基于经验模态分解的车载探地雷达探测信号强干扰处理

随着铁路货运量的不断增大和列车的提速,针对铁路路基出现的病害进行快捷的检测方面的需求逐渐加强.探地雷达是一种无损高效的检测手段,但其应用于铁路路基探测中,其探测记录易受轨枕等介质的强干扰反射所湮没.为了更准确地实现探地雷达在铁路路基检测中的应用,提出了一种针对轨枕等高频噪声的方便、快捷、自适应的压制算法,降低了人工解译方法的低效率和主观性.本文首先介绍了经验模态分解原理及实现方法并对铁路路基病害建模获得探地雷达仿真数据,提取探地雷达仿真信号同一采样点上不同扫描道的数据组成一维信号,将一维信号进行经验模态分解并对固有模态函数重构,分析高频信号消除效果.其次,对探地雷达仿真数据所有采样点依次行经验模态分解并对固有模态函数重构从而压制轨枕等的高频噪声.最后,将车载雷达实测数据进行经验模态分解压制噪声,得到了压制强噪声后的雷达图像.处理结果表明:车载雷达原始数据经过经验模态分解的压制噪声处理后,干扰信号被降低,提高路基病害的弱反射信号的信噪比.因此,经验模态分解能压制轨枕等强干扰信息,便于铁路路基病害的识别.     

非饱和土中剪切S波的传播特性分析

基于对非饱和多孔介质的研究成果,考虑孔隙中的液相和气相的相互影响,研究非饱和土地基中剪切S波的传播特性。通过非饱和土中固相、液相和气相的质量平衡方程、动量平衡方程和非饱和土有效应力原理,建立问题的弹性波动方程,经过理论推导给出非饱和土中剪切S波的弥散特征方程。通过数值算例分析剪切S波的波速和衰减系数随饱和度、频率和固有渗透系数等因素的变化规律。结果表明,剪切S波的波速几乎不受饱和度的影响,但其随着频率的增大而减小,随着固有渗透系数的增大先不变后增大;剪切S波的衰减系数随着饱和度和频率的增加均增大,而随着固有渗透系数的增大先不变后增大最后减小。     

渤海莱州湾凹陷南部古近系混合沉积特征及发育模式*

渤海莱州湾凹陷南部古近系沙三下亚段广泛发育陆源碎屑与碳酸盐混合沉积。通过对井壁取心、测井及综合化验资料的分析,对研究区混合沉积特征、发育模式及控制因素进行分析。结果表明: 研究区既发育同一岩层内的混合沉积,又发育碳酸盐岩与陆源碎屑的互层混合沉积。混合沉积形成于两大物源注入背景下的湖泊滨岸环境,可进一步分为泥坪、砂质滩坝、浅滩和半深湖等混合沉积亚相,主要体现为波浪和湖流作用的双重影响。沙三下亚段整体呈现出水退式发育的特点,主要发育湖侵域和高位域,湖侵域主要发育半深湖混合沉积和浅滩混合沉积,高位域主要发育砂质滩坝混合沉积。混合沉积物受古地貌、古气候、古物源和湖平面变化的控制,优势储集亚相为砂质滩坝混合沉积亚相和浅滩混合沉积亚相。该研究成果不仅为莱州湾凹陷南部古近系优质动用储量研究提供了指导,而且为下一步勘探指明了方向。     

直流电阻率2.5维有限元数值模拟

从稳定电流场满足的基本微分方程出发,推导了地面点源电场电位边值问题对应的等价变分问题.用网格离散积分区域时,以四边形为最小研究单元.针对电场在电源附近衰减快,变化梯度大,数值模拟结果在电源附近位置有较大误差问题,采用边界/奇异校正算法改善模拟结果在电源附近的奇异性问题,同时减少边界条件的影响,提高模拟结果精度.从波数域电位求取空间域电位,利用最优化离散波数进行反付氏变换.模型算例结果验证了该算法的可行性与有效性.     

