一阶弹性波方程交错网格高阶差分解法稳定性研究

稳定性问题是数值求解波动方程的基本问题 .文中对三维横向各向同性介质中一阶弹性波方程交错网格高阶差分解法的稳定性进行了分析 ,给出了不同精度差分方程统一的稳定性条件 ,证明了三维TI介质中一阶弹性波方程交错网格高阶差分解法的稳定性由弹性波在X、Y、Z三个方向上的Courant数共同决定 .最后通过几种精度差分方程的稳定性条件 ,说明了这种一阶弹性波方程高阶差分解法具有高精度、高效率的特点 .     

改进的一阶弹性波方程交错网格高阶差分解法

本文对董良国、马在田等人发表在<地球物理学报>上的一阶弹性波方程交错网格高阶差分解法一文进行了差分格式的改进.发现原文对一阶空间导数采用2N阶差分精度,而对高阶导数却采用简单的中心差分,即对同一方程中的各阶导数的处理存在有的采用高阶格式、有的采用低阶格式的不一致性问题,本文的改进点正是消除了这种不一致性,建立了时间和空间均为四阶精度的差分格式.该方法具有编程简便、易于计算机实现和精度较高的特点.     

一种全局优化的隐式交错网格有限差分算法及其在弹性波数值模拟中的应用

在数值模拟中,隐式有限差分具有较高的精度和稳定性.然而,传统隐式有限差分算法大多由于需要求解大型矩阵方程而存在计算效率偏低的局限性.本文针对一阶速度-应力弹性波方程,构建了一种优化隐式交错网格有限差分格式,然后将改进格式由时间-空间域转换为时间-波数域,利用二范数原理建立目标函数,再利用模拟退火法求取优化系数.通过对均匀模型以及复杂介质模型进行一阶速度-应力弹性波方程数值模拟所得单炮记录、波场快照分析表明:这种优化隐式交错网格差分算法与传统的几种显式和隐式交错网格有限差分算法相比不但降低了计算量,而且能有效的压制网格频散,使弹性波数值模拟的精度得到有效的提高.     

交错网格高阶差分法三维弹性波数值模拟

本文应用交错网格高阶有限差分方法模拟弹性波在三维各向同性介质中的传播。采用时间上二阶、空间上高阶近似的交错网格高阶差分公式求解三维弹性波位移-应力方程,并在计算边界处应用基于傍轴近似法得到的三维弹性波方程吸收边界条件。在此基础上进行了三维盐丘地质模型的地震波传播数值模拟试算。试算结果表明该方法模拟精度高,在很大程度上减小了数值频散,绕射波更加丰富,而且适用于介质速度具有纵向变化和横向变化的情况。     

任意倾斜各向异性介质中弹性波波场交错网格高阶有限差分法模拟

给出了任意倾斜各向异性介质中二维三分量一阶应力速度弹性波方程交错网格任意偶数阶精度有限差分格式及其稳定性条件,并推导出了二维任意倾斜各向异性介质完全匹配吸收层法边界条件公式和相应的交错网格任意偶数阶精度差分格式. 数值模拟结果表明,该方法模拟精度高,计算效率高,边界吸收效果好. 各向异性介质中弹性波波前面形态复杂, 且qP波波速不总是比qS波波速快. qS波波前面和同相轴的三分叉现象普遍, 且其同相轴一般不是双曲线型. 当TI介质倾斜时,3个分量上均能够观测到横波分裂现象, 而且各波形的同相轴变得不对称.     

拟空间域弹性波方程交错网格有限差分逆时偏移

弹性波逆时偏移是一种高精度的复杂构造地震成像方法.然而,在传统的基于矩形网格离散化的逆时偏移中,介质界面通常会产生畸变.另外,因使用双程波动方程进行波场延拓,其产生的反射波会在成像过程中产生偏移假象.为解决这些问题,本文提出了一种拟空间域弹性波方程高阶交错网格有限差分格式,并给出了差分格式的稳定性条件,进而实现了高精度的拟空间域弹性波方程有限差分逆时偏移.模型实验表明,若在计算拟空间域采样间隔时引入速度界面信息,则拟空间域弹性波方程高阶交错网格有限差分逆时偏移能够避免常规弹性波方程逆时偏移中弯曲界面形态畸变问题;此外基于该方法进行波场延拓时可有效压制弯曲界面的假散射现象,并能有效压制层间反射波,因此可以减少剖面上的偏移假象,从而显著提高成像的质量.

