热效应作用下S波入射弹性地基自由场地地震响应研究

基于热弹性介质中波的传播理论,建立了平面S波入射下弹性地基自由场地模型,采用亥姆霍兹矢量分解原理,对热效应作用下弹性地基自由场地中的波场进行分析,获得了热效应作用下平面S波入射弹性地基自由场地地震地面运动的解析解答。通过数值计算,分析了热传导系数、介质温度、热膨胀系数等热物性参数对弹性地基自由场地地震地面运动所产生的影响规律。研究结果表明:考虑热效应和不考虑热效应的两种理论模型下所得到的水平和竖向位移放大系数有着明显差异;地表水平和竖向位移放大系数以及相应的加速度随着热膨胀系数和介质温度的增大而增大;热传导系数和热通量相位延迟对地表位移放大系数和加速度的影响较小;随着入射波频率的增大,地表位移放大系数和加速度均逐渐增大。

广义S变换在地震勘探中的研究进展

广义S变换是目前比较新的一种非平稳信号分析的时频分析方法,其特点和优势为广义S变换的反变换与傅立叶变换有直接的联系,保证其是无损变换;线性变换保证其不存在交叉项;时频分辨率与信号的频率有关;基本小波不必满足容许性条件;尺度性质使得广义S变换有很好的频率聚集能力。基于这些特点和优势,在地震勘探中已经有了广泛的应用,如利用广义S变换进行瑞利面波频散分析、时频域波场分离与去噪、沉积相旋回以及地震波初至识别等。笔者总结了应用中比较有代表性的广义S变换类型,并结合实例,阐述了该方法在地震勘探中的研究进展。

海浪背景下舰船尾流感应磁场特性

基于麦克斯韦方程组以及海浪和尾流的速度场表达式得到无限深海水中海浪背景下舰船尾流感应电磁场的表达式,根据分界面处感应电磁场的连续性条件确定表达式中的待定系数。利用所得到的表达式分析无限深海水中尾流感应磁场、海浪感应磁场和海浪背景下舰船尾流感应磁场的特性。结果表明:舰船尾流感应磁场各分量的幅度在靠近海面的海水中均存在极大值点,且这些极大值点的数值和对应的海水深度均随船速的增大而增加;在海水中某一深度处舰船尾流感应磁场主要集中分布在一个“V”形平面区域内,且船速越大,“V”形区域内感应磁场周期性振荡的幅度越大,沿尾流运动方向振荡的空间间隔越大;海浪对舰船尾流感应磁场z分量的影响大于对x分量的影响。风向对尾流感应磁场的影响存在周期为π的周期性;当风速小于船速时,海浪对舰船尾流感应磁场的影响较弱,在“V”形区域内尾流感应磁场占主导作用;当风速继续增加时,海水中海浪感应磁场的强度显著增大,对尾流感应磁场的影响明显增强,在“V”形区域内尾流感应磁场逐渐被海浪感应磁场所覆盖;与风速变化所产生的影响差异比较明显相比,风向变化对尾流感应磁场影响的差别相对要小。

2021年青海玛多M_(S)7.4地震震源区横波分裂变化特征

本文利用玛多7.4级地震科考密集台阵150个台站和固定台站MAD记录的近震波形数据,采用横波分裂分析方法测量,总计得到22518对有效横波分裂参数,获得了震源区上地壳各向异性特征.结果显示,震源区各台站的快波偏振方向和慢波延迟时间存在着明显的空间分区特征,但未能表现出随时间的规律性变化特征.最明显的横波分裂特征表现在沿主破裂余震密集区,快波偏振方向呈现出与主破裂带走向和余震序列展布较好的一致性,沿主破裂余震密集区各台站所得到的慢波延迟时间明显大于南北两侧余震密集区外台站的慢波延迟时间,且包括主震在内余震最为密集的主破裂东段的慢波延迟时间大于中段和西段,主破裂附近北侧的慢波延迟时间大于南侧.主破裂余震密集区外两侧台站的慢波延迟时间随着台站与主破裂距离的增大而逐渐减少,到一定距离后,慢波延迟时间趋于稳定.这些特征反映了玛多M_(S)7.4地震孕育过程中,应力积累主要集中在沿主破裂余震密集区,且主破裂东段的应力积累要强于中段和西段,主破裂附近的应力积累北侧强于南侧,随着距主破裂距离的增加,应力积累效应减弱,到一定距离后变得很弱.由于科考密集台阵在主震后第12天才开始布设并投入观测,这时主震和大部分强余震已经发生,并且中小地震的最高峰也过去,余震频次趋于稳定,孕震过程中积累的应力尚未释放完全,应力释放和调整过程还将持续一段时间,因此,在余震活动观测期内,分裂参数没有表现出随时间规律性的变化特征.

