Weak-contrast approximation of the elastic scattering matrix in anisotropic media

The plane-wave reflection and transmission coefficients at a plane interface between two anisotropic media constitute the elements of the elastic scattering matrix. For a 1-D anisotropic medium the eigenvector decomposition of the system matrix of the transformed elasto-dynamic equations is used to derive a general expression for the scattering matrix. Depending on the normalization of the eigenvectors, the expressions give scattering coefficients for amplitudes or for vertical energy flux.Computing the vertical slownesses and the corresponding polarizations, the eigenvector matrix and its inverse can be found. We give a simple formula for the inverse, regardless of the normalization of the eigenvectors. When the eigenvectors are normalized with respect to amplitudes of displacement (or velocity), the calculation of the scattering matrix for amplitudes is simplified.When the relative changes in all parameters are small, a weak-contrast approximation of the scattering matrix, based on the exactly determined polarization vectors in an average medium, is obtained. The same approximation is also derived directly from the transformed elasto-dynamic equations for a smooth vertically inhomogeneous medium, proving the consistency of the approximation.For monoclinic media, with the mirror symmetry plane parallel to the interface, the approximative scattering matrix is given in terms of analytic expressions for the non-normalized eigenvectors and vertical slownesses. For transversely isotropic media with a vertical axis of symmetry (VTI) and isotropic media, explicit solutions for the weak-contrast approximations of the scattering matrices have been obtained. The scattering matrix for amplitudes for isotropic media is well known. The scattering matrix for vertical energy flux may have applications in AVO analysis and inversion due to the reciprocity of the reflection coefficients for converted waves.Numerical examples for monoclinic and VTI media provide good agreement between the approximative and the exact reflection matrices. It is, however, expected that the approximations cannot be used when the symmetry properties of the two media are very different. This is because the approximation relies on a small relative contrast between the eigenvectors in the two media.Presented at the Workshop Meeting on Seismic Waves in Laterally Inhomogeneous Media, Castle of Trest, Czech Republic, May 22–27, 1995.     

某动力机器基础动力学分析

当动力机器基础体积较大时,采用《动力机器基础设计规范》(GB 50040-96)推荐的简化计算方法进行动力计算,计算结果可能具有较大的误差而不能用于工程设计,此时进行三维数值分析是必要的。在介绍弹性动力学分析的基础上,使用通用有限元软件ANSYS8.0,对某设备基础进行了模态分析和谐相应分析,得出了该动力机器基础的低阶固有频率准确值,以及该动力机器基础随外部荷载频率改变的振幅变化曲线,进而得出一些重要结论,为该工程设计提供了可靠参考。     

祁连山中东段地区中小地震震源机制和区域应力场

利用哥伦比亚大学 GCMT 目录给出的祁连山中东段地区中强地震震源机制资料,研究较大区域（34°-41°N,100°-106°E）的应力场;利用该地区布设的中法微震数字监测台网多年监测资料和甘肃数字监测台网资料,使用 P 波和 S 波初动及振幅比联合反演方法,反演中小地震震源机制解和发震应力场。结果表明,地区构造应力大致为北东40°-45°水平向压应力;景泰地区主压应力方向约北东45°,绝大多数地震为走滑型。天祝-古浪地区有相当部分的逆断层地震分布,主压应力方向约60°,P 轴仰角在10°左右优势分布,大致为水平应力场。这与大区域构造应力场和断层实际分布基本一致。     

鄂尔多斯盆地靖边气田J井区储层小幅度构造研究

鄂尔多斯盆地靖边气田现今构造面貌为一区域性西倾大单斜,其下古生界奥陶系主力气层为马五段马五31小层,该小层顶面构造是在极其平缓的构造背景上发育的小幅度褶皱,且局部小幅度构造与产能关系密切,是寻找高产区的有利指向。应用地震解释成果和测井、钻井资料,研究J井区主力气层马五31顶面的小幅度构造分布特征;分析马五31顶面与本溪组9号煤顶、马家沟组标志层(K1、K2)构造的相关性;总结鼻状构造的组合类型;研究鼻隆构造与天然气富集的关系;总结构造圈闭与复合圈闭类型;分析小幅度构造成因动力学特征。这些认识对该井区井位部署、扩边挖潜及水平井动态调整,提高气田开发钻井成功率有着重要的现实意义。     

陕西地区小微震震源机制研究

小微震事件的震源机制是区域应力场及诸多地球动力学研究的基础资料。陕西地区为多个地震带的交汇区,近些年积累了丰富的小微震波形资料。运用新近发展的适用于求解小微震震源机制的广义极性振幅技术(GPAT),结合陕西2015地壳速度模型,求解陕西测震台网2011年4月至2015年12月间记录的121次ML1.5~3.5事件的震源机制。反演结果表明:(1)以上事件的震源机制大部分为走滑及正断类型,其比例占64.5%;逆断型机制占22.3%。(2)反演震源机制得到的震源深度与定位深度具有良好的一致性;矩震级与近震震级间存在差别,且这种差别随事件的变小而增大。(3)对比渭河断陷带相关研究成果,验证了该区域震源机制以正断型为主,具有拉张应力状态。     

