用于弹性波方程数值模拟的有限差分系数确定方法

有限差分方法是波场数值模拟的一个重要方法,交错网格差分格式比规则网格差分格式稳定性更好,但方法本身都存在因网格化而形成的数值频散效应,这会降低波场模拟的精度与分辨率.为了缓解有限差分算子的数值频散效应,精确求解空间偏导数,本文把求解波动方程的线性化方法推广到用于求解弹性波方程交错网格有限差分系数;同时应用最大最小准则作为模拟退火(SA)优化算法求解差分系数的数值频散误差判定标准来求解有限差分系数.通过上述两种方法,分别利用均匀各向同性介质和复杂构造模型进行了数值正演模拟和数值频散分析,并与传统泰勒展开算法、最小二乘算法进行比较,验证了线性化方法和模拟退火方法都能有效压制数值频散,并比较了各个算法的特点.     

逐次线性化衰减层析成像方法研究

在时间域衰减成像的基础上,建立了一种与当前走时层析成像类似的衰减成像方法——逐次线性化衰减层析成像方法,这是一种基于射线理论的方法.文中推导了逐次线性化过程的一系列公式,给出了相应的迭代算法及实现技术,并通过数值实验验证了方法的可行性.作为走时层析成像的补充方法,实现多参数成像.工程勘察实践表明,走时与衰减联合成像方法的应用效果良好.     

非一致激励条件下非线性工程场地地震动相干函数研究

将土非线性分析的等效线性化方法与随机工程波动散射问题的求解方法相结合,建立了开放系统中非一致激励条件下考虑岩土介质非线性的工程场地地震动随机场数值模拟方法并研究了介质非线性对场地地震动相干性的影响。分析结果表明：与不考虑非线性相比,在地震过程中,场地土介质的非线性改变了复杂场地的局部特性从而导致场地地震动空间相干性的变化,因此有必要在场地地震动相干函数的分析中考虑场地介质非线性特性对地震动相干性的影响。     

摩擦基底隔震刚性结构滑移反应谱的确定

将地震地面运动模拟成均值为零的两次过滤Ｇａｕｓｓ白噪声过程,使用等效线性化方法获得了摩擦基底隔震刚性结构在地震作用下的均方滑动位移和速度反应。然后,给出了这种结构的最大滑移反应的均值和标准差,并给出了这种结构的滑移反应谱。     

CMA-GFS 4DVar边界层过程线性化的改进北大核心CSCD

持续发展和优化切线性模式的线性化物理过程,保持与非线性模式一致是改善四维变分同化(4DVar)分析和预报效果的有效方法之一。目前业务系统的CMA-GFS模式采用基于Charney-Phillips(C-P)跳点的边界层参数化方案,而CMA-GFS 4DVar系统中采用基于Lorenz跳点的边界层线性化方案。为改善CMA-GFS 4DVar系统的边界层分析和预报效果,基于C-P跳点的边界层参数化方案研发了新边界层线性化方案,并通过对方案中地表热量通量和水汽通量扰动、自由大气的理查逊系数扰动、边界层的热量和动量交换系数扰动等进行更加精细地规约化约束,在确保CMA-GFS切线性和伴随模式稳定运行的情况下,减少线性化过程对切线性模式预报精度的影响。切线性近似试验检验表明:相较于原方案,新边界层线性化方案可以减少边界层位温和比湿的相对误差,最大可减少10%。批量4DVar循环同化试验表明:新边界层线性化方案可以有效改善切线性模式对低层位温、风场和比湿扰动的预报精度,减少4DVar内外循环目标泛函的相对差异,并提高700 hPa位势高度的可预报时效。     

非线性病态问题解算的扰动分析

非线性病态问题除了要分析模型本身的病态性外,还要考虑非线性最小二乘算法中初始值选取、正交化过程等造成的扰动对病态分析的影响.在广义条件数定义的基础上,推导非线性病态法方程解的扰动估计式,并以扰动估计式为基础,讨论非线性算法对非线性病态问题判断和分析的影响,产生影响的原因主要包括线性近似时系数矩阵的扰动、附加的截断误差及...     

用强震记录检验深厚土层小应变下一维等效线性化土层地震反应

本文以强震记录为基础,通过土层地震反应计算得到了地表加速度与加速度反应谱,对比研究了由强震记录得到的地表加速度以及由地表加速度得到的与土层地震反应相同阻尼下的加速度反应谱.结果表明:在高频段与中频段,用一维等效线性化计算得到的土层地震反应加速度值与反应谱值比地表实测得到的加速度记录值与加速度反应谱值偏低;但在低频段,计...     

Dynamic shear modulus of undisturbed soil under different consolidation ratios and its effects on surface ground motion

The dynamic shear modulus for three types of undisturbed soil under different consolidation ratios is presented by using the resonant column test method. Its effects on surface ground motion is illustrated by calculation. The test results indicate that the power function is a suitable form for describing the relationship between the ratio of the maximum dynamic shear modulus due to anisotropic and isotropic consolidations and the increment of the consolidation ratio. When compared to sand, the increment of the maximum dynamic shear modulus for undisturbed soil due to anisotropic consolidation is much larger. Using a one-dimensional equivalent linearization method, the earthquake influence factor and the characteristic period of the surface acceleration are calculated for two soil layers subjected to several typical earthquake waves. The calculated results show that the difference in nonlinear properties due to different consolidation ratios is generally not very notable, but the degree of its influence on the surface acceleration spectrum is remarkable for the occurrence of strong earthquakes. When compared to isotropic consolidation, the consideration of actual anisotropic consolidation causes the characteristic period to decrease and the earthquake influence factor to increase.     

对含厚软表层海域工程场地设计地震动参数确定的一点建议

工程上常用的等效线性化方法在处理常见的、含厚软表层的海域场地时,其计算结果往往产生较大的偏异.为了研究这些计算偏异产生的程度,本文利用等效线性化方法对典型海域工程钻孔进行了小震、中震和大震3种不同工况下保留和舍弃软表层情况下的土层计算.考虑到在大震作用下,土体可能进入大的非线性范围,等效线性化将不再适用,故引入了一种能更好地考虑土层大非线性效应的直接时域积分方法,并与等效线性化方法研究结果进行了对比分析.在此基础上,给出了确定含厚软表层海域工程场地设计地震动参数的处理建议.