微分算子展开与耦合势三维有限体积法快速计算随钻超深前视电阻率测井响应非线性Born逼近

本文将非均质各向异性地层中电磁场耦合势Helmhotz方程分解为各向异性背景场方程与散射场方程,并应用算子展开技术推导出耦合势Born级数解,建立一套三维非均质各向异性地层中随钻超深前视电阻率测井响应各阶散射电磁场与非线性Born逼近的有效计算方法.首先,利用传输线法与二维插值技术确定背景电磁场空间分布,得到零阶Born逼近解,然后根据电磁场耦合势的Born级数解推导出各阶散射电磁场方程与递推关系,通过三维有限体积法实现各阶散射场耦合势方程的离散,在此基础上结合MKL PARDISO并行技术,通过递推方式逐步计算各阶散射电磁场,并根据Born级数部分和确定不同阶次的非线性Born逼近.最后利用数值模拟结果对正演算法加以检验,并深入研究分析各阶散射场的变化特征与Born级数的收敛性质.

     

频率域全波形反演方法研究进展

全波形反演是一种利用地震波传播的动力学特征来获取地下介质物性参数的反演方法,可为揭示地下精细结构提供重要依据。本文以弹性波方程作为数学模型来模拟地震波传播规律并进行相应的反演方法研究。为提高计算效率与反演结果的准确性,可将近似解析离散化（NAD）算子用于频率域弹性波方程的正演模拟。本文在频率域NAD离散的基础上推导阻抗矩阵的稀疏分块结构与反演目标函数对模型参数的梯度计算公式,由此建立基于NAD算子的频率域弹性波全波形反演方法。为验证该方法的有效性,文中通过数值实验对多种典型介质模型进行反演计算,均得到了理想的反演结果。

     

地面瞬变电磁勘探中源外地形的影响

起伏地形为中国矿产资源的发现和勘查造成了极大困难,为了避免复杂的地形效应,在地面瞬变电磁勘探中尽量将发射源与接收点布置在地形平缓处,但源外起伏地形的影响仍然存在。目前,对地形影响的分析大多从测道曲线图或者视电阻率断面图进行定性判断,较少从整个观测时间段内量化评估地形影响的程度。基于有限元法实现了带地形条件下矩形回线源的瞬变电磁三维正演,在源外构造了山脊、山谷地形,将地形与发射源的距离、大地电导率、异常体电导率作为变化参数,给出了整个观测时间段内在不同接收点处地形造成的相对误差分布,从而分析了源外地形对电磁响应的影响规律。结果表明：源外地形对电磁响应的影响主要集中在某个时间段内,随着与发射源距离增大,地形作用减弱,受影响区域也推移到较晚期时间段上;随着大地电导率增大,地形主要影响区域会推移到较晚期时间上,但受影响程度基本一致;相同几何尺寸的山谷地形比山脊地形对电磁响应的影响更大;地形、异常体对电磁响应的影响可以分离,如果异常体产生的二次场比较强,地形效应的影响相对较小,可以忽略地形影响。研究结果为地面瞬变电磁勘探中地形效应的识别与后期处理解释提供了理论依据。     

地震孕育、发生、发展动态过程的三维有限元数值模拟

为探讨用数值方法模拟地震孕育、发生、发展动态过程的途径,从线性流变体介质内制约质点运动的运动方程出发,导出了模拟地震孕育、发生、发展动态过程的三维有限元方程及程序。还给出了模拟进程中地震孕育、发生、发展过程的约束条件,使得可以用同一个程序完整地模拟地震孕育、发生、发展的全过程,为地震过程本质的认识以及物理预报的实现提供了一个潜在的新手段。     

