三维不规则地形河谷场地地震响应分析方法研究

本文提出了不规则地形地震响应分析的自由场计算方法,并以小湾拱坝场址作为三维场地模型,比较了三维不规则场地侧边界自由场的精确解和近似解;同时,采用大型有限元软件Ansys/Ls-Dyna计算了自由场对场地内部场点地震响应的影响.计算结果表明,三维场地模型的二维自由场近似解与精确解有很大差异,其结果对三维场地内部场点地震响应影响显著,因此,要准确求解三维不规则地形的地震响应必须采用真实的二维侧边界模型.     

局部不规则地形对地震地面运动的影响

用有限元法结合修正的透射人工边界,研究了 P、SV和Rayleigh 波传播时局部不规则地形对地面运动的影响,研究的理论模型包括局部孤突地形和相邻地形．研究结果表明：Rayleigh波传播时孤突地形对地面运动的放大作用显著大于P和SV波传播时的结果;相邻不规则地形的存在使地面运动进一步放大、持时延长和呈现窄频带放大特征．考虑相邻地形的影响和传播地震波中的Rayleigh波成分,将使理论模型预测结果更接近实际地震观测结果．     

各向异性介质中地震波速度分析的研究现状

速度分析是地震数据处理和解释中的重要环的，基于各向同性假设的传统速度分析技术已取得了很大成功，但当应用广泛存在各向异性效应的实际资料时会带来误差以及其它附加效应，进而导致错误的解释。本文介绍了传统速度分析方法的局限性及近些年来各向异性介质中的速度分析了研究成果和存在的问题。     

各向异性介质弹性波传播的三维不规则网格有限差分方法

提出一种新的三维空间不规则网格有限差分方法,模拟具有地形构造的非均匀各向异性介质中弹性波传播过程. 该方法通过具有二阶时间精度和四阶空间精度的不规则交错网格差分算子来近似一阶弹性波动方程,与多重网格不同,无需在精细网格和粗糙网格间进行插值,所有网格点上的计算在同一次空间迭代中完成. 针对具有复杂物性参数和复杂几何特征的地层结构,使用精细不规则网格处理粗糙界面、断层和空间界面等复杂几何构造, 理论分析和数值算例表明,该方法不但节省了大量计算机内存和计算时间,而且具有令人满意的稳定性和精度.     

粘滞介质中界面上地震波行为研究

从势位函数角度研究了二维粘弹介质中地震波在水平界面上的反射与透射行为以及在自由界面上地震波的反射现象,并研究了界面上产生折射波的条件,获得了二维粘弹性介质中界面上地震纵、横波的反射与透射系数,并进行了一定的理论计算。     

二维横向各向同性介质界面上地震波传播角度的研究

本文通过传播矩阵法，确定地震波在横向各向同性介质中传播的水平慢度垂直慢度，进而用解析式给出入射角、透射角、转换角及折射角。     

不规则界面介质中首波的传播路径

通常首波被认为是以下层高速度沿着平坦界面传播的折射波。然而,沿着不规则界面首波的传播路径至今仍不明确。在这里,我们将利用重叠单元(SEMO)方法以模拟的方式来研究这个问题。之所以选择重叠单元方法,是因为这种方法可以准确地计算出沿不规则界面传播的界面波。然后我们利用时间窗将首播从界面波中分离出来,并分析首播沿不规则界面传播进程中能量的变化和走时的变化。分析结果表明,与平坦的界面上首播的传播情况不同,沿不规则界面传播的首播由两种机制产生:折射机制和透射机制,也就是说,首播可能是沿界面传播的折射波或高速介质中向低速介质的透射波。关于首播的这种认识将有助于我们建设更加精确的首播反演方法,例如建立更为精确的首波旅行时层析成像,并由此获得更准确的地下结构模型,这对于研究认识一些特殊地区(如青藏高原)的形成机制是非常重要的。     

多层弹性半空间中的地震波（二）

一、引言 地震面波的频散性质、地震波辐射的方向性等特性已经广泛地用于地壳和上地幔结构以及震源机制的研究中,并且取得了许多有用的成果.研究地震波如何从震源辐射出来、如何在实际介质中传播和衰减的这一问题,对于利用地震波确定地壳和上地幔结构以及震源的参数,是很有必要的.关于这一问题的研究,已经作过许多工作。已往的工作中,为了分析方便,往往采用简单的地壳—上地幔模型或简单的震源模型,或两者都相     

二维线性流变体波的有限元模拟

用加里津方法推导了二维线性流变体内波传播的有限元方程,方程内包含了边界项,使得处理人工边界影响有较好的结果．同时考虑了其它一些因素,例如,吸收介质、爆炸源、自激自收等．实例表明,作者在仿真性方面的努力是成功的,计算的垂直地震剖面理论地震图质量比较好,结果也显示了地表低速层对地表水平记录剖面的干扰．     

二维线性流变体波的有限元模拟

用加里津方法推导了二维线性流变体内波传播的有限元方程，方程内包含了边界项，使得处理人工边界影响有较好的结果．同时考虑了其它一些因素，例如，吸收介质、爆炸源、自激自收等．实例表明，作者在仿真性方面的努力是成功的，计算的垂直地震剖面理论地震图质量比较好，结果也显示了地表低速层对地表水平记录剖面的干扰．     

不规则场地上基础的动阻抗及其在入射波作用下的输入运动

本文根据边界元方法建立了位不规则场上刚体的动阻抗和在入射平面波作用下的有效输入运动的分析模型，分析模型考虑了不规则场地和基础对入射波的散射作用以及土与基础的相互作用，通过验证确认了本方法的正确性，文中计算了凹陷，高地和盆地三种不规则场地土不同条件基础的动阻和有效输入的运动，并与半空间地基上相应基础的情况作了对比，计算表明，当基础尺寸与不规则场地范围可比时有必要用本文模型分析不规则场地的影响和土一结     

