三维波动方程时空域混合网格有限差分数值模拟方法

常规高阶和时空域高阶有限差分方法广泛应用于三维标量波动方程的数值模拟,这两种差分方法仅利用笛卡尔坐标系中的坐标轴网格点构建三维Laplace差分算子,相应的差分离散波动方程本质上仅具有2阶差分精度,模拟精度低.本文将三维笛卡尔坐标系中非坐标轴网格点分为两类：坐标平面内的非坐标轴网格点和坐标平面外的非坐标轴网格点,系统推导出了两类非坐标轴网格点构建三维Laplace差分算子的方法,进而提出了一种利用坐标轴网格点和非坐标轴网格点共同构建三维Laplace差分算子的混合网格有限差分方法,并利用时空域频散关系和泰勒展开建立差分系数方程,推导出了差分系数的通解.相比常规高阶和时空域高阶差分格式的2阶差分精度,时空域混合网格差分离散波动方程理论上能够达到任意偶数阶差分精度,模拟精度显著提高,同时稳定性更强.频散分析表明：相比常规高阶和时空域高阶差分格式,在计算效率基本相同时,时空域混合网格差分格式能更有效地减小数值频散,减弱数值各向异性,模拟精度更高;在模拟精度基本相当时,混合网格差分格式能采用更大的时间采样间隔,计算效率更高.数值模拟实例进一步验证了混合网格差分格式在提高模拟精度和计算效率方面的先进性,也验证了其普遍适用性.

     

2020年第5期封面及目次

2020年第5期封面及目次     

复杂沉积区地震剖面时深转换的多公式拟合方案及应用

沉积地层\"速度—深度\"线性模型仅考虑了沉积物压实作用,无法适应沉积地层厚度达到一定程度时,或者其他构造因素起作用时,速度随深度的增长率减小的情况.因此,笔者比较了指数公式、幂函数和二次多项式的数学性质,并应用于地震剖面速度谱\"时间—层速度\"关系的拟合,以拟合优度大小为依据,在不同区域采用二次多项式和幂函数分别拟合,称为地震剖面沉积地层多公式拟合时深转换方案.该方案可应对各种构造环境中沉积地层的时深转换工作,可适用范围较广.     

松辽盆地北部三分量地震勘探方法及效果

松辽盆地北部三分量地震勘探的主要任务是检测天然气的分布范围,预测岩性油气藏。三分量地震勘探的最大难点是采集上压制随机干扰,处理上去除转换波剖面上同相轴的人为的直立错断（由于通常处理软件不佳引起）。着重介绍了三分量地震勘探的采集原理和处理方法。本次试验取得了良好的三分量剖面。     

卸荷状态下岩爆岩石变形破裂机制的实验岩石力学研究

岩爆是高地应力区地下工程中常见的一种卸荷破坏地质灾害现象。本文按照地下洞室开挖过程中围岩的实际受力状态,采用卸荷三轴试验方法,探讨了岩爆岩石的变形破坏特征和岩爆形成力学机制问题。     

水和水蒸气辅助粗晶三水铝石转化为勃姆石的机制研究

在165℃、175℃、185℃和195℃的温度条件下,对水热处理前和处理后的粗晶三水铝石样品分别进行了XRD分析和SEM表征,研究了粗晶三水铝石在水蒸气和热水中转变成勃姆石的相变过程。结果表明,水热条件下粗晶三水铝石转化成勃姆石的过程受控于溶解-再沉淀机制,而并非是通常认为的固体状态下的转变;相对于在热水中,水蒸气环境可以加速三水铝石向勃姆石的转化;所形成的勃姆石的粒径（4~7 μm）明显比前驱体三水铝石的粒径（120~200 μm）要小得多,表明可以利用粗晶三水铝石生产微晶勃姆石。在转化过程中,勃姆石微晶首先生长在三水铝石的晶体表面上,通过控制反应温度和反应时间,可形成壳层为勃姆石、壳下为三水铝石的具有双层结构的铝的氢氧化物颗粒,也有可能形成具有中空结构的勃姆石集合体颗粒。     

国土空间管控的方法与途径

国土空间管控是对国土空间各类开发保护活动的科学谋划与管理安排,是进行国土空间宏观调控和微观管理的重要政策工具。探讨以地域功能和资源环境承载力为科学基点的国土空间管控体系框架,并以福建省和贵州省六盘水市为例,解析“三区三线”协同划定和国土开发强度并测算两个国土空间管控中技术难点的解决方法,在此基础上,提出以功能管控和参数管控为核心的多尺度、多时序国土空间管控途径。研究发现：① 功能管控以主体功能区划和“三区三线”划定方案为基础,按照四类主体功能定位、三类空间（生态、农业和城镇空间）、六类分区（生态保护红线及一般生态区、永久基本农田及一般农业区、城镇开发边界及城镇预留区）以及N类建设和非建设类用途分层级实施;② 参数管控则以国土开发强度为关键目标参数,实施基于总量-目标和过程-增幅双控的阈值管控,以及基于上限和下限双控的分类型管控途径,旨在实现各类空间内和区域整体的生产、生活、生态“三生”结构均衡协调,促进形成高质量、可持续的国土空间开发保护格局。     

基于孔壁应变发展规律的压裂孔三阶段起裂特征试验研究

利用自行研制的煤岩体水力压裂试验系统,开展了配比型煤与原煤水力压裂试验,测试并分析了水力压裂过程中压裂孔孔壁应变-水压曲线,并基于孔壁应变的发展规律,分析了压裂孔的三阶段起裂特征。结果表明,在压裂孔起裂过程中,钻孔孔壁呈现拉伸与压缩应变两种类型,并呈现拉伸破裂区与压缩变形区,其中压缩型应变具有较好的可恢复性,其应变恢复比远大于拉伸型应变;钻孔起裂过程分为3个阶段,即水气作用诱导微损伤形成阶段,孔壁内形成气流通道并产生初始损伤;局部损伤带形成阶段,孔壁形成拉伸破裂区和压缩变形区;试件失稳破坏阶段,裂缝不断延伸直至试件破裂,拉伸破裂区依然保持拉伸变形并较好地保持残余变形,而压缩变形区则由于作用力转向而得到一定程度恢复。研究成果对于揭示钻孔起裂行为及能量的演化规律具有重要理论意义。     

基于钻孔数据的含断层地质体三维建模方法

提出了一种构建含断层地质体三维模型的新方法。该方法以广义三棱柱作为建模的基本体元,根据钻孔数据的特点和知识推理规则,进行断层等复杂地质构造的推理和自动建模,避免了不必要的人为干预,扩展了钻孔数据建模的适用范围和表现能力。最后,通过研究实例展示该方法的实际建模效果。      

《地球学报》2013年影响因子1.263

据中国科学技术信息研究所编制的《2014年版中国科技期刊引证报告(核心版)》,2013年《地球学报》影响因子为1.263(上一年度为1.600),在1989种核心期刊中排名第87(上一年度为第27),在133种地球地球科学和地质科学类的核心期刊中列第29位。核心总被引频次1740次(上一年度为1589)(见表1)。