2020年济南M_(L)4.4地震前后近场S波分裂变化特征

利用山东省地震局布设的流动地震台站和区域台网固定台站记录的2020年济南M_(L)4.4地震序列资料,通过横波窗内的近震S波分裂计算,获取了各台站上地壳各向异性空间分布和时间变化的结果,对上地壳变形特征以及S波分裂参数(快S波偏振方向和慢S波时间延迟)的时空变化现象进行了分析.结果表明,上地壳各向异性在空间分布上存在分区特征,并且表现出随时间的趋势性变化特征.发震断层东侧的台站LJIN和L3704只有一个快S波优势偏振方向NW向,其上地壳各向异性主要受控于断裂结构;发震断层西侧的L3705台,以及震源区外的FEIC和PYI台主要表现为NE向,反映出区域应力场控制的上地壳各向异性;而靠近长清断裂带的L3706和CHQ台,表现出两个近于垂直的快S波偏振方向,反映了不同射线路径上S波分裂的不同特征.震源区内台站的慢S波时间延迟平均值大于震源区外各台站,表明济南M_(L)4.4地震孕育过程中震源区的应力积累水平高于周边地区.震源区内CHQ台的慢S波时间延迟在主震前较低,在主震后迅速增大,一段时间后逐渐减小并趋于恢复到震前水平,反映了济南M_(L)4.4地震发震前的孕育、主震和余震活动的释放及调整过程中,震源区应力场的动态变化对上地壳各向异性影响十分显著.此外,余震密集区台站的慢S波时间延迟高值仍然高于震前水平,暗示余震密集区的应力释放和调整的过程可能仍将持续.

用τ-p变换提取水中声源激发的海底Scholte波

水中声源激发的海底地震波场成分复杂,为了将Scholte波从地震波场中分离出来,基于τ-p变换法,先将波场从t-x域变换至τ-p域,利用Scholte波与其他波在该域中的特性差异,提取Scholte波,然后将其反变换回t-x域,从而获得Scholte波。针对τ-p变换过程中固有的假频效应和端点效应,理论分析了各自的产生机理,分别采用限制波慢度和添加时间窗等方法抑制这两种效应。基于高阶交错网格有限差分法,给出了水中脉冲声源激发出的地震波场,并分析了其波动成分及特性,利用上述方法提取地震波场中的Scholte波,仿真结果证明了该方法的有效性。

基于各向异性Markov随机域的地震非线性反演及气层识别

具有各向异性特征的复杂地下介质对地震反演结果的横向连续性与纵向分辨率造成了一定影响,降低了反演的精度和稳定性。为此,通过各向异性参数模型的先验概率分布分析,阐述了地震非线性反演中Markov随机域(MRF)所呈现的各向异性特性及对反演结果的影响,并且提出了基于各向异性扩散法的各向异性MRF及相应的叠前非线性反演方法。其数值试算结果表明,相对于常规MRF,各向异性MRF能够精确地搜索到待反演值。此外,建立了扩散因子及辅助模型的优选方案,提升了各向异性MRF方位校正系数的准确性。合成数据测试与实际资料反演结果显示,对于纵波速度、密度和纵横波速度比的同步反演,各向异性MRF对结果的横向连续性和纵向分辨率有明显改善;随着扩散因子增大,边界特征在各个方位的校正系数上体现更为明显。反演结果与测井曲线的验证对比基本吻合。

起伏背景噪声下地震波传感器阵列目标检测算法研究

针对起伏背景噪声下传统地震波传感器阵列检测算法虚警概率高、检测概率低的问题,提出一种基于信号相关性的阵列目标检测算法.利用传感器阵列在一个检测周期内接收到的数据建立信号检测矩阵,由检测矩阵列向量之间的相关性标记信号中目标成分的大小,进而引入相关性参数并构建检测统计量,利用信号相关消除时变的环境噪声干扰,有效克服起伏噪声对目标检测结果的影响.推导算法虚警概率与检测门限之间的定量关系,得到一定虚警率下的检测概率.基于计算机仿真和舰船目标实测试验对比本文提出算法与现有方法,结果表明本文算法可以在起伏背景噪声下有效检测出目标,且检测性能优于现有检测算法.

井间地震纵横波分离方法研究及应用

以VSP和井间地震勘探为主的井孔地震资料采集需采用三分量地震采集技术,该技术能够记录下信息丰富的地震波场,但是纵波波场和横波波场耦合在一起,成为多分量地震资料处理的重点和难点。通过对井孔地震资料采集观测系统的分析和研究,结合纵波波场和横波波场在不同分量上的关系,可以得到纵波和横波的极性与视速度,以及地震波到达检波器接收排列方向之间的关系。据此在基于Cauchy分布的高分辨率Radon变换的基础上,得到纵波波场和横波波场的分布关系,并在τ(截距时间)-p(视慢度或斜率)域中利用极化滤波方法,实现纵波波场与横波波场的有效分离。通过正演模拟数据试算和实际井间地震资料处理效果分析,认为该方法能够有效地分离纵波波场和横波波场,为后续纵横波的独立成像奠定了基础。

舰船地震波场分析

简述舰船地震波场的产生机理,并研究小波谱用于舰船地震波信号的处理方法。对湖试数据做了传统谱及小波谱的分析对比,得到舰船地震波信号的时频特征。说明舰船海底地震波技术应用于舰船目标探测和定位的可行性及其应用前景。

