偏微分方程数值解法在地学应用中的对比分析

在地学中广泛应用的偏微分方程数值解法有两种:有限差分法及有限单元法。对于定常态问题两种方法完全等价,对于非定常态问题有限单元法形成的代数方程归根到底仍是有限差分方程,但在一定条件下会引起反常问题,原因是与代数组相容的不是原来的热传导方程,而是反热传导方程。     

考虑循环软化的非线性动力本构模型在FLAC3D中的实现

已有震害研究表明,震后边坡会因持续变形而破坏,且伴随着土体强度逐渐降低的现象,即土的循环软化行为。因此,有必要研究考虑循环软化的非线性动力本构模型以用于复杂条件下地震边坡稳定性分析。在已有的非线性动力本构模型基础上,提出了考虑循环软化的处理方法。同时,在FLAC3D平台上实现了本构模型二次开发,并通过了理论公式与已有文献中试验数据的验证。结果表明：计算出的骨干曲线与理论公式一致,且计算出的动剪切模量比及阻尼比与试验数据吻合较好,能够克服Hardin-Drnevich模型和Davidenkov模型在较大应变处（>0.01%）过高地估算阻尼比的缺陷;考虑了循环软化后,计算出的剪切强度有明显降低,且当遇到骨干曲线剪应力可以连续地过渡到软化后的主干曲线上,模型的收敛性较好。所开发的本构模型可为大应变条件下软土场地及边坡地震灾害评估提供支持。     

有限差分的时间和空间频散及其对逆时偏移和全波形反演的影响

有限差分是最常用的地震波方程数值模拟方法,但时间和空间离散会产生数值频散.正演是逆时偏移和全波形反演的基本单元,成像和反演的精度很大程度依赖于所采用的数值模拟算法.本文研究了有限差分的时间和空间频散特性及其对逆时偏移和全波形反演的影响.通过时间有限差分+伪谱法、时间频散校正+空间有限差分、时间频散校正+伪谱法获取时间频散、空间频散和无频散数据;发展了抗时间频散、抗空间频散、抗时间+空间频散的逆时偏移和全波形反演方法;采用理论模型和实际资料对提出的方法进行了测试.数值结果表明：逆时偏移同时受时间和空间频散影响,时间频散导致同相轴不聚焦、成像位置偏离,空间频散会产生高频噪声和虚假反射界面;全波形反演在低频大尺度反演中几乎不受时间和空间频散影响,高频精细反演中时间频散引起波形相移、降低反演精度,空间频散增加多解性、导致反演不收敛;抗频散方法可以有效缓解时间和空间频散影响,获得高质量的偏移剖面和反演结果.

     

云南地区前震时空分布及其统计特征研究

分析了1965~2014年发生在云南地区的共计223次M≥5.0地震,发现其中有前震的地震74次,占33.2%;云南不同构造区前震的比例差异较大,前震较多的地区是澜沧-耿马地块和腾冲-保山地块;前震与主震的震级差、时间间隔、空间距离优势分布分别为0.5~2.9、10天内和20km内,可以利用这些特点在识别出前震后进而对后续主震做出预测。     

A PRELIMINARY STUDY ON UPPER CRUSTAL VELOCITY STRUCTURE IN THE THREE GORGES RESERVOIR AREA

In this paper, using the double difference tomography method, the P wave and S wave velocity structures of the earth's crust beneath the Three Gorges Reservoir are inversed based on the high-resolution seismic data of seismological stations recorded from March 2009 to December 2010. According to the research results, the P wave and S wave crust velocity zones in the Three Gorges Reservoir area show a high V_P value area and a V_S value area with value low in the lower part and high in the upper part, distributing respectively at both sides of Shennongxi River to western Xietan in the north of Badong and near the outlet of the Xiangxi River at the northern section on Xiannvshan Fault. In the region from the two sides of Shennong River in the north of Badong to the western Xietan, microseisms are distributed in three zones in near east-west direction, with steep and north-dipping sections, spreading along the high-to-low velocity transition zone of the P and S wave. On the northern section of Xiannvshan Fault, small earthquakes are distributed along the NNW-trending Xiannvshan Fault, and the geological section reveals a steep and linear distribution along the transitional zone between the high V_P value area and the V_S value that is low in the upper and high in the lower part. Joint inversion results show a good consistency of the planes of the microseisms with the distribution of active faults.     

关于非齐次马氏链的强极限定理

主要研究了非齐次马氏链的强极限定理.首先应用鞅差序列收敛定理给出了关于非齐次马氏链的任意k元函数一类平均值的极限定理.最后得到一系列相关状态序偶出现频率的推论.     

超声波测风仪设计中几个问题的探讨

通过比较Gill仪器的Winsonic 2D测风仪和螺旋浆式风速风向计05103L的实测效果,分析了超声波测风仪测风的特点.进而分析了几种超声波测风的检测机理、系统组成和设计的注意事项;同时探讨了如何解决超声波测风仪目前使用中存在的一些问题(如:全天候使用、环境影响补偿等).最后讨论了超声波的传输特性和大气中的杂质对风速、风向测量的影响.     

基于无人船测量系统的水下地形测量研究与应用

随着测深技术、GNSS技术、高精密传感器集成化的发展,无人船测量系统为水下地形测量提供了新的思路。结合山东省高密市王吴水库,探讨了无人船水下地形测量的作业流程,通过对比分析,选择最优测线间距获取数据,通过差值分析进行精度评价,数据处理后对成果进行展示。研究区结果表明,无人船测量系统基于单波束测深在中型水库中的应用是十分理想的,测深数据质量较好,能够很好地反映库区的水下地形情况,无人船测量系统在水下地形测量中起着重要作用。     

适用于声波方程数值模拟的时间-空间域隐式有限差分算子优化方法

声波方程数值模拟已广泛应用于理论地震计算,同时构成了地震逆时偏移成像技术的基础.对于有限差分法而言,在满足一定的稳定性条件时,普遍存在着因网格化而形成的数值频散效应.如何有效地缓解或压制数值频散是有限差分方法研究的关键所在.有限差分格式分为显式有限差分和隐式有限差分.隐式有限差分能够进一步压制数值频散效应.因此本文提出了给定频率范围满足时间-空间域隐式有限差分频散关系的方法,并根据震源频率、波速和网格间距确定波数范围,在此基础上建立方程确定了相应的隐式有限差分系数,使得差分系数能在更大频率范围符合波场传播规律.通过频散分析和正演模拟,验证了本文方法的有效性.     

气煤孔隙度与Thomsen各向异性参数高阶交错网格数值模拟

对气煤煤样孔隙率测试的基础上,讨论了各向异性系数与孔隙率的关系,表明各向异性的大小与孔隙率之间有一定的关系。应用高阶交错网格差分算法,对一阶速度-应力弹性波方程进行模拟,分析了其稳定性和边界条件。通过对Thomsen各向异性参数的模拟表明,主要控制的是P波的各向异性强弱,δ主要控制水平垂直正交方向上的各向异性强弱。对煤田各向异性研究具有重要意义。