的三个周期参数Tm 、Tmh 和Tc适合于表征近断层地震动的频谱成份.近断层地震动的频率非平稳特征显著,Hilbert谱瞬时频率变异系数良好地反映了地震动的频率非平稳性质和程度.而且,考察了近断层地震动运动特征对地震动频谱周期参数和频率非平稳性的影响.     

洞体形变短临异常HHT时频分析

利用HHT方法,对河津M_L 5.2地震前30天临汾盆地数字化洞体形变观测资料进行分析,计算不同观测手段、不同测向的瞬时振幅、时频谱及边际谱参数。结果表明,震前约14天,在水平摆和垂直摆边际谱上同步出现低频扰动波,且水平摆NS向时频谱伴随频带较宽的高频成分;震前2天侯马水管倾斜仪EW向瞬时振幅出现连续高值异常,时频谱表现为高频成分增多。分析认为,洞体形变观测数据的时频谱变化,可能显示了各阶段震源体激发的不同频段信息。     

地震信号的复地震道分析及应用

复地震道分析又称三瞬分析,该分析方法可将反映地震信号局部变化情况的地震波的瞬时振幅、瞬时相位和瞬时频率等信息分离开.本文应用Hilbert变换求解虚地震记录,用复地震道分析方法求取"三瞬"信息,并用该方法计算了理论合成地震记录的瞬时振幅、瞬时相位和瞬时频率,获得了较好的效果.同时,本文也利用该方法对某区块实际地震资料进行了处理,结果表明,复地震道分析方法获得的"三瞬"信息可反映地震信号的局部变化,有助于进行地震薄互层分析,并能提高数据的解释精度.     

利用VSP资料直达波的包络峰值处瞬时频率提取介质品质因子

本文采用一个具有4个待定参数的函数去逼近震源子波,利用黏弹介质中单程波传播理论推导出了地震子波包络峰值处瞬时频率(EPIF)和品质因子之间的解析关系;同时,为提高瞬时频率的估计精度和抗噪性能,在小波域中发展了一种计算瞬时频率的方法,并在此基础上提出了估算VSP资料Q值的方法,简称小波域包络峰值处瞬时频率法(WEPIF)．合成的VSP数据衰减估计结果表明,与对数谱比法和中心频率偏移法相比较,WEPIF法受到界面反射波影响相对较小、计算结果稳定、精度相对较高．将WEPIF法用于某气田的单炮零偏6级VSP资料Q值估计,结果表明,吸收强弱与储层含气性高低有良好的对应关系．     

震源性质的时频分析与事件识别

应用时频分析技术研究了近年来发生在朝鲜半岛的核爆炸、化学爆炸与天然地震事件的识别问题,计算了上述三者的瞬时频率、瞬时振幅谱与群延迟等多项参数,提出地震与爆炸的识别指标.初步研究结果表明,对较大事件,上述三者来自震源的激发频率信息有明显差异性,核爆炸源激发的频率明显高于地震,化学爆炸最低.特别是,这些信息指标对于识别小当...     

剪切型多自由度体系瞬时输入能量的分布

通过对剪切型多自由度体系的地震能量反应分析,提出了描述多自由度体系整体脉冲能量反应的参数,瞬时输入能量等效平均速度,并在此基础上建立了瞬时输入能量分布系数的概念,提出了估计瞬时输入能量分布的方法。     

瞬时频谱分析理论

本文较为详细地论述了瞬时频谱分析理论(The wigner Distribution)。共分三部分。第一、二部分为连续信号和离散信号的瞬时频谱分析理论;第三部分为瞬时频谱分析理论与其它几种时频变换的关系和应用举例。     

希尔伯特—黄变换在地震信号时频分析中的应用研究

将希尔伯特—黄变换(HHT)应用于天然地震信号处理中,通过对天然地震波信号进行HHT时频分析,获得该信号的三维Hilbert时频谱、边际谱、瞬时能量谱和Hilbert能量谱。通过分析,可以看出HHT方法能敏感地提取到地震波信号随时间和频率动态变化的不同阶段的主要特征,其图像清晰,能够反映能量突变点信息,其时频局部定位能力较强。边际谱、瞬时能量谱和Hilbert能量谱能提取出地震波信号其他新的特性,可对信号的时频分析起到补充作用。结果表明,HHT方法能准确描述地震信号的非线性时变特征,是地震信号时频分析的有效工具。     

