通州—三河地区沉积层高分辨率三维S波速度结构和径向各向异性

北京大都市区位于冀中凹陷与太行山隆起和燕山褶皱带的交汇区,区内被第四系松软沉积层覆盖,历史和现今的地震活动性表明,其面临潜在的巨震风险.地震风险评估和强地面运动模拟依赖准确的沉积层三维S波速度模型.本文基于布设在通州—三河地区前所未有的密集台阵数据,构建了该区域高分辨率三维S波速度结构和径向各向异性模型.首先将919个台站组成的密集台阵划分为若干子台阵,利用修正的背景噪声聚束分析方法,提取各个子台阵的Love波频散曲线,通过深度反演构建了通州—三河地区三维SH波速度模型.结合由基阶和一阶Rayleigh波模式反演构建的三维SV波速度模型,获得了台阵下方的径向各向异性模型.模型显示,大兴断裂在穿过牛堡屯之后,继续向北东向延伸约20 km.大兴凸起以大兴断裂为界,表现出明显不同的构造特征和沉积过程.断裂的北西侧第四系沉积层较浅,推测约为100~400 m;断裂的南东侧第四系沉积层厚度横向变化较大,发育夏垫凹陷和甘棠凹陷.沉积盆地径向各向异性的幅度可达±20%,地表约0~60 m范围有一较强的负径向各向异性(VSH<VSV)覆盖层,推测与该地区垂直地裂缝发育有关.正的径向各向异性(VSH>VSV)是沉积作用造成的水平层序排列的沉积分层的反映.

广东地壳公共速度结构模型建设设想

1研究背景。广东拥有超高密度的高层建筑群、现代化的综合交通运输体系、世界级港口群、空港群,高速公路、铁路、城市轨道交通总里程位居全国前列,具有人口密度高,经济体量大,社会影响广的特点。同时,广东经济最为发达的珠江三角洲地区位于华南沿海地震带中段的构造断陷盆地,盆地内部及边缘区NE向、NW向以及NEE向断裂互相切割且具有多期活动的特点(林纪曾等,1980;Lee and Lawver,1995;魏柏林等,2001);广东近海展布着曾发生多次强震的滨海断裂带,滨海断裂带是南海北部的重要控震构造和发震构造(刘以宣等,1981;赵明辉等,2003,2004;徐辉龙等,2006;孙金龙等,2012;曹敬贺等,2014),2015年发布的《中国地震动参数区划图》曾将珠江口列为7.5级潜在震源区。

基于深反射数据的多道面波成像揭示申扎裂谷浅层S波速度结构

青藏高原普遍发育的南北向裂谷对认识青藏高原陆内造山过程和变形机制,探讨岩浆活动、成矿成藏机制具有重要的意义。位于青藏高原南部的申扎裂谷,发育在班公—怒江缝合带和雅江缝合带之间,垂直切割了冈底斯成矿带。本文针对申扎裂谷地震波信号弱、干扰强、频率变化大的特点,利用多道面波成像方法处理申扎裂谷及其邻区的81 km深地震反射剖面数据,获得了高质量的S波速度剖面。结合已有地质、地球物理资料对S波速度结构进行解释,重点研究了申扎地区的沉积层厚度以及S波高速异常特征,探讨了申扎裂谷的延伸情况,分析了浅部矿产分布与断裂的关系,讨论了热泉形成的可能成因,获得以下认识:申扎裂谷处的沉积厚度约1000 m;在剖面0~30 km范围下方1000 m以下有成矿潜力;热泉的存在印证了高温岩体的存在,为热液成矿提供了证据。

爆破对软弱夹层的影响

软弱夹层是控制岩体稳定性的主要弱面。通过含软弱夹层水泥砂浆模型的爆破实验,分别对45°、90°和135°3方向爆破前后的声波速度与爆源距离进行回归分析,并将声波分析结果与爆后模型宏观观测结果进行对比,与实际情况一致。软弱夹层的爆后空间展布形态分为3个区域:爆腔区、压密区和非扰动区,其中爆腔区和压密区构成了软弱夹层的层裂区。

浅海环境水声传播数据实测与仿真分析

搭建了一套水下录音记录系统,在复杂浅海环境进行了水声数据采集实验;对于水声采集数据进行了距离、频率谱分析,利用MIT开发的声学计算程序OASES针对声场进行了仿真分析。通过模拟结果和实测结果的比较,优化调整仿真程序的环境参数,分析发现影响声场分布的主要因素为沉积层压缩波声速与声源深度。通过这种方式,优化了仿真软件的环境参数,初步建立了比较准确的浅海水声环境仿真模型,取得了预期实验效果。

