土-综合体结构相互作用体系地震反应影响因素研究

为探究土-综合体结构相互作用体系地震反应的影响因素,以典型综合体结构为工程背景,利用ABAQUS软件建立土-综合体结构相互作用体系三维有限元模型,采用等效线性化方法考虑土体非线性;选用1995年阪神地震Port Island波,通过反演获取相互作用体系的底部输入地震动。在此基础上,对土-综合体结构相互作用体系进行了地震反应分析,探讨了土-综合体结构接触面模拟、竖向地震波作用效应以及土-结构柔度比对综合体结构地震反应的影响。分析结果表明:土-综合体结构采用接触面模拟方法较共用节点法使得地下结构中柱轴力、剪力、弯矩均有一定程度减小,侧墙轴力、剪力、弯矩则有所增大;考虑竖向地震动作用使得地下结构中柱和侧墙的内力有所增大,其中中柱轴力增幅约达20%;在本文算例中,当土-结构柔度比小于12时,土-综合体结构相互作用效应明显。

VSP正反演综述

垂直地震剖面法是一种发展很迅速的地球物理方法,由于垂直地震剖面法是在介质内部点上直接观测,因而能够避开或减弱剖面上部低速带的干扰及外界噪声干扰,可以更直接、更有效地研究波的运动学和动力学特征,解决其地质问题,因此在地球物理勘探领域中最为活跃.本文从垂直地震剖面正反演的角度,并结合国内外实际的例子来介绍垂直地震剖面,同时讨论了垂直地震剖面未来发展的方向.

弹性介质中垂直地震剖面有限差分正演

垂直地震剖面法可以通过认识反射和透射过程,深入了解地震波传播特性,又可以改善地表地震资料关于构造、地层和岩性的解释.本文是在基于垂直地震剖面的基本原理基础上,采用高阶交错网格有限差分数值求解二维弹性波方程,然后对常见的层状介质和岩溶介质模型分别进行模拟,根据模型合成了相关的垂直地震剖面记录,期间采用的是完全匹配层法吸收边界条件,从记录中可以看见该边界条件的简单而高效的优点,最后对模型的复杂程度的不足提出了进一步的要求以适应更复杂的地质条件.

垂直地震剖面的有限元正演模拟

应用有限元法和差分法对弹性波波动方程及其定解条件进行数值模拟，得到了无震源形式下的波动方程递推解．引入震源，对有限波场区域进行垂直地震剖面模拟调试，发现空间离散间隔、时间采样间隔与弹性介质速度、震源最大频率之间存在制约关系，满足该关系可使模拟结果收敛、稳定．对４个地层模型（简单模型、垂直断层模型、正断层模型和多层介质模型）进行模拟计算表明，在模拟剖面上清晰可见直达波、反射纵波、反射横波、转换波和多次波能量，与理论分析一致．

一种改进的广义S变换

在地震波传播过程中,各种频率成分都要经受地层的吸收衰减,高频较低频而言衰减速度更快,因而导致地震记录主频偏低。目前比较流行的时频分析方法,一般都是在低频段获得较高的频率分辨率,在高频段获得较高的时间分辨率。然而高频成分的变化对地层吸收衰减特性更为敏感,因此时频分析时高频成分应具有更高的频率分辨率。本文提出一种改进的广义S变换新方法,更能满足吸收衰减分析需要,并首次实现了无能量损失的广义S反变换。实际资料应用结果表明,此法能很好地补偿吸收衰减损失的地震波能量和频率,是一种具有较高保真度的时频分析方法。

联合垂直地震剖面资料提高地面地震资料分辨率的应用研究

介绍利用三分量垂直地震剖面(VSP)资料中的纵波初至求取地层品质因子Q值的原理及方法、稳定化的反Q滤波方法,以及实现联合VSP地震资料进行反Q滤波提高分辨率处理的技术流程。利用三分量VSP资料估算的弹性参数可以与地层的Q值进行对比分析,证实估算的地层Q值的准确性。实际VSP资料和过井的地面地震资料的应用研究结果表明,所提方法与技术流程是可行的,能够在不影响地震资料信噪比的情况下提高地面地震资料的分辨率。与VSP走廊叠加结果对比结果表明,提高分辨率后的地震资料与VSP结果具有很好的一致性。

垂直地震剖面资料波动方程反演用于井底以下地层预测

利用垂直地震剖面 (VSP)资料波场可分离的特点 ,以下行波作震源函数 ,上行波作约束进行一维波动方程迭代反演 ,同时给出了一种快速生成梯度矩阵的近似算法 .通过选取反射系数作反演参数 ,改良了方程组的性态 ;通过适当加入阻尼因子 ,增强了求解的稳定性和抗噪音能力 .该法适用于井底以下地层的预测以及随钻反演 .实际资料的算例结果表明 。

