带先验知识的波阻抗反演正则化方法研究

针对波阻抗反演中存在的不适定性问题,本文提出了一种带先验知识的正则化重开始共轭梯度法.该方法的内层循环采用修改的共轭梯度法,并使用重开始技巧;外层循环使用Morozov偏差准则作为停机准则.正则参数的选取采用连续几何选取法.克服了传统共轭梯度法迭代不足或迭代过度的缺点,将迭代步数控制在了合适的范围,使算法能够更快速更准确的收敛.同时考虑了用最速下降法计算先验解和对解施加非均一的规范约束.通过理论模型试算和实际资料处理,并与共轭梯度法进行对比,表明该算法具有精度高、抗病态能力强,运算速度快的优点,具有实用性.     

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.     

Progress of the earthquake early warning system in Fujian, China

In this article, we systematically introduce the latest progress of the earthquake early warning (EEW) system in Fujian, China. We focus on the following key technologies and methods: continuous earthquake location and its error evaluation; magnitude estimation; reliability judgment of EEW system information; use of double-parameter principle in EEW system information release threshold; real-time estimation of seismic intensity and available time for target areas; seismic-monitoring network and data sharing platform; EEW system information release and receiving platform; software test platform; and test results statistical analysis. Based on strong ground motion data received in the mainshock of the Wenchuan earthquake, the EEW system developed by the above algorithm is simulated online, and the results show that the system can reduce earthquake hazards effectively. In addition, we analyzed four earthquake cases with magnitude greater than 5.5 processed by our EEW system since the online-testing that was started one year ago, and results indicate that our system can effectively reduce earthquake hazards and have high practical significance.     

航空瞬变电磁法一维正反演研究

优化了航空瞬变电磁法一维正演算法,采用新的汉克尔变换系数,理论上提高了正演的精度.提出了航空瞬变电磁法一维反演算法——模型交替调整反演算法,阐述了该算法的原理和计算方法,编写出反演程序,以已知模型正演响应作为实测数据,对若干典型模型进行了反演计算,取得了较理想的反演效果,与Zohdy法相比,该方法有更高的精度.     

水平层状介质中双侧向测井资料的迭代Tikhonov正则化反演

根据非线性反演理论与Morozov偏差原理研究建立从双侧向测井(DLL)资料中同时重构地层原状电阻率、侵入带电阻率、侵入半径、层界面位置以及井眼泥浆电阻率的迭代正则化算法.首先利用Tikhonov正则化反演理论将双侧向测井资料的反演问题转化为含有稳定泛函的非线性目标函数的极小化问题,并利用Gauss-Newton算法确定极小化解.为得到稳定的反演结果并有效实现测井资料的最佳拟合,在迭代过程中将Morozov偏差原理和Cholesky分解技术相结合,建立了一套后验选择正则化因子的方法.最后通过理论模型和大庆油田实际测井资料的处理结果,验证了该算法能够取得更为满意的反演效果.     

结构地震临界荷载的上、下限问题研究

本文介绍了利用变分原理推导的拟势能原理和拟余能原理，把拟势能原理和拟余能原理应用到结构地震临界荷载分析中，从而提出了一种计算结构地震临界荷载的新方法，同时从理论上论述了为什么利用拟势能原理和拟余能原理可以分析结构地震临界荷载的上、下限问题．     

应用混合变量最小势能原理求解有一个悬空角点弹性矩形薄板的稳定

x将混合变量的最小势能原理推广到求解弹性矩形薄板的稳定问题中,求解了有一个悬空角点弹性矩形薄板的稳定问题,并给出了相应问题确定临界载荷的特征方程及计算结果,为工程中薄板的设计计算提供了有效的参考,尤其是对现代建筑和桥梁中的受压构件的稳定设计和计算提供了一个简捷有效的计算方法。通过文中计算表明,混合变量的最小势能原理适用于有一个悬空角点矩形板稳定问题的求解,从而验证了它用于薄板稳定问题的一般性和通用性。     

Integration of Penman approach with complementary principle for evaporation research

Natural evaporation occurs with water transportation from an unsaturated land surface into an unsaturated atmosphere. The subprocesses at the land surface and in the atmosphere are one‐sidedly emphasized in the Penman approach and the complementary principle, in which the ratio of actual evaporation to the Penman potential evaporation is expressed as a function of the wetness state of the land surface and the atmosphere, respectively. The Penman approach and complementary principle can be integrated for completely conceptualizing the evaporation process, by expressing the evaporation ratio as a function of both the land surface and atmospheric wetness. The integrated approach has the potential to increase the accuracy of evaporation estimation while reducing the burdens of parameterization.     

