一种模拟非均匀介质中弹性波传播新的k-space方法          下载免费PDF全文

黄继伟  刘洪 《地球物理学报》2020,63(8):3091-3104

传统的伪谱(PS)方法,采用傅里叶变换(FT)计算空间导数具有很高的精度,每个波长仅需要两个采样点,而时间导数采用有限差分(FD)近似因而精度较低.当采用大时间步长时,由于时空精度不平衡,PS法存在不稳定性问题.原始的k-space方法可以有效地克服这些问题但是却无法适用于非均匀介质.为了提高原始k-space方法模拟非均匀介质波动方程的精度,我们提出了一种新的k-space算子族.它是用非均匀介质的变速度代替原k-space算子中的常数补偿速度构造得到,引入低秩近似可以高效求解.我们将构造的新的k-space算子应用于耦合的二阶位移波动方程,而不是交错网格一阶速度应力波动方程,使模拟弹性波的计算存储量减少.我们从数学上证明了基于二阶波动方程的k-space方法与基于一阶波动方程的k-space方法是等价的.数值模拟实验表明,与传统的PS、交错网格PS和原始的k-space方法相比,我们的新方法可以在时间和空间步长较大的均匀和非均匀介质中,为弹性波的传播提供更精确的数值解.在保持稳定性和精度的同时,采用较大的时空采样间隔,可以大大降低数值模拟的计算成本.  相似文献   

甘肃岷县永光村滑坡特征及其成因研究     

王国亚  任路滨  吴玮江  宿星  冯乐涛  姚正学 《冰川冻土》2019,41(2):392-399

泥流型黄土滑坡发生的条件除一般滑坡具有的条件之外，还应包括特殊的状态因素、触发因素及相应的驱动剪应力条件。通过对甘肃岷县永光村滑坡的现场勘察和实地调查，分析其成因，结果表明：永光村滑坡平面形态虽与泥流类似，但其具有滑坡形成区以及滑坡发生所需要的特殊的地形地貌、岩土体性质以及水文地质条件。永光村滑坡发育于沟道上游的黄土塬地带，临空面较大，滑坡剪出口位置高，具有较高的势能，滑坡体的主要岩土体是马兰黄土，黄土具有大孔隙结构，垂直节理发育，有利于地表水的下渗。下部为新近系泥岩，渗透系数低，为一相对隔水层。长期灌溉导致地下水位较高，黄土层存在软弱夹层，地下水位上升，导致其软化饱和，强度迅速降低，形成潜在滑动面。永光村滑坡亦具有圆弧形的滑坡后壁，滑坡后缘顶部分布有多条拉张裂缝，在前期发生降雨的外部条件下，在岷县“7·22”地震诱发下，发生了低角度、快速和远程的泥流型黄土滑坡，滑体在冲出沟口后形成了扇形堆积区。永光村滑坡是一种特殊的地震引发的泥流型黄土滑坡。目前，泥流型黄土滑坡的研究还处在探索阶段，是作为黄土滑坡分类的一种补充，建议进一步加强对此类灾害发生机理及其稳定性计算方法的深入研究。  相似文献   

航空重力垂直梯度探测潜艇方法研究     

张志强  郑晗  崔银锋 《海洋测绘》2019,39(4):6-9

航空重力梯度测量属于被动探测,抗干扰能力强,如果能和其他探潜手段相配合将极大地提高航空搜潜的效率。针对航空重力梯度测量是否能够用于探测潜艇的问题,依据俄亥俄级弹道导弹核潜艇的结构特点,建立了适用于重力梯度计算的潜艇模型,分别给出了潜艇外壳、内部质量亏损产生的重力垂直梯度的计算方法,并对不同精度重力梯度仪可探测的潜艇重力垂直梯度值进行了计算,从航空反潜的角度对探测潜艇效果进行了分析。经计算表明,如航空重力梯度仪精度达到10~(-2) E,将具备一定的实际探潜效能;如精度达到10~(-4) E,反潜机搜索宽度可与现有航空磁性探潜相当。  相似文献   