基于HHT提取昆明、下关重力固体潮的地震前兆信息

在重力固体潮地震前兆分析中引入HHT时频分析新方法.结合HHT的优越性、固体潮的特点和地震的非平稳过程特性,设计重力固体潮地震前兆分析的瞬时频率特征参数;以相应理论计算值作为参照背景,研究固体潮的震前变化特征.昆明、下关的震例分析表明, 的确存在瞬时频率特征参数的震前变化,且具短期、同步正异常特征;瞬时频率特征参数具有明确的物理意义,其震前变化反映了地震非平稳过程对理论重力固体潮的影响.     

希尔伯特-黄变换地震信号时频分析与属性提取

地震信号属于非线性和非平稳信号,传统的分析方法主要包括短时傅立叶变换、小波变换和Cohen类时频分布等等;希尔伯特-黄变换是分析非平稳信号的新方法,该方法的关键部分是信号的经验模态分解,通过经验模态分解,复杂的信号可以分解为有限的数量很少的几个固有模态函数,从而可以得到信号的希尔伯特时频谱;将该方法应用于单个的地震道数据,可以对地震道进行经验模态分解并得到希尔伯特谱,应用于地震剖面,可以得到意义更加明确的瞬时频率和瞬时振幅等地震属性,模型试算和实际应用表明了该方法的有效性.     

瞬态谱在地震与核爆识别中的应用

采用非稳态的ＷＤ理论,对５个哈萨克斯坦地下核爆及其邻近地区７个区域地震资料进行分析,研究了地下核爆和天然地震的瞬态谱特征、瞬时频率随时间的变化。结果表明,地下核爆的瞬态谱主要分布在高频：核爆的瞬态谱大多数集中于５-１０Ｈｚ;天然地震的瞬态谱散布在低频到高频的较大范围。核爆的瞬时频率在起始阶段（０＜ｔ＜０．７５ｓ）表现为线性,起始频率为负值;天然地震的瞬时频率以跳动形式迅速变化,起始频率正负交替。同时还对地震和核爆瞬态谱差异进行了初步解释。     

等厚薄互层时频特征的正演模拟

本文基于波动理论,利用深度域相移法对不同互层数、不同单层厚度的等厚薄互层进行正演模拟.采用广义S变换分析零偏移距地震道反射复合波的瞬时频谱.研究发现当单层厚度大于3/16波长时,等厚薄互层时域特征为中、高频等幅振荡,瞬时频谱为与单层厚度成反比的单一峰值梳状函数;当单层厚度小于3/16波长时,震源子波的有限带宽对瞬时频谱的高频频率峰有压制作用,导致等厚薄互层中部的时域振幅和频域最大幅度均为低值,薄互层的结构特征不易分辨,说明宽高频的震源子波是提高薄互层分辨能力的关键.此外,理论推导和实验分析均证明:当地层厚度大于1/8波长时,其峰值频率与薄互层单层厚度存在定量解析关系,这为等厚薄互层单层厚度定量预测提供了重要的技术手段.     

河北尚义M4.0地震加速度记录时频特性分析

2016年6月23日,河北张家口尚义县发生M 4.0地震,发震构造为尚义-平泉断裂。采用基于聚类经验模态分解（EEMD）的HHT计算方法,对尚义M4.0地震强震动记录进行EEMD分解、Hilbert谱变换及谱分析,得到强震动台站的加速度记录分量的时程、FFT谱和边际谱、瞬时能量谱及时频谱,对比分析并认识各种谱的时频特性及规律,做好灾前预防工作,以减少人民生命财产损失。     

二阶同步挤压S变换及其在地震谱分解中的应用

同步挤压S变换是一种处理非平稳信号的新时频变换方法,通过"挤压"信号的S变换结果,可以得到高分辨率的时频谱.但是,当信号的相位随时间呈非线性变化时,同步挤压S变换计算出的瞬时频率会出现误差,并造成时频谱分辨率降低.为了改善其对于该类信号的时频分析效果,我们利用时间和频率的二阶偏导数对瞬时频率计算式进行修正,提出二阶同步挤压S变换.合成信号处理结果表明,二阶同步挤压S变换的分辨率不但明显高于常用时频变换,在信号瞬时频率随时间呈二次或正弦变化的情况下,其时频挤压效果也好于同步挤压S变换.我们将二阶同步挤压S变换应用到天然气地震勘探资料的谱分解当中,结果表明,二阶同步挤压S变换可以很好地检测到与天然气相关的谱异常.因此,二阶同步挤压变换对于地震解释是一种很有潜力的方法.     