基于广义模式识别面波基模式频散曲线反演研究

面波多道分析方法(MASW)是获取垂向剪切波速度剖面的一种有效方法。频散曲线反演是MASW中关键的一步。由于瑞雷波频散曲线反演具有非线性、多参数和多极值的特征,这对于常规的局部线性化反演方法是极大的挑战。为此,本文采取确定性的全局优化算法,广义模式识别算法(GPS)对瑞雷波频散曲线进行反演。其原理可以简述为:算法首先通过模式以确定性的方式对目标函数进行采样来搜索一个点序列;然后使序列中每一个点到下一个点的目标函数值逐渐减少,从而使点序列逐渐逼近全局最优解,最后的解便为待求的最优模型参数。为验证GPS的有效性,首先利用设计的3种典型的6层地质模型通过快速矢量传递算法正演模拟产生基模式频散曲线(频率范围为5~101Hz,频率间隔为2Hz,频点数为49),并对理论频散曲线进行反演。反演结果表明,模型的真实值已经被高度精确地重建。说明GPS可以用于实际勘探中的基模式频散曲线反演。为进一步验证GPS的有效性,在吉林大学校园采集瑞雷波实测数据,并提取基模式频散曲线,应用GPS进行反演。反演重建的横波速度剖面与先验的地质信息吻合得很好。理论模型和真实数据的反演结果表明,GPS可以应用在瑞雷波频散曲线非线性反演中。     

二维大地电磁资料的偏移

本文采用反射映像（即U/D成像）原理对大地电磁资料进行成像,将地面观测的波场分解成上行波和下行波,并分别向下延拓,利用上、下行波的时间一致性原理确定地下电性界面的位置.对TE和TM模式的MT响应分别处理可以得到两个深度剖面,两剖面的一致性便为实际反射界面的最佳估计.理论和实际资料的计算表明,MT偏移技术是比较有效的,它可获得地下界面直观的映像.和常规MT反演方法相比较,该方法具有算法简单等优点,并且还能获得表示地下地质构造真实映像的MT深度剖面.     

Dynamic analysis of flexible cantilever wall retaining elastic soil by a modified Vlasov–Leontiev model

Dynamic response of a flexible cantilever wall retaining elastic soil to harmonic transverse seismic excitations is determined with the aid of a modified Vlasov–Leontiev foundation model and on the assumption of vanishing vertical displacement of the soil medium. The soil–wall interaction is taken into consideration in the presented model. The governing equations and boundary conditions of the two unknown coupled functions in the model are derived in terms of Hamilton׳s principle. Solutions of the two unknown functions are obtained on the basis of an iterative algorithm. The present method is verified by comparing its results with those of the existing analytical solution. Moreover, a mechanical model is proposed to evaluate the presented method physically. A parametric study is performed to investigate the effects of the soil–wall system properties and the excitations on the dynamic response of the wall.     

非SIRT算法的工程地震波CT技术

地震波CT成果具有图像直观可靠、信息量丰富及适用性强等优点。实践成果表明,地震波CT技术在工程地质勘查、建筑物无损检测、大坝安全检测以及防渗墙质量检测等方面都有良好的探测效果。SIRT算法是地震波CT理论较为成熟的算法。本文提出一种基于Eikonal解的思想,费马原理,惠更斯原理及弯曲波前假设的有限元分析的FDM算法的Matlab计算机程序。该算法程序克服了SIRT算法的缺点,可以成功地处理任意变化的速度、高速对比、尖锐的边界和任意的测量布局。给出几个数值模拟实例进行实践,将两者结合在一起,前后对比,得出结论,并指导工程实践应用。     

二维大地电磁资料的偏移

本文采用反射映像（即U/D成像）原理对大地电磁资料进行成像,将地面观测的波场分解成上行波和下行波,并分别向下延拓,利用上、下行波的时间一致性原理确定地下电性界面的位置.对TE和TM模式的MT响应分别处理可以得到两个深度剖面,两剖面的一致性便为实际反射界面的最佳估计.理论和实际资料的计算表明,MT偏移技术是比较有效的,它可获得地下界面直观的映像.和常规MT反演方法相比较,该方法具有算法简单等优点,并且还能获得表示地下地质构造真实映像的MT深度剖面.     

