声波数值模拟中改进的非分裂式PML边界条件

如今完全匹配层(PML)吸收边界条件被认为是最好的吸收边界条件,但常规PML吸收边界条件存在变量个数多、计算存储量大、编程复杂以及场源靠近截断边界时吸收性能有所下降等缺点。本文推导出一种适用于声波方程改进的非分裂式(NPML)吸收边界条件。该方法基于非分裂式PML吸收边界条件,采用复频移伸展函数,将PML介质中的波动方程分解为正常项和衰减项并单独进行迭代更新。分析和试验结果表明该方法应用于声波数值模拟时不但具有优良的吸收衰减性能,而且有计算方程简单、编程实现容易、PML辅助变量占内存小等优点。     

VTI介质中波场分离算子特征研究

垂直轴对称横向各向同性(VTI)介质弹性波逆时偏移成像在每一步波场外推过程中都需要对纵、横波进行分离,以获得各自独立的qP波、qSV波成像剖面,因此纵、横波的分离效果决定了最终成像剖面的质量。本文针对纵横波波场分离过程中最为关键的分离算子进行了研究,分析了VTI介质中基于交错网格有限差分法波场外推过程中qP波、qSV波分离算法及波场分离算子的形态特征和影响因素。结果表明,VTI介质波场分离算子的中间部分取决于算子的阶数,两侧部分则体现了VTI介质的各向异性特征。     

基于DIMINE软件的某锑矿开采沉陷预计

针对矿山开采沉陷问题,提出了在矿山三维模型基础上,运用概率积分法来进行地表开采沉陷预测的方法。该方法已在三维数字矿山软件DIMINE中实现。简述了矿山三维模型构建过程,详细介绍了开采沉陷计算步骤,并将其应用于某锑矿区的开采沉陷预测。应用实践证明,该方法可以作为矿山地质环境监测方面的全新工具。     

TGS360pro超前预报地下水的地震波场正演模拟分析——以岩溶模型为例

为了避免隧道开挖过程中由对掌子面前方地下水赋存状态探测不准而发生涌水事故,通过隧道地质超前预报TGS360系统,利用地震波信号的瞬时幅度和瞬时频率与岩体结构面的关系,准确、高效地对掌子面前方的赋水体进行探测,同时基于TGS360pro隧道超前预报系统原理,采用谱元法对掌子面前方存在充水溶洞的地质模型进行数值正演模拟,在波场分析的基础上,对正演所得地震波场记录数据进行Hilbert变换,得到了应力变化曲线。数值分析结果表明:TGS360pro隧道超前预报系统可以有效地探测掌子面前方富水状况,在隧道开挖建设中具有推广应用前景。     

基于多模式的多重滤波方法提取瑞雷面波频散曲线

为了验证多重滤波方法对两道地震信号提取频散曲线的有效性,通过设计层状与倾斜介质模型,采用交错网格高阶有限差分法进行正演模拟,利用F-K变换分离出时间—空间域不同模态瑞雷面波记录,再利用多重滤波法对频散曲线进行提取,将求取的相速度和群速度与相移法、互相关法提取结果并与理论值进行对比分析。结果表明:利用多重滤波法提取瑞雷面波频散曲线是可行的,且能够提取到高阶模式频散曲线。多重滤波法在低频段更具有稳定性,横向分辨率更高。最后通过实例证实了多重滤波方法的实际效果。     

物理模型结合小波变换的南极冻融探测

为有效进行冰盖冻融探测,在微波辐射计简单冰盖冻融物理模型和小波变换理论的基础上,提出了物理模型结合小波变换进行南极冰盖冻融探测的新算法,即运用小波变换对物理模型得到的长时间序列数据进行处理,提取剧烈变化的边缘信息,并滤除部分噪声,以其变化最大的边缘事件作为冻融发生的事件,进而得到南极冰盖的融化开始、持续和结束时间分布图.结果表明:这种算法不但解决了物理模型算法需依赖实际融化信息才能进行冰盖冻融探测的问题,而且能自动选择较多的样本,提高了冰盖冻融探测的计算效率、实用性和可操作性,还在一定程度上提高了冰盖冻融探测的精度.     

基于改进的小波变换的南极冰盖冻融探测

 小波变换模型算法中的双高斯模型拟合干湿雪分类的最优阈值时,受初始值影响且典型样本区的选取比较费时,针对这些缺点提出了自动阈值分割的改进的小波变换算法,即用广义高斯模型自动拟合干湿雪分类的最优阈值.该算法继承和发展了冰盖冻融探测无需依赖于实测数据的优点,更好地实现了南极地区冰盖冻融监测系统建设的业务化运行目标.通过对改进前后的结果对比分析表明:改进后的方法与原方法相比,不仅提高了冰盖冻融探测方法的计算效率、实用性和可操作性,而且还在一定程度上提高了冰盖冻融探测的精度.     

基于MPI的三维瑞雷面波有限差分并行模拟

三维地震波动方程数值求解对计算机的内存大小和运算速度都有很高的要求.采用基于消息传递接口(Message Passing Interface,MPI)的并行算法对三维空间的瑞雷面波进行了交错网格有限差分正演模拟.该算法将待模拟区域划分为若干个子区域,各个进程互相协同,并行完成各个子区域的数值模拟过程,从而达到扩大模型规模、加快模拟速度的目的.数值模拟过程中,采用声学-弹性界面法处理自由地表边界.利用均匀各向同性介质模型模拟所得的单道地震记录与解析解的对比结果和波场快照验证了算法的可行性和正确性;通过3层速度递增模型数值模拟所得波场记录的频散曲线与解析解对比,进一步验证了算法的有效性.     

综合物探在厦成高速岩溶地质调查中的应用

岩溶是高速公路、铁路等基础设施建设的重大地质隐患,用地球物理方法对岩溶进行探测是岩溶地质调查的重要手段。岩溶洞穴与其围岩之间一般存在较明显的密度、速度和电性等物理性质的差异,采用地震映像法、瞬态瑞雷面波法和高密度电法等综合物探手段对厦成高速公路瑞金至赣州段进行了岩溶地质调查。结果表明,这些方法的综合应用有效查明了灰岩地区岩溶的分布范围、埋藏深度和发育情况。     

VTI介质纵横波分离算法研究

本文采用地质调查、钻探、物探等方法对粤北英德某厂址进行了岩溶调查与研究。基于单孔线溶率和分段遇溶率统计,结合物探结果,阐明了研究区岩溶的分布基本特征。通过对其地质特征进行分析研究,发现受地质因素的控制,区内易发育岩溶,但形成地下河和厅堂式溶洞的可能性小;南部灰岩区岩溶强烈发育,北部泥灰岩区岩溶中等-微弱发育;断裂附近地段岩溶极强烈发育,且局部地段垂直岩溶发育。