小波谱在舰船地震波场分析中的应用

舰船地震波信号是一个非平稳过程,以傅里叶变换为基础的传统谱分析方法已经难以发挥作用。小波变换因其在时-频域都具有表征信号局部特征的能力而成为非平稳信号分析的有力工具。提出了小波谱、小波相干系数用于舰船地震波信号的处理方法。由于Morlet小波所具有的优势,选用Morlet小波作为母小波进行小波分析,得到舰船地震波信号的时频特征。通过对实验数据的分析对比体现出小波谱良好的时频定位能力,表明小波谱适于信号特征的提取,并优于传统谱分析。

基于斜投影极化分离算子的船舶地震波场分离方法

针对船舶地震波场传播路径复杂,不同路径信号叠加后难以区分的问题,提出了一种基于斜投影分离算子的信号分离方法。该方法利用波场极化特征差异,通过构建水中信号和表面波信号的极化子空间从而实现2种传播路径信号的分离。与传统的极化分析方法相比,该方法不需要通过变换和补偿就可实现信号的分离,且不影响信号的幅度/相位信息。对仿真数据和实测数据进行分析表明,斜投影分离方法是一种有效的波场分离方法。

基于三轴地震波传感器的舰船被动定位方法

舰船地震波信号是由作为"振源"的航行舰船引起的,针对舰船地震波信号含有丰富的舰船目标信息,提出了利用动圈式检波器探测舰船目标的方法。该方法利用三个单轴动圈式检波器构成三轴传感器检测舰船地震波信号,并利用三轴传感器的结构特点和方向特性对舰船目标进行被动定位。试验表明,三轴传感器能够有效检测出舰船地震波信号,对三轴传感器输出的含有目标方位信息的三分量信号进行信号处理,可以实现舰船目标的被动探测定位。

苏里格气田苏147井区盒8段二维地震储层预测

为提高致密低渗气田薄储层预测精度，对不同年度采集的二维地震数据从道集和提高分辨率角度进行特殊处理，选取鄂尔多斯盆地苏里格气田苏147井区主力产气层盒8段河流相储层做弹性参数敏感性分析，优选出横波阻抗、纵横波速度比、泊松比这3类储层预测敏感因子，确定横波阻抗门槛值在7000--8500 g·cm-3·m·s-1之间为砂岩，纵横波速度比小于1.6或泊松比小于0.18为含气砂岩.由此开展二维地震反演和储层含气性预测，指明研究区盒8段砂岩和含气砂岩储层的平面分布特征，为气田平稳开发提供合理依据.

舰船地震波场实时检测系统的实验研究

简述舰船地震波场的概念及其机理;设计基于Labview的舰船地震波场实时检测系统,介绍系统组成及其工作原理;完成舰船地震波场实时检测系统水下试验,体现虚拟仪器技术在应用中灵活易用的特点;试验数据分析表明舰船地震波技术应用于舰船目标探测定位的优越性及其应用前景。

舰船地震波场检测系统及实验研究

为了获得舰船地震波场数据,设计了低功耗大容量舰船地震波场检测系统,简述了系统组成及其工作原理,完成了舰船地震波场检测系统海试试验。数据分析表明了舰船地震波技术应用于舰船目标探测和定位的可行性及其应用前景。

地声检测系统与海底耦合振动模型

为解决置于海底的检测系统真实接收舰船地震波信号的问题,提出了检测系统与海底沉积物之间的耦合振动形成原理。采用耦合理论,分析了检测系统和海底沉积物之间的耦合振动过程,建立了质量-弹簧-阻尼耦合振动系统模型。通过耦合模型的受力分析,得到了耦合振动系统的传递函数,其频响曲线呈现低通滤波器的特性。计算仿真和实验结果吻合,表明耦合振动系统在幅度和相位上对真实舰船地震波信号进行了调制。通过影响耦合谐振频率因素的分析,指导了检测系统的设计,提高了频带宽度,减少了耦合振动对信号接收的影响。

地声检测系统涡激振动研究及实验分析

为了研究水流对水底检测系统的影响,从涡激振动的原理及其作用力的表达式出发,建立检测系统圆柱杆件涡激振动的理论模型及振动微分方程,求解非线性振动微分方程,得到涡激振动的频率及振幅表达式。进行实验数据对比,解释舰船地震波场测试数据中异常的振动成分,表明检测系统上的圆柱杆件因受底流扰动形成涡激振动进而激励检测系统,从而使传感器接收到明显的涡激振动信号。针对涡激振动产生原理,提出抑制涡激振动的措施。

海底掩埋体上地震波衰减规律研究

沉底水雷掩埋于海底沉积物中,可提高其隐蔽性,但会使水雷引信接收到的目标信号的强度有明显减弱,若目标信号通过地震波进行传播,则信号强度损失小。针对这一问题,本文采用有限元法,利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对三维无限海洋模型及海底掩埋体进行建模,利用该模型对低频点声源引起的舰船地震波进行仿真计算,得到舰船地震波在海底掩埋体上水平方向与垂直方向的时间-振幅曲线,并利用实验结果与仿真结果进行对比,二者振幅的衰减规律基本一致,验证了仿真结果的正确性。