三维复杂介质中转换波走时快速计算

复杂介质中转换波走时计算是多波勘探地震学中重要内容之一.本项研究利用惠更斯原理和费玛原理,获得了三维复杂介质中转换波快速计算的改进型最小走时树方法.其中,在保证精度的条件下,为了提高三维转换波走时计算效率,首先对初至波最小走时树基本算法进行了改进.本方法通过将转换波分为上、下行波分别进行射线追踪以实现三维转换波走时的快速计算.模型计算表明,方法的计算速度快,而且稳定性强,对多波地震勘探具有较大的应用价值.     

地震数据叠前偏移成像及其在浅层地震勘探中的应用研究

文中讨论了在浅层地震勘探中地质结构和构造的复杂性以及对浅层地震勘探成果要求精度较高的特殊性,指出了在浅层地震勘探中发展叠前深度偏移的重要性,并对相移法叠前深度偏移的基本原理和实现方法进行了详细论述,编制了相应的软件。通过使用该方法对 2种理论试验模型进行试算,获得的深度偏移剖面层位清晰,构造明显,较准确地体现了理论模型地质结构和构造的特征,效果良好。然后又使用实际浅层地震反射资料进行了叠前偏移计算,所得结果与已知地质结构和构造相吻合,也取得了较好的结果,证实了该方法及软件的可靠性和实用性,可用于实际浅层地震反射勘探资料的叠前深度偏移处理     

Kinematic response of single piles to vertically incident P‐waves

Dynamic response of single piles to seismic waves is fundamentally different from the free‐field motion because of the interaction between the pile and the surrounding soil. Considering soil–pile interaction, this paper presents a new displacement model for the steady‐state kinematic response of single piles to vertically incident P‐waves on the basis of a continuum model. The governing equations and boundary conditions of the two undetermined functions in the model are obtained to be coupled by using Hamilton's principle. Then, the two unknown functions are decoupled and solved by an iterative algorithm numerically. A parametric study is performed to investigate the effects of the properties of the soil–pile system on the kinematic response of single piles. It is shown that the effects of the pile–soil modulus ratio, the slenderness ratio of the pile, and the frequency of the incident excitations are very significant. By contrast, the influence of soil damping on the kinematics of the system is slight and can be neglected. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

Ant-Miner算法改进及在地震预测中的应用

首先阐述了Ant-Miner算法的原理,然后从不同角度对Ant-Miner算法进行研究分析,并针对该算法的不足之处提出了相应的改进和优化方案.最后将经过改进的Ant-Miner算法应用到地震预测中.结果证明优化后的Ant-Miner算法比传统C4.5分类算法能达到更好的效果.     

地震前兆综合预测支持向量机模型研究

该文介绍了支持向量机算法的原理与回归方法。 采用支持向量机中的非线性回归算法与理论公式产生的多维样本, 对其进行了数值仿真实验。 利用该方法和地震前兆异常建立了最佳地震综合预测模型, 对获得的最佳模型进行了内符检验, 得出最佳模型的预测结果与实际震例的地震震级基本一致。 综合分析认为, 支持向量机无论在学习或者预测精度方面不但具有很大的优越性和具有较强的外推泛化能力, 而且基于支持向量机回归算法建立的地震前兆综合预测模型是可行的, 其获得的知识可较为准确地实现对主震震级的综合预测。     

最大熵原理与地震频度-震级关系

地震是一种随机事件 ,它的发生具有极大的不确定性 ,因而可以用熵来进行描述。地震以最无序的方式在各地发生 ,意味着地震熵达到了极大值。古登堡 (Gutenberg)和里克特 (Richter)根据资料和经验得出的地震频度 -震级关系式实际上是在给定的约束条件下 ,当地震熵取极大值时得到的一种负指数分布。文中从最大熵原理得出了同一形式的地震频度 -震级关系 ,使它的来源从理论上得到了解释     

径向基函数(RBF)神经网络及其应用

介绍了径向基函数(RBF)神经网络的原理、 学习算法及其在地震预报专家系统ESEP 3.0中的应用。 实际应用结果表明, 该神经网络可以很好地克服BP神经网络学习过程的收敛过分依赖于初值和可能出现局部收敛的缺陷, 具有较快的运算速度、 较强的非线性映射能力和较好的预报效能。