海斗深渊区十字放炮与POBS精确位置校正

TS03航次创新性地投放了 6台被动源海底地震仪(POBS)到马里亚纳海沟南部"海斗深渊区",实施了万米级水深的天然地震观测,通过十字放炮获得POBS的精确坐底位置是后续研究工作中至关重要的一环.本文首先对POBS的SEG-Y数据进行裁截误差修复,然后采用直达水波走时反演的方法得到这6个POBS的精确坐底位置,并进行精度分析.结果显示,POBS下沉过程中偏移方向各不相同,偏移距离190～650 m;SEG-Y数据裁截误差修复使拾取的直达水波到时更精确,位置校正的走时残差RMS值显著降低,结合正常时差校正(NMO)方法验证,位置校正精度可达10 m,且海斗深渊陡峭地形造成的折射震相对位置校正结果影响不大.此项POBS坐底位置校正工作,不仅为后续研究提供了可靠基础和保障;同时进一步证明,十字放炮作业结合海底地震仪进行直达水波走时反演,是获取深水区域仪器精确位置的可靠方式.     

灰岩冻融循环的劣化规律研究

基于岩石损伤理论推导了冻融循环作用下岩石的损伤劣化模型,并采用冻融循环试验方式测试了后崴子隧道灰岩岩样冻融循环后的物理力学特征变化规律,分析了其损伤劣化规律。获得了岩样的质量、纵波波速随冻融循环呈现先增后减的趋势,单轴抗压强度持续减小,弹性模量和峰值应变逐渐增大的结果。分析获得了冻融循环作用下灰岩总损伤变量与应变的关系,冻融和载荷的共同作用会使总损伤加剧,但损伤曲线表明耦合作用也可适当缓解这一影响,且灰岩应变值趋于一致,表明影响灰岩强度极限的主要因素可以不考虑冻融循环。     

基于NAD算法的声波方程时间四阶差分解法

波动方程数值模拟是研究地震波传播机理的重要工具,有限差分求解波动方程是当前地震波数值模拟的主要方法之一。当地下介质中的地震波速度较低或地震波高频成分丰富时,常规有限差分技术常常产生严重的数值频散误差,这种误差会降低数值模拟的精度,影响对地震波传播机理的分析。为压制地震波数值模拟时产生的数值频散误差,提高波场模拟精度,提出了基于NAD算子的时间四阶精度波动方程差分格式。根据对应的差分格式,分析了该差分格式的数值频散关系。与常规四阶精度差分算法的频散曲线相比,基于NAD时间四阶精度差分方法不但能够实现时间频散的有效压制,同时其基于更多网格点的位移分量和位移梯度分量空间微分求解方法还能够实现空间频散的有效压制。另外在相同模型条件下,基于NAD算法的声波方程时间四阶差分解法可采用大网格对模拟空间进行差分离散,减少网格数,提高计算效率。     

基于偏微分方程的声波神经网络

神经网络是一种重要的机器学习算法,在地球物理学等领域的应用得到了迅速发展,这主要得益于其在数据建模、信号处理和图像识别等方面的强大能力.然而,神经网络的数学基础和物理解释仍然十分不足,模型内部复杂性使得难以解释其决策过程,限制了神经网络的进一步发展.利用数学和物理方法解释神经网络的行为仍然是一个具有挑战性的任务.本文目标是从声波偏微分方程和有限差分方法出发设计一个声波神经网络结构,该方法将一阶声波方程转化为基于有限差分的离散化声波方程,声波方程有限差分格式与神经网络传播函数具有近似的数学表达形式,可以构建一种基于声波传播物理模型的神经网络.声波神经网络的主要特点是：（1）具有压力-速度耦合结构和层间跳跃连接的神经网络;（2）主变量-伴随变量双流网络结构改善了训练中的梯度消失问题.从声波偏微分方程和有限差分算法出发建立的声波神经网络具有良好数学基础和清晰的物理解释,为在数学和物理方法框架内提高网络性能提供了可行性.数值计算结果表明,声波神经网络在CIFAR-10和CIFAR-100数据集的图像分类任务中性能有明显提升,优于传统残差神经网络.偏微分方程神经网络建模方法可以应用于许多其他类型...     

声波法桩基质量无损检测中的波形分析

本文首先简要分析桩头质点的运动,在此基础上分析测试中常见的几类波形,最后对波形的自动识别途径进行了简略的探讨。     

声波与水生生物

随着21世纪的来临,交叉学科的兴起与发展已成为科技发展的鲜明趋势,尤其是与生物学相关的交叉学科的发展更是显示出广阔的前景[1]。近年来,声波对水生生物影响与作用的研究已引起国内外生物界和声学界的重视和兴趣。本文介绍国内外一些学者研究声波对水生生物的影响与作用及其应用的若干成果。1　声波对水生生物的影响与作用1.1　超声波对鱼卵孵化的影响水生生物的特性阻抗(密度与声速的乘积)与水的特性阻抗相接近,因此,超声波对生物体活组织具有相当强的穿透力。生物体活组织能够吸收透入到它内部的超声波高频振动能量而产生出各种生物效应…     

二次时差法在黄土旱塬找水中的应用

文章以陕西省耀县西塬工作为例,介绍了二次时差法结合电测深法探测地下水的工作方法、资料反映特点和地质效果,阐述了二次时差法的特点及用该法实测的电阻率值转换成K剖面曲线的解释经验。     

一种优化的频率域三维声波有限差分模拟方法

为提高频率域有限差分（FD,finite-difference）正演模拟技术的计算精度和效率,基于旋转坐标系统的优化差分格式被广泛应用,但是只应用于正方形网格的情况.基于平均导数法（ADM）的优化差分格式,应用于正方形和长方形网格模拟.这些频率域有限差分算子,各自具有不同的差分格式和对应的优化系数求解表达式.本文基于三维声波方程发展了一种新的优化方法,只要给定FD模板形式,可直接构造频散方程,求取FD模板上各节点的优化系数.此方法的优点在于频率域FD算子的优化系数对应各个节点,可扩展优化其他格式.运用此优化方法,计算得到了不同空间采样间距比情况下27点和7点格式的优化系数.数值实验表明,优化27点格式与ADM 27点格式具有相同的精度,优化7点格式比经典的7点格式具有更小的数值频散.     

电子束流激发的电子声波数值模拟

通过一维静电粒子模拟程序研究了电子束流不稳定性,其中束流电子的温度远大于背景电子的温度.结果发现,所激发的波动主要是电子声波,波动的演化经历了线性增长和非线性饱和两个阶段.在非线性饱和阶段,由于电子声波相速度随频率是变化的,它可以通过非线性相互作用将背景比较冷的电子加速到很高的能量.此外,还研究了束流电子的温度、束流电子和背景电子的相对密度以及束流电子的漂移速度对电子束流不稳定性的影响.