四川宝轮服务区降雨型滑坡活动过程分析          下载免费PDF全文

郭斌  贾燕  梁彧  纪志阳 《中国地质灾害与防治学报》2020,31(4):45-51

特殊的顺倾层状坡体结构、不合理的坡脚人工开挖与罕见的强降雨的共同作用,是公路、铁路沿线降雨型滑坡灾害发生的重要原因。宝轮服务区属于降雨型滑坡,除具备上述条件外,还存在相对隔水、遇水极易软化成为滑床的炭质泥岩层。本文基于兰州至海口高速公路服务区滑坡坡体地形地貌、地层岩性、水文地质特征和区域气候条件,采用FLAC~(3D)软件模拟计算并分析了天然与饱水状态下边坡坡体的变形,验证了宝轮服务区特殊顺层坡体不合理坡脚人工开挖与罕见强降雨型滑坡诱发机理,计算表明与滑坡变形特征有着较强的一致性,同时具有很高的可信度;提出了宝轮服务区特殊顺层坡体不合理坡脚人工开挖与罕见强降雨降雨型滑坡形成过程及其特征,对类似滑坡防治具有重要的指导价值。  相似文献   

滑坡易发性预测不确定性:环境因子不同属性区间划分和不同数据驱动模型的影响          下载免费PDF全文

黄发明  叶舟  姚池  李远耀  殷坤龙  黄劲松  姜清辉 《地球科学》2020,45(12):4535-4549

对于滑坡易发性预测建模，连续型环境因子在频率比分析时的属性区间划分数量（attribute interval numbers，AIN）和不同易发性预测模型是两个重要不确定性因素.为研究这两个因素对建模的影响规律，以江西省上犹县为例，考虑5种连续型环境因子AIN划分（4、8、12、16及20）和5种数据驱动模型（层次分析法（analytic hierarchy process，AHP）、逻辑回归（logistic regression，LR）、BP神经网络（back-propagation neural network，BPNN）、支持向量机（support vector machine，SVM）和随机森林（random forest，RF）），总计25种不同工况下的滑坡易发性预测研究.再开展滑坡易发性指数的不确定性（包括精度评价和统计规律等）分析.结果表明:（1）对于同一模型，随着AIN值从4增加至8再到20时，易发性预测精度先逐渐提升，然后缓慢提升直至稳定；（2）对于同一AIN值，RF模型预测精度最高，其后依次为SVM、BPNN、LR和AHP模型；（3）在25种组合工况下，AIN=20和RF模型的预测精度最高，AIN=4和AHP模型精度最低，但在AIN=8和RF模型组合下的易发性建模效率较高且精度也较高；（4）更大的AIN值和更先进的机器学习模型预测出的滑坡易发性指数的不确定性相对较低，更符合实际的滑坡概率分布特征.在环境因子属性区间划分为8和RF模型工况下高效准确地构建滑坡易发性预测模型.   相似文献   

非连续变形分析中块体大转动问题研究     

巩师林  凌道盛  胡成宝  钮家军 《岩土力学》2020,41(11):3810-3822

原有非连续变形分析（DDA）采用一阶近似后的位移增量表达式更新块体构形，推导相关子矩阵，且对不同时步计算出的应变增量直接叠加，当模拟的块体发生大转动时往往会产生较大误差。为考虑块体转动与变形的耦合作用，引入先变形、后转动的块体位移增量表达式。重新推导了惯性力子矩阵，将块体转动时的离心力与科氏力加到荷载矩阵中。计算时对应变分量及其相关变量进行坐标变换与修正，并采用新引入的位移增量表达式计算块体顶点位移，进行后接触修正与更新块体构形。数值算例表明，改进后的程序能够消除转动带来的误差，自动考虑了块体转动时离心力和科氏力引起的变形，应变计算精度更高。改进方法克服了块体体积自由膨胀、应变场畸变等问题，给出了合理的块体应变。  相似文献   

海底光缆检测技术综述     

汤钟  邵浩  张斌 《数字海洋与水下攻防》2020,3(6):499-503

据统计，我国近岸70%以上海底光缆失效是遭受了渔船拖网作业或抛锚等活动的破坏。维护损坏的海底光缆，首先需要快速准确地定位光缆损坏段，同时获取光缆在海床上的布设状态以及布设区域的海床地形特征、地貌与底质特征等信息。在实际工作中，复杂的海床环境为海底光缆的检修及维护带来巨大的技术困难。围绕海底光缆巡检的技术需求，系统分析了常规海底光缆检测技术的特点，基于国内外水下无人机器人的发展现状，为提高海底光缆的检测效率、识别准确率和智能化水平提供了技术支撑。  相似文献   