激光驱动冲击压缩下金属Al的高压声速研究

为研究Al材料的高压动态响应特性,采用激光驱动冲击压缩加载法和加窗VISAR法,开展了金属Al样品的高压声速研究,并完成了相关靶物理过程模拟与小尺度靶结构参数设计。实验获得了冲击加载与追赶稀疏物理过程图像,靶样品的纵波声速与理论预估结果相符。

20 GPa斜波压缩下PBX-14炸药的动力学响应

利用磁驱动加载实验技术和激光干涉测速技术,开展了未反应固体TATB基PBX-14炸药的斜波压缩实验,获得了20 GPa峰值压力下PBX-14炸药的后表面速度波剖面实验数据。基于阻抗匹配修正的迭代Lagrange数据处理方法处理实验数据,获得了0~20 GPa压力范围内PBX-14炸药的压力-相对比容关系、高压声速-粒子速度关系等动力学特性参数。结合等熵状态方程和由实验获得的动力学参数,对PBX-14炸药的斜波压缩实验过程开展了一维流体动力学数值模拟,计算结果与实验结果吻合良好,验证了本实验方法、数据处理方法及选取的物理模型的正确性。

Cu/PMMA复合材料的声速与冲击响应行为

基于熔融共混法,制备了一系列不同配比且随机分散的Cu/PMMA复合材料,重点研究了Cu颗粒含量对PMMA基体声速与冲击压缩行为的影响。超声测试结果表明,随着Cu颗粒含量的增加,声波的衰减使材料的横、纵波声速皆呈缓慢下降趋势,由此使体积声速亦呈减小趋势。基于平板撞击实验,获得了冲击压力在1.1~6.0 GPa范围内各复合材料的冲击波速度-粒子速度方程。Cu/PMMA复合材料声阻抗的升高使Hugoniot参数λ逐渐增大,而零压体积声速减小,与常压体积声速所表现出的变化趋势一致。结合已有的压力-粒子速度关系模型,对各材料的压力-粒子速度曲线进行了讨论。在此基础上,归纳出一种基于上述模型的用于预测金属粒子填充聚合物基复合材料压力-密度关系的可靠方法。

玻璃钢复合材料板材Lamb波传播特性分析

基于Lamb波在各向异性材料的波动方程和频散原理,采用斜入射法激发A0模态兰姆波。针对板材的铺层角度、各接收点方向和频厚积等因素对衰减规律和传播速度规律有较大影响,采用有限元软件建立玻璃钢复合材料层合板模型,对各影响因素进行数值模拟研究。研究表明:Lamb波传播特性与纤维铺层方式有关,声速及衰减特性沿纤维方向和非纤维方向传播声速和衰减差异较大,并且呈对称现象,频厚积在0.6~1.8 MHz·mm,对传播声速和衰减影响为线性下降且趋于平稳。

一种利用声线轨迹软件实现声学系统性能预报的方法

为了开展声学系统性能预报技术研究,在对内陆湖的环境边界特性和常年水温剖面统计分析的基础上,根据获取的经验声速计算公式,编制了内陆湖声线轨迹分析软件,利用该声线分析软件提出了一种对声学系统产品性能进行预报和分析的方法,该方法能给出声学系统作用距离预报范围,试验证明该方法可行,最后对预报结果和方法进行了简要讨论。

沉积层面貌和温度主导的声速变化对有限水域试验场声传播特性影响的仿真研究

[目的]为丰富有限水域试验场声传播特性的系列研究,开展沉积层面貌和温度主导的声速变化对试验近场、远场传播损失的影响特性分析。[方法]采用Matlab和VB共同编程软件Ac TUP,基于FFP的数值计算方法,仿真计算不同沉积层凹陷形状、凹陷大小、凹陷数量、凹陷分布、斜坡类型、斜坡角度和温度主导声速变化的传播损失曲线。[结果]结果表明:沉积层面貌对试验场声传播特性影响较小,排除了天然有限水域沉积层凹陷未知的面貌对大型复杂船舶与海洋结构物声学试验的影响;温度主导的声速变化对试验场近场的声传播特性影响较小,对远场的传播损失较大,总体上,远场传播损失是随声速的增加而增大。[结论]该研究结果可为在有限水域试验场中进行声学试验提供参考。

