TTI介质弹性波相速度与偏振特征分析

相速度和偏振方向是研究地震波传播规律和描述介质特性的重要参数,在理论研究和实际应用中有重要作用.本文假定倾斜横向各向同性(TTI)介质对称轴位于观测坐标系XOZ面内,在此观测坐标系下直接推导了TTI介质弹性波相速度和偏振方向的解析表达式,再进一步利用Thomsen弱各向异性理论,推导了弱各向异性近似条件下弹性波相速度以及qP波和qSV波偏振方向表达式.理论分析和数值试例表明,在相速度方面,随着各向异性介质参数改变,qP波和qSH波速度变化较为平缓,qSV波速度变化较为剧烈.弹性波相速度近似式误差均较小,能较好地近似精确相速度.在偏振方向方面,SH波偏振方向只是传播方向和对称轴倾角的函数,而与各向异性参数无关,SH波偏振方向既垂直于传播方向,又垂直于TTI介质对称轴方向.除特定方向外,qP波和qSV波的偏振方向与传播方向均成一定角度,并且随TTI介质对称轴倾角的改变而改变;在精确和近似情况下,qP波和qSV波的偏振方向始终垂直;在精度允许范围内,偏振方向的弱各向异性近似式与理论解析式吻合较好.     

基于内变量和张量函数表示定理的本构方程

针对各向同性材料,基于张量函数表示定理,建立了本构关系的张量不变性表示,其中,3个不可约基张量取决于应力的0～2次幂,且相互正交,3个系数由塑性应变增量和应力的不变量表示。基于塑性应变增量的不变量定义内变量,本构关系归结为确定内变量的演化。使用张量函数表示定理,给出了内变量演化方程的一般表达式,它取决于应力不变量的增量,因而与主轴旋转无关。讨论了如何根据试验资料和引入适当的假定,确定具体的演化方程。通过与塑性势理论和多重屈服面理论进行比较,表明所建模型是这些理论的最一般表示,且简捷直观、使用方便。     

弹塑性条件下岩土孔隙介质有效应力系数理论模型

分析了有效应力系数的物理机理及其主要影响因素,在此基础上,提出了等效孔隙连通率的概念,以此表征岩土类孔隙介质的结构和孔隙之间的连通性,建立了有效应力系数张量演化的普适性理论模型。基于大理岩峰后和砂岩不同塑性变形阶段的有效应力测试试验,分析了塑性条件下影响有效应力系数的主要因素,结果表明塑性条件下,影响有效应力系数的主要因素为等效孔隙连通率。利用试验数据,通过拟合得到了大理岩和砂岩的等效孔隙连通率随应变的演化规律,从而得到了有效应力系数与变形的关系。研究成果为弹塑性条件下的流固耦合研究提供了基础性的理论和方法支持。     

基于断层擦痕侧伏角公式的构造应力张量反演

利用Aleksandrowski推导的断层擦痕侧伏角公式,提出了一种改进的构造应力张量反演法。根据不同应力比值下构造应力与断层擦痕侧伏角的关系,利用最小二乘法,详细推导了构造应力张量的反演方法,最后利用Matlab软件编制程序实现了该计算过程。在此基础上,现场调查了江西武山铜矿北矿带的断层滑动数据,利用上述改进方法反演了该地区的构造应力张量方向特征。将上述反演结果与由震源机制解获得的最新构造应力场结果进行对比分析,并结合研究区断层的展布特征及所在的地质构造背景,获得了该地区自晚侏罗世以来的构造应力场特征,表明该地区构造应力场具有一定的稳定性。改进后的构造应力张量求解过程及工程应用表明,将Aleksandrowski的图示法和Etchecopar等的反演法结合起来反演构造应力张量,是对已有方法的改进,具有更加简单、实现容易等特点,计算结果比较符合实际。     

体积分方程法模拟复电阻率三维体电磁响应

利用体积分方程法计算了均匀半空间中复电阻率(激电)效应和电磁效应同时存在时的三维体响应。在计算中,对于需要计算三重积分的张量格林函数电荷项一次部分,应用一种差分近似的方法求解,这种方法在保证计算精度的同时更加便于计算机实现;采用二次剖分的算法解决了计算张量格林函数时的奇异值问题;计算含有贝塞尔函数的积分项时,利用一种结合连分式展开的高斯求积代替常规的快速汉克尔变换方法。验证了计算结果并分析了三维体复电阻率模型(Cole-Cole)参数对正演结果的影响,为三维体复电阻率及其参数反演提供了正演依据。      

地震矩张量元素M_(rr)的空间分布与中国大陆岩石层地块

用哈佛CMT目录和中国地震震源机制目录给出了地震矩张量元素Mrr的符号的空间分布。这种空间分布图像相当于Tanimoto等 ( 2 0 0 0 )的“地壳势能变化”的空间分布图像的一种简化形式 ,Mrr的符号代表了地震震源处的应力状态。之所以进行这种简化是因为在相当多的情况下 ,地震的震源或矩心深度难以测准 ,并且震源机制目录的完整性得不到保证。将Mrr的分布图像与中国大陆岩石层地块的分布图像进行对照 ,可以发现由Mrr标志的地块内部的应力状态具有相当的一致性。地块边缘处的应力状态与地块内部的应力状态不同 ,似乎表明地块本身具有一定的整体性 ,同时地块之间存在相对运动     

Elastic energy of a deformable earth: General expression

This work is the first in the second part of a project dedicated to elaborating a Hamiltonian theory for the rotational motion of a deformable Earth. In the four works which make up the first part the basis of this theory is laid down, studying the effects produced when the Earth's elastic mantle is deformed by lunisolar attraction. More specifically, in Getino and Ferrándiz (1991), the elastic energy which is produced on the deformation of the Earth's mantle is studied, considering solely the second order in the development in spherical harmonics of the perturbing potential (tidal potential).The present article can be considered as an amplification of the above mentioned, obtaining, under the same hypotheses, but also very general, the general expression of the said elastic energy for any order of the development of the tidal potential. Although at first this expression, in its general form, is very complicated, the final result is extremely simple, and for the case n = 2, it coincides, obviously, with that already found by the above mentioned authors.     

固体潮整体综合分析方法研究

阐述了固体潮综合分析的理论基础，给出了反演勒甫数的计算方法，讨论了由固体潮综合分析所提供的新信息及其地球物理意义。指出：由多方向应变观测组合，可获得应变张量；地倾斜具有剪应变的性质     

Permeability tensors for sedimentary structures

Accurate modeling of fluid flow through sedimentary units is of great importance in assessing the performance of both hydrocarbon reservoirs and aquifers. Most sedimentary rocks display structure from the mm or cm scale upwards. Flow simulation should therefore begin with grid blocks of this size in order to calculate effective permeabilities for larger structures. In this paper, we investigate several flow models for sandstones, and examine their impact on the calculation of effective permeability for single phase flow. Crossflow arises in some structures, in which case it may be necessary to use a tensor representation of the effective permeability. We establish conditions under which tensors are required, e.g., in crossbedded structures with a high bedding angle, high permeability contrast, and laminae of comparable thickness. Cases where the off-diagonal terms can be neglected, such as in symmetrical systems, are also illustrated. We indicate how the method of calculating tensor permeabilities may be extended to model multiphase flow in sedimentary structures.