不同非感应起电及感应起电参数化方案对青海东部一次雷暴云电荷结构影响的数值模拟研究          下载免费PDF全文

李江林  余晔  李万莉  李亚珺 《地球物理学报》2019,62(7):2366-2381

本研究利用加入起电、放电参数化方案的数值模式（Weather Research and Forecasting Model（Version 3.7.1），WRF3.7.1_ELEC），通过设计五组不同非感应起电及感应起电参数化方案敏感性试验，对发生在青藏高原东北部青海大通地区的一次雷暴过程进行模拟研究，对比分析了不同非感应起电机制及感应起电机制对雷暴云电荷结构的影响.结果表明：在雷暴云发展旺盛阶段，Saunders（S91）、Riming Rate（RR）、和Saunders和Peck（SP98）三种非感应起电方案模拟的雷暴云最低层均为负电荷区，而混合方案（Brooks and SP98，BSP）模拟的雷暴云最低层为正电荷区，主电荷区自下而上为"+-+-"排列的四层电荷结构.与甚高频辐射源定位法推算的结果对比，BSP方案模拟的本次高原雷暴云电荷结构更接近实际情况；几种不同非感应起电方案模拟的主电荷区外围与主电荷区电荷结构不同，说明在雷暴发展的不同阶段雷暴云的电荷结构是不同的；几种非感应起电方案模拟的电荷结构不尽相同，主要是由于霰、冰和雪粒子在不同高度所带电荷的极性及电量的大小不同，霰粒子的电荷密度对低层的影响较大，冰粒子和雪粒子的电荷密度对中上层的影响较大；加入感应起电机制后，雷暴云电荷结构分布几乎没有变化，但能使雷暴云发展旺盛阶段低层和中层的正负电荷区电荷密度有所加强.  相似文献   

地层格架正则化约束下的二维立体层析反演          下载免费PDF全文

张力起  杨锴  邢逢源  李振伟  倪瑶 《地球物理学报》2019,62(2):634-647

通过把地层格架信息作用于立体层析Fréchet导数矩阵,使得更新后的速度模型呈现出符合地质规律的块状特征.地层格架信息基于立体层析反演中得到的反射点位置进行非规则B样条插值拟合得到,因此在反演中它将会随着反射点位置的更新自然得到更新.与前人提出的保边缘层析算法或多层立体层析算法相比,本文提出的地层格架正则化无需引入混合正则化项或定义某种复杂的混合速度格式,更为直接也更容易实现.理论和实际数据算例证实了该正则化技巧的稳健性和可靠性,能够得到与实际地质构造特征更为一致的地质一致性反演结果.  相似文献   

非迁移潮作用下的电离层赤道异常区单峰现象及其经度分布          下载免费PDF全文

田耀宇  郝永强  张东和  肖佐 《地球物理学报》2019,62(11):4067-4081

当喷泉效应较弱而双峰结构发展不充分的时候，可能在赤道异常区仅能够观测到一个电子密度的峰值，称之为单峰现象.本文利用CHAllenging Minisatellite Payload卫星在2001-2010年的电子密度数据给出了单峰的发生规律，单峰在地方时早上08：00-10：00和下午16：00-19：00发生率高，发生位置在经度上呈现多波数分布，尤其在10：00-18：00明显：在分季时多呈现四波，而在冬至季时以三波为主.单峰发生多的经度，正好对应着双峰的结构特征较弱之处.究其原因，是非迁移潮的DE2和DE3分量调制了背景风场和大气发电机电场，在电场和喷泉效应减弱的经度，双峰结构难以形成时，就会表现为单峰结构.本文扩展了对单峰现象的地方时、季节和经度分布等规律的了解，明确了非迁移潮在其中施加的影响，由此，单峰同双峰现象一样可以用于研究非迁移潮对热层-电离层的作用.  相似文献