致密砂岩气层识别方法研究及应用效果分析

致密砂岩储层由于孔隙度、渗透率均比较低,常规测井识别方法对储层孔隙流体信息反映较少,造成致密砂岩气层识别困难。基于岩石声学特性研究和实验分析,优选出对气层反映明显的敏感参数,提出2种识别致密砂岩气层的技术。泊松比-体积压缩系数综合识别技术根据天然气对泊松比、体积压缩系数的敏感反映和镜像特征,利用其重叠后的包络面积识别气层;纵波时差差值法气层识别技术,根据岩心分析数据建立纵横波时差转换公式,将实测纵波时差曲线与转换纵波时差曲线进行对比识别气层。处理实际偶极声波测井资料应用效果很好,从而证实了其在致密砂岩气层识别评价中的有效性。

双横波声速法检测单向受压混凝土构件永存应力

该文力求寻找一种高效准确检测混凝土构件永存应力的方法。基于声弹性理论提出了一种双横波声速法检测单向受压混凝土构件永存应力的方法,该方法通过测试受力构件第一波速和第二波速,以第一波速和第二波速的平方差为基础构建综合声学参数来检测单向受压混凝土构件永存应力。所述第一波速为声波传播方向与应力方向垂直、质点振动方向与应力方向平行的横波波速,第二波速为声波传播方向及质点振动方向均与应力方向垂直的横波波速。实验结果显示,该声学参数用于检测混凝土单向受压构件永存应力的效果与使用单一声速参数相比,对应力的敏感性有所提高,受混凝土黏滞性及材质离散性的影响更小,并且测试结果基本不受温度和湿度变化影响。

单孔与跨孔波速测试在工程中的应用

波速测试是一种快速、准确的原位测试技术。通过波速测试可获得岩土体的弹性波速,为工程设计提供较为准确的动力学参数。钻孔波速测试常用的方法为单孔检层法与跨孔平穿法。介绍了单孔法与跨孔法波速测试的工作原理、现场测试、数据处理和资料分析过程。结合工程实例说明了两种测试方法的区别及其在岩土工程勘察设计中的应用效果。

基于多元回归方法的岩石物理性质预测模型研究

为了研究地层特性和地层层面划分,钻进过程中所钻地层的岩性识别必不可少。利用多元回归技术建立经验模型来预测岩石的物理性质,考虑了钻进过程中钻头直径、钻头转速、钻进速率和等效声级等参数,并用软件进行分析,采用t检验、F检验来验证模型的有效性,并导出预测模型的性能。结果表明,由回归模型计算出的岩石物理性质参数值(岩石抗压强度、纵波波速、岩石密度)与在实验室测得的值相当接近,模型的准确度分别为89.5%、96.7%、90.8%,所建立的模型能有效地用于完整岩石性质的预测。

探测井下气层的VSP法方案

泥浆浸泡作用能提高井壁岩石的纵波声速,但只对含气岩石的作用明显。采用VSP 法对已受泥浆浸泡接近饱和的井壁岩石纵波声速和未受泥浆浸泡的深入井壁稍远的岩石纵波声速进行比较,从而得以明确气层在该井深处是否存在。

一维纵波

一维流动没有横过程,是深入研究胀压过程的两种特征结构(声波和激波),形成与演化机制的理想领域。双曲声波来自可压缩流体在微扰下的惯性力与压缩性(纵向弹性)的自主平衡,无需外力即可长程传播。在黏性传热的流动中,有限振幅的非线性声波的波形会在流动中由于声速和流速的变化而变得或者稀疏或者陡峭。稀疏波也是声波,压缩波的变陡则导致趋向强间断,但它被黏性扩散所抗衡而“自动刹车”,形成激波层。在线性声扩散近似下,声波的演化和激波层的形成可以用一对流速与声速耦合的一阶非线性方程组刻画,它导致声波传播的黏性特征线方程和弱激波层的Burgers方程。激波层的厚度只有雷诺数倒数的量级,这个极小的尺度使得定常正激波层的结构具有普适性,足以刻画几乎所有非定常运动和弯曲的激波的内部结构,因此其研究是检验理论与实验一致性的一个标准案例。由于激波层厚度处于连续介质力学和离散的分子运动论之间的灰色地带,对其结构的研究成为两类理论在竞争中发展的一个实验场。20世纪50年代以后的半个多世纪,人们从这两种模型各自的互相比拼走向互相补充,取得了长足的进展。