基于螺旋线上谱因式分解的地震波场隐式辛算法

均匀介质、复杂各向同性介质和各向异性介质中的地震波传播过程,可用统一形式的标量声波方程描述.考虑到在无损耗条件下,地震波方程描述了地震波场这一个无穷维的哈密顿体系随时间的演化过程,该过程为一个单参数连续辛变换,因而可以在其哈密顿形式表述下导出其辛格式.与显式辛算法相比,隐式辛格式对应的隐式辛几何算法具有无条件稳定的特点,可以允许较大的计算步长.但是由于隐式算法不可避免地面临高阶矩阵的求逆,其每一步的计算速度较慢.为实现矩阵快速求逆,文中采用了螺旋边界条件下谱因式分解的方法.在螺旋边界条件下,需要求逆的矩阵化为带状矩阵,而且其各列非零元素的位置和大小具有非常好的相似性,因而可以采用谱因式分解的方法实现快速LU分解.文中采用二阶精度的隐式蛙跳辛格式和谱因式分解方法,计算了常速度、层状介质和Marmousi模型中的波场.计算表明,隐式辛算法不失为波场计算的一种好方法.     

非均匀弹性介质地震波动模拟的Fourier变换方法

一、前言 地震模型技术是应用地震法研究地下储油地层分布的基础工作,它可以用来研究地,震波的传播以及各种波的特性,可以通过修改地质模型,反复进行正演,实现对实际地震剖面的最优逼近,以实现地震反问题。本文在文献[1]的基础上,应用Fourier变换方法研究了用非均匀弹性介质波动方程正演问题的解来模拟地震波的传播,探索了该方法对非均匀弹性介质地震模型的有效性及实用性。     

利用高阶交错网格有限差分法模拟地震波在非均匀孔隙介质中的传播

烃类储集层是一种复合多相介质，在固体颗粒的空隙中含有气体或液体. 研究弹性波在该类地层中的传播规律对于油气勘探开发，特别对于全波列声波测井有重要意义. 为了提高孔隙弹性介质数值模拟的计算效率，本文采用改进显式交错网格有限差分算法取代常用的空间域四阶和时间域二阶的速度 - 应力有限差分算法，算法的空间域为八阶、时间域为二阶. 虽然计算的时间步长略小于空间域四阶的情形，但高阶有限差分算法可以选择较粗糙的网格，因此补偿了计算的低效；同时高阶交错网格有限差分算法的空间频散性比低阶算法小. 利用该算法计算了一个两层模型的波场，同时还模拟了等效弹性和孔隙弹性模型中波的传播. 结果表明慢波及其影响明显，尽管慢波衰减很快，但被某一界面反射后，转换形成的P波和S波仍以正常的方式传播，且比慢波衰减小.     

层状横向各向同性介质反问题初探

用偏微分方程组特征理论研究层状并以垂直轴为对称轴的横向各向同性（TIV）介质的参数反演问题,首先从弹性波运动方程与TIV介质的应力－应变关系导出了平面波耦合方程组的特征型．根据奇性分析与特征积分法给出了连续情形下的特征线边界条件,连续清形下的波场延拓方程即平面波耦合方程组的特征型与特征线边界条件组成了层状TIV平滑介质、弱间断介质参数反演问题的基本方程组．并导出了间断情形下的波场延拓方程与特征线边界条件,这些方程组可用于层状介质（间断情况）的参数反演．基于这些基本方程组,探讨了利用地面多分量地震资料反演层状TIV介质多个弹性参数的问题．     

层状横向各向同性介质反问题初探

用偏微分方程组特征理论研究层状并以垂直轴为对称轴的横向各向同性（TIV）介质的参数反演问题，首先从弹性波运动方程与TIV介质的应力－应变关系导出了平面波耦合方程组的特征型．根据奇性分析与特征积分法给出了连续情形下的特征线边界条件，连续清形下的波场延拓方程即平面波耦合方程组的特征型与特征线边界条件组成了层状TIV平滑介质、弱间断介质参数反演问题的基本方程组．并导出了间断情形下的波场延拓方程与特征线边界条件，这些方程组可用于层状介质（间断情况）的参数反演．基于这些基本方程组，探讨了利用地面多分量地震资料反演层状TIV介质多个弹性参数的问题．     

基于螺旋线上谱因式分解的地震波场隐式辛算法

均匀介质、复杂各向同性介质和各向异性介质中的地震波传播过程,可用统一形式的标量声波方程描述.考虑到在无损耗条件下,地震波方程描述了地震波场这一个无穷维的哈密顿体系随时间的演化过程,该过程为一个单参数连续辛变换,因而可以在其哈密顿形式表述下导出其辛格式.与显式辛算法相比,隐式辛格式对应的隐式辛几何算法具有无条件稳定的特点,可以允许较大的计算步长.但是由于隐式算法不可避免地面临高阶矩阵的求逆,其每一步的计算速度较慢.为实现矩阵快速求逆,文中采用了螺旋边界条件下谱因式分解的方法.在螺旋边界条件下,需要求逆的矩阵化为带状矩阵,而且其各列非零元素的位置和大小具有非常好的相似性,因而可以采用谱因式分解的方法实现快速LU分解.文中采用二阶精度的隐式蛙跳辛格式和谱因式分解方法,计算了常速度、层状介质和Marmousi模型中的波场.计算表明,隐式辛算法不失为波场计算的一种好方法.