     

各向异性介质中弹性波动高阶差分法及其稳定性的研究

稳定性是数值计算波动方程的最重要条件之一．本文就正交对称和六方对称各向异性介质中的弹性波动方程研究了时间和空间上差分精度可达任意阶的交错网格高阶差分法后,又导出了该方法的稳定性条件．为利用这种既精确又高效的数值方法来研究地震各向异性中的正反演问题提供了理论依据．     

各向异性介质中弹性波动高阶差分法及其稳定性的研究

稳定性是数值计算波动方程的最重要条件之一．本文就正交对称和六方对称各向异性介质中的弹性波动方程研究了时间和空间上差分精度可达任意阶的交错网格高阶差分法后，又导出了该方法的稳定性条件．为利用这种既精确又高效的数值方法来研究地震各向异性中的正反演问题提供了理论依据．     

稳定的TTI介质拟声波逆时偏移及伪横波的联合压制策略

为克服各向同性和VTI介质逆时偏移方法对复杂地质构造成像的局限,研究了TTI介质拟声波逆时偏移方法.首先从精确的TTI介质频散关系出发,引入一个各向异性控制参数σ,推导了新的二阶耦合TTI介质拟声波方程,以保证波场延拓的稳定性;然后引入波场的伪速度分量,推导了等价的一阶拟声波方程.相比于规则网格有限差分法,交错网格有限差分(SGFD)法能够有效地压制数值频散,模拟精度更高;因此利用高阶SGFD法求解TTI介质一阶拟声波方程,构建逆时偏移所需的正向和逆时波场延拓算子,并应用归一化互相关成像条件实现精确的TTI介质逆时偏移成像.最后,简单讨论了伪横波的产生机制,并给出了伪横波的联合压制策略.模型试验结果验证了方法的有效性和稳定性.     

横向各向同性介质地震波场数值模拟研究

地震波场数值模拟是理解地震波在地下介质中的传播特点,帮助解释观测数据的有效手段,而提高计算精度和运算效率是所有波场数值模拟方法研究所追求的目标.有限差分技术是求解波动方程计算效率最高、应用最为广泛的方法之一.但传统的有限差分技术计算过程中的数值频散问题影响了该技术的计算精度与计算效率.本文通过交错网格高阶有限差分技术与通量校正传输方法（Flux|corrected transport method,FCT）相结合, 对横向各向同性介质（Transverse isotropic medium,TI）一阶速度|应力弹性波动方程组进行了数值求解研究.波场快照数值模拟结果表明,本文研究的数值模拟方法与波动方程二阶有限差分方法、交错网格四阶有限差分方法相比,在压制网格数值频散方面有明显的优势,计算精度提高,而且可以利用较大的空间步长,提高计算效率.     

余震震源机制变化的原因

大震以后,跟随着一系列的余震,其震源机制有的和主震一致,有的则大不一样,这表现在P波初动的反向,反应了震源应力场的变化。 余震震源机制变化的原因,既不是岩块的错动过头,也不是液体流出的下陷,而是发生大震的滑动岩块对其前后邻接岩块产生的转换应力场所引起的剪切破裂。     

徕远广场结构设计地震波的确定

选择合适的人造地震动时程是高层建筑采用时程分析法计算地震作用的基础。介绍了徕远广场结构设计地震波的确定方法及过程。鉴于各条地震波输入进行时程分析的结果的离散性,提出可以采用场地土层反应分析得到的地表加速度时程及按照《高层技术规程》设计规准谱拟合人造波作为结构设计地震波。     

余震震源机制变化的原因

大震以后,跟随着一系列的余震,其震源机制有的和主震一致,有的则大不一样,这表现在P波初动的反向,反应了震源应力场的变化。 余震震源机制变化的原因,既不是岩块的错动过头,也不是液体流出的下陷,而是发生大震的滑动岩块对其前后邻接岩块产生的转换应力场所引起的剪切破裂。     