基于高精度DEM和RS技术的滑坡环境指标参数快速提取方法——以陕西省宝鸡市金台区长乐塬特大型滑坡为例

DEM和RS技术是研究滑坡地质灾害的重要资料和手段。近年来,随着高空间分辨率遥感卫星和高精度雷达卫星的上天,可以获取现时性高精度的DEM,使滑坡地质灾害的研究由二维向三维提升。利用IRS-P5数据生成的5m精度的DEM,借鉴GOOGLE的三维可视性原理,将其和高空间分辨率QuickBird(0.61m)数据叠置到数字地球之上,制作成三维可视性图像,进行滑坡环境指标参数提取方法研究。研究结果表明,该方法可直接读取滑坡环境指标的三维参数,具有客观、准确、快速的特点,可为滑坡灾害评估和区域地质灾害危险性评价提供定量化资料。     

驱动重联过程中等离子体团的聚合

本文对驱动重联过程作了二维可压缩磁流体动力学模拟．对于长的计算域（１：４）,在持续入流的作用下形成了双重磁岛结构,这些磁岛在向外运动的过程中不断靠近,逐渐聚合成为一个大的等离子体团,并继续向外运动．这说明在地球磁层顶和磁尾所观测到的大尺度磁结构,很可能是在驱动重联过程中,由较小的等离子体团聚合后形成的．并初步揭示了在空间等离子体中,磁岛的聚合过程难以直接观测的动力学原因．     

低高度极尖区位形的经验模式

地球极尖区是太阳风等离子体进入内磁层和电离层的一个重要“窗口”,但其总体结构长期以来尚未确定. 2008年3月8日两个连续亚暴期间,太阳风的整体变化范围较大,基于全球三维数值模拟我们建立了一个由行星际磁场(interplanetary magnetic field, IMF)B_Y、B_Z控制的低高度(1.1个地球半径高度)极尖区的预报模式.该模式由椭圆函数构造而成,拟合函数由极尖区位置和宽度控制并取决于IMF B_Y和B_Z.极尖区地磁纬度(geomagnetic latitude, MLAT)随着向北IMF B_Z的增加而增加,随着向南IMF B_Z的增加而明显降低.当B_Y=0时,磁地方时(magnetic local time, MLT)接近12,当IMF为东向(西向)时,极尖区中心将位于北半球下午(上午)侧. MLAT宽度随IMF B_Z从北转南而减小,MLT宽度随IMF B_Z从北转南而增大.通过...     

日本中部伊平半岛东部地震的震磁模型

４次破坏性地震所伴随的震磁变化用压磁效应作了解释。这睦变化是在日本中部伊豆半岛东部观察到的。大部分数据由重复测量获得,虽然这些数据受到电力火车噪音的影响,但在靠近地震的测点土观测到了有意义的地磁变化。１９７８年伊豆半岛附近地震与１０８０年伊豆半岛东部近海地震的同震绪阿由压磁模型得到很好的解释。在靠近１９７６年河津地震震中的一个测点上观测到高达５ｎＴ的总强度变化。该变化不能由单断裂模型解释,由此提出     

地球磁尾中不同类型磁结构的磁螺度演化特征

在二维三分量MHD数值模拟的基础上 ,对地球磁尾不同类型磁结构的形成作磁螺度分析 .研究表明 ,对于由晨昏电场产生的磁尾驱动重联过程 ,通过系统边界输运的磁螺度通量是引起系统总磁螺度变化的直接原因 .不同的初始磁螺度密度分布和磁螺度通量输运 ,可以引起中性片区域磁螺度密度分布的不同演化 ,从而导致具有不同拓扑位形磁结构的形成 .     

搅拌桩复合地基平面模拟的简化方法探讨

水泥土搅拌桩(DMM)在高速公路工程中得到广泛应用,人们也希望能对该复合地基在路堤荷载下的地基的变形深入了解,其数值分析是一种重要的方法。但是,采用三维有限元进行数值模拟在高速公路工程中容易造成数组过大,计算时间并且收敛性比较差,因此把三维问题简化为二维问题是众望所归。在把三维问题简化二维平面问题简化计算时,最重要的是参数的折减。基于水泥土搅拌桩复合地基的特性,结合理论分析提出了一种参数折减的方法。并依据连盐高速公路实测的数据验证了该参数简化方法的可行性。