基于等效介质理论的页岩声波数值模拟方法研究

声波数值模拟对于页岩各向异性特征研究及大斜度井页岩声波校正研究均有着十分重要的意义。为了研究页岩声波各向异性特征,基于等效介质理论构建了由泥质层、砂质层组成的页岩等效模型,从弹性理论出发,推导出等效页岩模型刚度系数、声波波速计算方法,分析了纹层弹性参数、纹层厚度、纹层角度、纹层密度等对等效页岩模型刚度系数和弹性波速的影响。研究表明:泥质层与砂质层厚度比会影响等效介质刚度系数;等效页岩模型刚度系数值随弹性参数比的增加而增加;泥质层的拉梅系数会影响纵波波速与纹层角度关系、横波波速极值,对SH波没有影响;声波波速随泥质层的剪切模量或弹性参数比的增加逐渐增加,且剪切模量对3种波速与纹层角度的关系均有较大影响;纹层密度一定时,随着纹层角度增加,纵波波速逐渐降低并趋于稳定,横波波速先增加后降低,SH波速逐渐降低;纹层角度一定时,3种波速均随纹层密度的增加逐渐降低。研究结果对页岩声波数值模拟方法及声波测井校正方法具有指导意义。

黏弹介质波动方程有限差分解的稳定性研究

稳定性问题是地震波数值模拟的一个重要问题.基于地震波传播理论,从黏弹介质本构方程出发,对矩形网格下不同黏弹模型波动方程有限差分解的稳定性进行了理论分析,导出了Kelvin-Voigt黏弹模型和Maxwell黏弹模型在任意空间差分精度下稳定性条件的表达式;给出了品质因子Q≥5时的简化式,并通过数值算例验证了理论研究结论的正确性;总结了地震波速度、频率、空间网格大小、差分系数以及品质因子与稳定性条件的关系;通过误差分析给出了近似公式的使用条件.

橡胶材料的一种5参数分数导数模型

通过在分数导数Zener模型中增加Scott-Blair黏壶,建立了一种新的5参数分数导数模型。分析了分数导数算子参数对Cole-Cole曲线形状的影响;基于某隔振橡胶材料的DMA实验,应用温—频等效原理获得了该材料的动态模量和损耗因子的主曲线,并识别了新建模型的全部参数。结果表明,该模型能够比较准确地反映具有对称或非对称Cole-Cole曲线的橡胶材料的动态特性。

各向异性介质弹性波场成像的Thomsen参数影响研究与分析

基于各向同性介质假设条件的常规地震处理与反演方法已不能满足现今对高精度、微细构造勘探的要求。因此,加深对各向异性介质的研究,了解影响介质各向异性程度的各种因素的特点可以为基于各向异性介质的地震处理与反演提供有利的参考。以表征介质各向异性程度的Thomsen参数作为研究的出发点,分析各参数对地震波场的运动学和动力学特征的影响,了解在各向异性参数变化时弹性波场的响应情况,并对层状横向各向同性介质的地震正演记录与各向异性参数间的关系进行了分析与研究。通过以上数值模拟研究,可进一步加深对影响介质各向异性程度的各种参数的认识,为介质的各向异性参数反演和分析提供有力依据。

配筋混凝土板粘弹性模型的研究

本文对配筋混凝土小梁室内徐变试验测得的参数进行了回归，得出了配筋混凝土板的粘弹性参数，提出了相应的配筋混凝土板的粘弹性模型，为实际工程结构的应力分析提供依据．

营口地区软土流变模型参数及流变特性研究

根据辽宁营口地区淤泥质粉质粘土的流变试验,对流变模型参数及流变特性的变化规律进行探讨.研究表明:运用模型理论建立的流变模型的线性粘弹性参数在低应力水平下是惟一的,但非线性粘弹性参数不惟一,并随应力水平的变化而变化,而粘塑性参数的大小决定了应力应变等时曲线的形状.此外,流变模型的参数随试验条件的不同而变化.基于营口地区淤泥质粉质粘土的粘弹性及粘塑性流变特性,指出二者随时间和应力水平的变化表现出不同的流变特性.