频谱成像技术研究进展

频谱成像技术是近年来发展起来的一项基于频率谱分解的储层特色解释技术,是地震属性分析中重要组成部分.频谱成像技术具有在空间横向上分辨率高的特点,是一种利用三维地震资料的多尺度信息对储层进行高分辨率成像、检测储层时间厚度变化的工具.地震数据振幅谱可以识别地层的时间厚度变化,相位谱可以检测地质体横向不连续性,在确定油藏边界、计算地层厚度方面比传统地震属性研究方法具有更大的优势.频谱成像技术的核心模块是信号的时频分析,本文回顾了频谱成像技术的基本概念和目前在频谱成像中广泛应用的时频分析方法,简单介绍了几种新的时频分析方法:广义S变换和改进的匹配追踪算法.     

基于小波包变换的地震数据时频分析方法

介绍了瞬时频率的概念和瞬态谱的小波包计算方法,并结合时间域模拟信号给出了其时频分布,结果表明,小波包变换可准确技术地震信号的时变特征,值得推广应用。     

高加索地震时地基振动的加速度谱

根据１９８８年１２月７日斯皮塔克地震和１９９１年４月２１日拉恰地震及其余震加速度图的分析,详细研究了这些地区在不同强度地震时,不同距离上地基振加速度频率的一些形成特点。建立了不同震级地震近场区的概率谱体系,确定了谱和对时间函数的估计,同加索不同震源区（达吉斯坦、普恰和斯皮塔克震中区）地基振动的概率步谱进行了对比分析。在预测加蕞大幅度反应谱的基础上以随机振频谱进行了对比分析。在预测加速度最大速度反应     

延性系数对SDOF体系地震能量输入历程的影响研究

文中以弹塑性SDOF体系为对象,提出将总输入能、最大瞬时输入能以及能量增长持时作为描述地震能量输入历程的三个特征参数。根据场地条件及地震动峰值速度与峰值加速度比值(V/A)双参数控制选择了不同场地条件下56条强震记录为输入,讨论延性系数的变化对这三个参数的影响。研究表明,随着延性系数的增加,总输入能量谱及最大瞬时输入能量谱在减小谱峰值的同时,谱型整体向短周期移动,形成压缩效应;弹塑性能量增长持时谱较弹性能量增长持时谱更为平滑,其谱值在统计意义上不发生变化;短周期结构延性的增大使得总输入能与最大瞬时输入能增加,但对于中长周期结构,总输入能与最大瞬时输入能随延性系数增加而减少;输入能量在时间轴上的分布模式受延性系数变化的影响不明显,能量时程增长台阶的总长度在各种延性系数条件下趋于一致。     

基于地震剖面瞬时峰值能量频率的衰减分析与气藏预测方法

由于流体本身的粘滞性和摩擦性,使得地震波在含油气地层中传播时衰减形成低频阴影.通过对叠后地震资料做时频分解,分析地层衰减特征,是当前除了AVO技术之外,比较流行的直接识别流体和气藏的技术.本文基于波动方程正演,模拟了地震波对含油气地层的响应.然后采用连续小波变换分析不同尺度剖面的瞬时能量特征,提取分频剖面上每一个点的峰值能量对应的频率,得到瞬时峰值能量频率剖面.通过分析瞬时峰值能量频率剖面,分析了地震波在地下介质中传播时的衰减特征.最后应用此方法对实际地震剖面进行了分析,验证了其有效性.     

考虑重力影响的侧移谱计算方法

随着地震记录的不断积累,人们对地震动工程特性的认识逐渐加深.早在上世纪50年代,G.W.Housner将反应谱概念引入抗震设计.反应谱已成为描述地震动频谱特性及分析结构地震反应的重要手段.然而,1989年Loma Prieta地震,1992年Landers地震,1994年.