基于有限单元法的二维／三维大地电磁正演模拟策略

对于二维和三维大地电磁正演问题,有限单元法最后形成了一个线性方程组KX=p。方程组中的K是大型稀疏的带状对称复系数矩阵,其条件数远大于1,为严重病态矩阵,求解其对应方程组会遇到很多困难。不完全LU分解处理的BICGSTAB算法,可用于该线性方程组的求解,并且具有速度快,精度高,稳定性好等优点。为了模拟无穷远边界及满足计算机的内存需求,在保证计算精度的情况下,设计了非均匀网格剖分。在程序编制中,因只存储有限元系数矩阵的非零元素,大大减少了正演计算的时间。通过对二维模型和三维模型电磁响应的计算,验证了该算法的正确性。     

一种新型CSAMT观测参数的计算方法

常规的可控源电磁法理论在计算视电阻率公式上,由于主要采用了其电磁场,所以难以直接反映全频域视电阻率的值,也不能直观地显现出地下介质的地质构造。这里采用水平偶极子激发的电磁场,提出了电场的全域精确表达式,并可直接计算出大地电阻率。通过与卡尼亚电阻率计算的对比结果表明：该方法的结果在远区等价于卡尼亚电阻率,在近区和过渡带则明显地改善了卡尼亚电阻率的非波场区场畸变,从而能更好地接近基底的真电阻率,更形象地反映了地下介质的垂向电性变化。     

基于全区视电阻率的线源FCSEM二维正演模拟

频率域可控源电磁是在大地电磁测深的基础上发展起来的一种人工源电磁测深法,其二维电磁响应的计算须采用数值模拟方法.本文以Matlab为程序编译工具,采用双二次插值的有限单元法,推导出相应的计算公式.为了模拟无穷远边界及满足计算机的内存需求,在保证计算精度的情况下设计了非均匀网格剖分.在程序编制中,只存储有限元系数矩阵的非零元素,大大减少了正演计算的时间.针对频率域可控源电磁法中卡尼亚电阻率在过渡区和近区畸变的问题,给出了全区视电阻率的迭代公式,并对典型的一维层状模型以及简单二维模型进行了计算.过渡区和近区数据经过校正后,可以正确反映出模型的地电特征,证明了线源下近区勘探的可能性.     

通道控制的岩浆型矿床:以加拿大沃伊西湾铜镍矿床为例

加拿大沃伊西湾铜镍矿床是20世纪末加拿大发现的最大矿床,而且近年还有新增储量的发现。该矿床储量不仅在世
界同类矿床中排在前几名,而且是岩浆通道模式最经典的矿床。岩体控制矿体,该基性侵入体位于加拿大拉布拉多半岛(Labrador)
北部中元古代奈恩深层岩套(Nainplutonicsuite)中,岩体主要由西帝普斯岩体和东帝普斯岩体组成,它们由一条隐伏的岩浆
通道所连接,矿体就位于岩浆通道中,形成典型岩浆通道成矿系统。岩浆通道的膨大部分形成了奥韦尔德矿床。对该矿成矿特征
及其成矿模式的总结,对于寻找与岩浆通道成矿有关的矿床具有指导意义。      

荒漠土壤微生物碳垂直分布规律对有机碳库的表征作用

以古尔班通古特沙漠南缘原始盐漠为研究对象,测定不同深度的土壤有机碳和土壤微生物碳含量,以分析它们之间的响应关系。结果表明:(1)在土壤垂直剖面上,土壤微生物碳（SMC）含量与有机碳（SOC）含量呈现极显著正线性相关（R2=0.63,p=0.0003）。（2）SMC出现了2个明显的改变界面（20 cm,80 cm）,0~20、20~80、80~500 cm值分别为:2.24~3.06、0.19~0.72、0.0017~0.0097 mg·kg-1;0~20 cm和20~80 cm的SMC差异极显著（p<0.0001）,20~80 cm和80~500 cm的SMC差异显著（p<0.05）。（3）对应于SMC的土壤层划分,SOC在0~20 cm、20~80 cm和80~500 cm同样具有一定的分层性。（4）我们把具有不同微生物活性的有机碳层分别定义为活性、惰性、稳定性有机碳库,土壤垂直剖面上微生物碳的分布很好地表征了土壤中活性、惰性、稳定性有机碳库的分布;通过对这3种碳库所在土层进行合理划分,可以定量分析土壤中3种有机碳库的储量。