软土参数反分析方法及其在沉降预测中的应用

沉降预测与控制是当前客运专线设计、施工组织的关键技术,为保证沉降预测的准确程度,必须合理选取计算参数。采用黏弹塑(西原)模型模拟土骨架,并结合软土变形的大位移、大应变及渗透固结的特点,建立模拟施工过程的软土路基双重非线性固结分析有限元模型。以实测信息与计算信息的相对残差平方和最小为目标,引入考虑测点观测精度的加权值,建立根据多种测试信息进行参数反分析的目标函数,并采用Monte-Carlo法和可变容差法相结合的优化技术,对目标函数进行约束优化,较好地解决了可变容差法易于陷入局部最优解的难题。通过参数分组、初步试算、综合调整等步骤,建立了分阶段多层次动态施工反分析方法,从而使反分析所得计算参数具有明确的物理意义。实际工程应用表明,参数反分析方法本构关系清楚、物理意义明确,所得计算参数能较好地反映现场的实际情况,可准确预测沉降。

软黏土蠕变模型参数的确定方法研究

土的蠕变问题进行数值分析一般都需要用黏弹塑性有限元的方法来求解,如何取参数是关键性的问题。软黏土的蠕变过程可能持续几十年甚至上百年的时间,而实验室中的实验一般只进行几个小时或者几天最多几个月的时间,因次,用短时间的实验数据来外推长时间范围的结果就显得非常重要。提出了利用实验数据估算软黏土蠕变模型有限元参数的方法,并利用黏弹塑性有限元程序计算天津港突堤蠕变问题的计算结果来分析模型参数的变动对蠕变问题的计算结果的影响。采用了所提出的参数分析和评价方法的黏弹塑性有限元系统被运用于多项工程计算中,取得了良好的效果。

应用Logistic回归模型筛选剪切波弹性成像评估颈部淋巴结的定量参数

目的采用Logistic回归模型探讨剪切波弹性成像(SWE)评估颈部淋巴结良恶性的价值和筛选SWE的定量参数。方法对59例患者共95个疑似恶性颈部淋巴结在颈部淋巴结清扫前进行常规超声检查及剪切波弹性成像检查,分别比较颈部良性与恶性淋巴结的弹性值比值(E-ratio)、病灶的平均弹性值(E-mean)、病灶的最大弹性值(E-max)和标准差(SD);以病理结果为金标准,建立二分类逻辑回归模型,绘制模型预测概率的ROC曲线并计算曲线下面积,确定诊断界值,计算敏感度、特异度、准确度、阳性预测值、阴性预测值和约登指数。结果Logistic回归模型为logitic(p)=-3.653+1.760 X_1+0.235 X_2-0.207 X_3+0.168 X_4,X_1为E-ratio,X_2为E-mean,X_3为E-max,X_4为SD。模型预测概率ROC曲线的曲线下面积为0.865,以55.66%为模型预测概率的诊断界值时,准确率最高为84.21%,对应的敏感度为80.00%,特异度88.89%,阳性预测值为88.89%,阴性预测值为80.00%,约登指数为68.89%。结论运用SWE的4个定量参数建立的逻辑回归模型对颈部良恶性淋巴结的鉴别具有中等诊断价值,4个定量参数均可为良恶性淋巴结的鉴别诊断提供依据,而诊断价值最高的定量参数是E-ratio。

超重力离心模型试验土体弹性波速监测与表征

压电陶瓷传感器在岩土体弹性波速测试方面具有独特的优势,已在常重力工况下得到了较多的应用。文章针对离心机模型试验的超重力环境对弹性波速测试所提出的严苛要求,研发压电弯曲元和压电压缩元传感器及相应的弹性波速测试技术,主要包括传感器微型化和高频响性能设计,电磁屏蔽和防水接地技术,接收信号的快速叠加和带通滤波处理方法,以及时域初达波法确定接收信号到达时间等。在60g离心加速度下开展一组水平黄土场地的超重力模型试验,重现降雨入渗过程中模型场地土体的软化过程,并利用所研发的弯曲元和压缩元实时监测土体的剪切波速和压缩波速。结合TDR技术监测到的土体密实度,获得土体剪切模量、杨氏模量和泊松比等弹性参数随着土体软化的变化过程,实现超重力环境下模型土体弹性参数的实时监测与表征。

粘弹塑性统一本构模型的参数评估

针对粘弹塑性统一本构模型参数众多的特点和传统评估参数方法的缺点 ,应用非线性最小二乘法与敏感系数分析方法相结合 ,提出了一个比较系统的对粘弹塑性统一本构模型的参数进行评估的方法。对铜合金在室温下不同加载速率的试验曲线进行参数适配 ,表明本方法的合理性与正确性。为粘弹塑性统一本构模型的工程应用奠定了基础。

线粘弹性体的模型识别

为识别粘弹性介质的本构模型，建立了线粘弹性的波动方程，并给出了一维问题线粘弹性波的简谐解和识别方法，这在理论和实用上都有重要意义。

基于黏弹各向异性理论的地震波场数值模拟与分析

基于Carcione黏弹各向异性理论及具有任意倾斜对称轴的横向各向同性介质(TTI)的本构关系,利用二维三分量高阶交错网格有限差分和完全匹配层边界条件对黏弹TTI介质的地震波场信息进行了数值模拟。研究发现:1改变黏弹TTI介质的弹性参数,对地震波传播造成显著影响。其中,C_(13)主要控制qS1波中质点的偏振方向,进而影响了qS1波波形和反射同相轴的形态;而C_(66)则主要控制qS2波中质点的偏振方向,从而影响了qS2波波形和反射同相轴的形态;2利用层状黏弹TTI介质进行数值模拟,可以很好地观察到拟横波在遇到反射界面时发生的横波再分裂现象;同时由于介质黏弹性的存在,导致地震波出现显著的衰减。这将为进一步研究各向异性介质中复杂的波场信息提供帮助。