由VSP初至时间反演层速度的算法和误差估计

本文在Redshaw修正的高斯—牛顿算法基础上提出一种根据VSP初至时间反演层速度的算法。文中假定地下结构为水平层状,各层内速度为常数,各层的深度由钻井数据所确定。本质上,该算法是一种模型迭代技术;数学上,则是一个带限制条件的、多因素、非线性最小二乘法优化问题。这类问题通过适当的数学变换,可将带限制条件的最优化问题变换为非限制性最优化问题。对于非线性最优化问题,目前尚无普遍适用的理论来证明其解的存在、唯一性及稳定性;也无法确切估算观测数据存在误差时给反演结果带来的误差。笔者使用线性反演问题的误差理论估算了反演结果的95％可信度区间。通过对合成数据的初至时间和震源～检波器位置分别加入随机误差的方法,研究了数据误差对反演结果的影响。进一步探讨了浅层检波器缺失、地层倾斜、分层深度不正确给反演结果造成的影响。并用合成与实际VSP数据测试了反演方法的性能。对来自同一口井的两套非零偏移距VSP数据反演的结果表明,本文反演方法可为非零偏移距VSP数据的VSP—CDP叠加和偏移成像提供适合的层速度。

利用qP波慢度和偏振矢量计算弱各向异性介质参数

提出了一种使用慢度矢量分量和偏振矢量计算变井源距垂直地震剖面(walkawayVSP)钻孔中接收点附近介质弱各向异性(WA)参数的方法.假定介质是任意弱各向异性介质,从一般公式中得到了只有一条观测剖面情况下的反演公式.如果知道了慢度矢量的垂直分量和偏振矢量,可以通过反演得到与剖面和钻孔所在平面相关的WA参数,反演过程不用进行射线追踪,与上覆介质无关.用合成数据检验了公式和方法的正确性,并把它们应用于在爪哇海地区得到的一条变井源距垂直地震剖面的弱各向异性参数反演中.

基于改进的广义S变换的地层吸收衰减补偿

广义S变换采用时窗宽度随频率呈反比例变化的高斯窗函数,而改进的广义S变换采用宽度可变的高斯窗函数,其时窗宽度随频率呈正比例变化,即在低频段时窗较窄,获得较高的时间分辨率;高频段时窗较宽,获得很高的频率分辨率。此法更有利于进行地震波吸收衰减补偿。该方法能进行无损的广义S反变换,并能提取时变Q值,避免了传统方法中利用Q值补偿造成的欠补偿或过补偿问题。补偿后各时刻的时频谱变化趋势完全相同,地震记录的频带相同。此法用于实际VSP数据处理,结果表明利用该法进行吸收衰减补偿效果明显,有利于提高地震资料的分辨率,改善资料的品质。

三维层状孔隙介质中弹性波的一种积分表达式Ⅱ:正确性检验和数值模拟实验

基于前一篇文章中得到的关于三维层状孔隙介质中弹性波场的积分形式半解析解,本文通过离散波数法开展了数值模拟.将全空间均匀孔隙介质中单力点源和爆炸点源作用下弹性波场的解析解和我们的数值模拟结果进行对比,发现两者是完全一致的.而在一个两层半空间模型下的数值模拟,验证了固相位移Green函数的9组空间互易性情况.通过以上两种对比检验,验证了半解析解理论公式、数值模拟方法以及相应程序代码的正确性和可靠性.随后利用敏感度分析研究了不同的介质参数变化对爆炸点源在界面上会产生的反射波场的影响.通过垂直地震剖面模型的数值模拟,发现弹性波场能很好地反映孔隙介质物理性质的变化,同时也讨论了动力协调这一孔隙介质中的特殊现象.我们发展的基于半解析解的数值模拟方法可以为三维层状孔隙介质中弹性波传播特征的研究提供一种可供选择的有效工具和手段.

非零井源距VSP旅行时反演

VSP旅行时反演是提取地震速度参数的一种有效方法。本文采用广义反演法对非零井源距VSP数据进行了最小平方旅行时反演,并用Marguardt-Levenberg方法求解,获得了较好的层速度信息。方法中由于引入了阻尼因子,避免了解的奇异性,提高了运算速度。理论模型试算表明,算法是正确的。实际资料处理的结果也说明本文反演方法是有效的。