基于地闪数据的雷电流幅值累积频率公式探讨

利用2007年和2008年浙江省气象部门闪电定位系统的地闪监测数据,应用Matlab数学软件中的曲线拟合工具箱,以最小二乘法原理对IEEE推荐公式和我国规程推荐公式进行最优化拟合,得出前者拟合效果优于后者的结论。通过分析IEEE推荐公式计算结果与实际值之间的相对误差,发现正闪雷电流幅值累积频率在(1kA,270kA)范围内相对误差绝对值较小,最大不超过10%;而负闪雷电流幅值累积频率在(-1kA,-300kA)范围内相对误差绝对值较大,最大值约为38%。针对上述情况,利用数学软件拟合出负闪(-1kA,-300kA)相对误差曲线的近似函数,修正了原累积频率公式,大幅度减小了其相对误差。其适用范围也从原来的(2kA,200kA)放宽至正闪(1kA,270kA)、负闪(-1kA,-300kA)。     

位场解析信号振幅极值位置空间变化规律研究

通过对单一边界、双边界、多边界以及点(线)质量模型重力异常解析信号振幅和重力异常垂向导数解析信号振幅的极值位置空间变化规律研究表明,重力异常垂向导数解析信号振幅和化极磁力异常解析信号振幅的极值位置相同,且与重力异常解析信号振幅的极值位置空间变化规律相似.利用位场解析信号振幅极大值位置能够准确识别单一直立边界地质体的边缘位置,但不能准确识别其它任何形体的边缘位置,其识别结果的偏移量大小随地质体的埋深、水平尺寸以及倾斜程度等变化.虽然重力异常垂向导数解析信号振幅比重力异常解析信号振幅的峰值更加尖锐、横向识别能力更强,其极大值位置更靠近地质体上顶面边缘位置,但均受地质体埋深的影响较大;随着埋深的增加,位场解析信号振幅的极大值位置会快速收敛到形体的"中心位置",其轨迹类似"叉子状";且对多边界模型会出现"极大值位置盲区"而无法识别其边缘位置.通过这些理论研究表明,位场解析信号振幅只能识别单一边界地质体的边缘位置;而不宜用来识别多边界地质体的边缘位置,但可以用来识别多边界地质体的"中心位置".     

井中震电效应的模拟实验研究(Ⅱ):孔隙饱和岩石部分

使用小功率直流电源(32V,3A),正交于声波传播方向供电,实验考察了直流电场对4块砂岩岩心的声学性质的影响,发现了一些以往文献没有报导的实验现象,总体上,有1)随通电时间增长,电流强度下降,最后趋于“饱和”;2)岩石的声速有先降后升的趋势,相对变化一般小于2％;3)纵波幅度呈现下降趋势,相对变化幅度最大可达到80％;4)声速和声幅的变化与岩石的渗透率有正相关关系,例如D7#20由于渗透率很低,因此声速和声幅的变化很小．结合岩石电阻率增大以及对含水饱和度影响岩石声学性质的一般认识,认为实验现象与电解导致的岩石孔隙内部含水饱和度的下降有关．研究结果有助于丰富对目前电法—地震勘探实验某些现象的认识。     

波列振幅衰减测桩法的研究与应用(Ⅱ)——桩身成型质量的检测

通过对波动、振动和尾波的特征分析，提出以足够大的力冲击桩顶，在桩顶附近记录综合波列图，利用其振幅衰减、周期变化和反射波震相等判断桩身成型质量：波列周期均匀且较小，同时波列振幅衰减较快，而又未见明显反射波震相者桩身成型良好；而有缺陷如断裂、缩径等时波列振幅衰减变慢，反射波震相明显，且有大周期出现.它对桩的浅部（特别是桩顶下5米以内的）缺陷检测特别有效.另外利用动态PS曲线也可判断桩身成型质量：曲线较平滑者，桩身成型良好；曲线出现弯折者桩身存在缺陷，缺陷程度可参照承载力受影响大小确定.     

华北中部岩石圈磁场变化与岩石圈结构间的关系

对2016-2019年华北中部地区(34.7°-41.1°N,110.3°-119.7°E)流动地磁矢量观测数据进行处理,得到连续3期岩石圈磁场年变化数据,并对岩石圈磁场空间分布形态进行分析.研究发现,磁异常分布与岩石圈结构之间有一定相关性,在太行山隆起以西、临清坳陷、鲁西断隆和鲁西断隆以东等主要结构单元表现出不同程度...