《声波测井》课程实验设计与建设

本文针对勘查技术与工程专业的声波测井课程,介绍了所研制的模拟系统,并设计了相关的实验内容。在过去简单测量岩石纵波速度的基础上,增加了横波速度及岩石杨氏模量、体积模量、切变模量、泊松比等弹性参数的测量,且测量结果与岩石的理论物理结果相符。本实验有利于学生更好地掌握声波测井的工作原理及其在石油勘探开发过程中的应用,增强了学生的实验动手能力。

基于能量非稳定平衡准则的煤壁片帮影响因素分析

通过建立顶板-煤体系统的Bingham黏弹塑性本构模型,从能量角度分析了煤壁片帮与煤体黏性系数、弹性模量、顶板刚度、开采煤层厚度之间的关系,并通过对赵固二矿11050工作面采取"注浆+棕绳"柔性加固技术来防治煤壁片帮,验证了结论的正确性。

基于Xu-White模型的横波计算在厄瓜多尔18区块的应用

叠前弹性阻抗反演中，除需要纵波时差、密度测井资料外，还需要用到可靠的横波时差。由于横波测井采集成本较高，在实际生产中测量较少，且部分实测横波受环境影响后对流体性质（含油气性）的反映并不理想。因此，为得到能够准确反映岩性及含油气性的弹性参数，利用纵波时差及其他测井资料处理成果，使用基于Xu-White模型改进的方法计算横波，并应用于叠前弹性阻抗反演，以预测岩性发育及流体分布情况。以厄瓜多尔18区块为例，应用上述方法计算横波曲线，实现了在强非均质性砂体中的流体预测，且根据预测结果所设计的井位获得了高产工业油流。

有底坡淤泥质床面上波浪传播的波要素变化

从理论上分析了线性波在有底坡的淤泥质床面上传播时波要素的变化规律.采用粘弹性体模型进行数值计算,并讨论了波高衰减的非线性特性以及泥层厚度对衰减律的影响,得出了一些有意义的结论.

进水塔基岩远域能量逸散数值模拟研究

在高耸结构、高坝等重大水工结构抗震动力分析中,多采用无质量固定边界模型模拟地基的影响,该模型引入了不真实的反射地震波。大量工程实践表明,刚性地基假定不尽合理,无限地基能量辐射效应的影响应予以重视,结构体系的动力反应分析应归结为开放系统中的近场波动问题。本文基于波动理论分别采用粘性人工边界和粘弹性人工边界模拟地震波的远域能量逸散效应,进而削弱固定边界虚假反射地震波的影响,并将计算结果与固定边界模型进行比较。研究结果对类似工程抗震动力分析中边界条件的选取具有一定的参考意义。

新型BTG塑料合金松弛模量函数模型转化

利用线性方程组插值求解法,建立了常用的粘弹性材料描述的两种模型间的数学联系,实现了分数导数Kelvin模型与广义Maxwell模型的转化。基于MATLAB软件,由实验数据首先建立了能准确表达BTG塑料合金松弛变化规律的分数导数Kelvin模型,并通过上述方法转化得到材料的Maxwell模型参数。研究结果表明:通过分数导数Kelvin模型转化得到的广义Maxwell模型松弛模量函数曲线与实验数据重合度非常高。

基于黏弹性理论的碰撞力计算方法及其在碰撞TMD中的应用

针对地震作用下结构间的碰撞力的计算问题,结合黏弹性力学和接触力学理论,提出了一种基于黏弹性理论的碰撞力计算方法。推导该方法的计算公式,给出计算流程;根据已公开发表的钢-钢碰撞和混凝土-混凝土碰撞试验数据验证了该方法对于单次碰撞力计算的精确性。开展PTMD小型振动台试验,将该方法用于碰撞调谐质量阻尼器(PTMD)的碰撞力计算,验证该方法对于连续碰撞问题的有效性。结果表明:基于黏弹性理论的碰撞力计算方法对单次的弹性碰撞和非弹性碰撞均有较高精度;小型振动台试验结果与数值模拟符合较好,说明该方法也可以较精确地模拟钢材与黏弹性材料之间的连续多次碰撞问题; PTMD可以有效抑制结构在外激励作用下的位移响应,也可以加快结构在自由振动过程中的能量耗散,促使结构快速静止。