西南天山柯坪塔格前缘断裂带东段晚第四纪活动特征

柯坪塔格前缘断裂东段是柯坪推覆构造系前缘的一条活动断裂,野外调查获得了其晚第四纪错断洪积扇、冲沟阶地面的证据,实测了变形地貌面上的断层陡坎,分析了断层的形变量,通过采样测年估算了断层的缩短速率。由7个观测点的断层陡坎剖面测量,计算了观测点处断层的水平缩短速率,结果表明,断裂弧顶部位的五道班、三间房以西及其大山口道班附近,断层错断了Ⅰ级和Ⅱ级洪积扇(阶地)。断层在这些地点最新活动强烈,水平缩短平均速率全新世以来为0·35~0·44mm/a,更新世晚期末以来为0·16~0·30mm/a,而在非弧顶部位的巴楚磷矿、三岔口以北及大山口北断层只错断了更新世晚期Ⅲ级洪积扇,且水平缩短速率较小,断层水平缩短平均速率更新世晚期以来为0·05~0·07mm/a     

山东临沂地区波速比大幅度变化的原因

一、引言许多地震工作者对地震波速的大量研究工作,已证实了在大地震发生之前,孕震区内及其周围地区,可能会出现地震波速度或波速比的下降异常。例如海域、松潘、新丰江、宁蒗等地震,震前都出现过波速比的异常变化。     

建筑物基础隔震技术的进展

介绍了建筑物基础隔震技术的原理。基础隔震技术是通过设置在结构物底部与基础顶面之间的隔震消能装置,来增加结构的变形能力和滞变阻尼。目前结构基础隔震体系按隔震机理不同划分类型,主要有橡胶垫隔震体系、滑动摩擦隔震体系、复合基础隔震体系等类型。总结了基础隔震技术应用和理论研究的发展,指出隔震技术的未来发展趋势。     

前进中的青海省工程地震研究院

青海省工程地震研究院是青海省地震局下属具有独立法人资格的全民所有制科技开发企业,是地震工程、岩土工程和环境地质领域从事科研、生产、人才培养的经济实体,具有建设工程地震安全性评价、桩基检测甲级资质,岩土工程勘察、咨询乙级资质,地质灾害危险性评估丙级资质。经过十余年的发展,从队伍建设、能力建设作业绩等方面,都取得了长足的进步。     

蒙脱石的脱水作用对断层摩擦本构行为的影响

利用高温双轴摩擦装置，研究了含蒙脱石的断层带在不同温度下摩擦滑动的速度依赖性，以期了解脱水作用对摩擦行为的影响。结果表明，断层带摩擦强度随温度而升高，而速度依赖性较为复杂，以１．４ｕ／ｓ为界，室温和１００℃时，低滑动速率下表现为微弱的速度弱化，高滑动速率下则表现为速度强化；２００℃时均为速度强化；３００℃时高滑动速率下仍为速度强化，但低滑动速率下转变为速度弱化；４００℃以上，均为明显的速度弱化。摩擦行为的变化与脱水过程及相应的断层物质变形方式的变化密切相关     

晋中南地区地壳结构的初步研究

本文是对陕西长安、山西代县和太谷等地工业爆破的资料采用时间项法研究晋中南地壳结构的初步成果。文中首先结合长安爆破观测资料的总结,对时间项方法作一介绍。为使用太谷等缺乏起爆时刻的爆破资料,对时间项方法作了一些改进,使对于那些未有起爆时刻的爆破资料亦能用于确定时间项。使用上述爆破和各台记录的初动到时获得了晋中南地区的界面速度为7.95±0.04公里/秒,求得了41个点的时间项,取莫霍面以上介质的平均速度v₀=6.4公里/秒反演求得了各点的莫霍界面深度,并对所得的结果结合晋中南地区的地震活动性及部分地震震源机制结果进行了初步的分析和讨论。     

降雨对深井水位动态的影响

本文根据我国地震地下水动态观测网中降雨对深井水位动态影响状况的普查与在北京、福建汤坑与黑龙江尚志等三个典型地区的现场观测试验的结果,讨论了降雨对深井水位年动态影响的类型、特征与模型及其影响因素、机理等,并依此探讨了我国震例中与降雨有关的三种异常的判据与信度问题。