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关键词： 地震自发破裂数值模拟   青藏高原   影响因素   应用展望  

摘要： 青藏高原内部构造运动活跃、地震活动频繁,为地震研究提供了天然实验场。基于物理准则的自发破裂数值模拟方法,能够在揭示动力学及破裂机制中发挥重要作用。从断层建模和数值方法两方面回顾了自发破裂数值模拟的发展,概述了自发破裂数值模拟的断层几何结构、初始应力、摩擦准则及介质结构等因素在破裂传播、最终滑动分布与震级确定中起到的影响作用,介绍了目前自发破裂数值模拟在应力施加、介质结构和摩擦准则方面面临的挑战,对自发破裂数值模拟在强震情景重现、区域地震风险预测与灾害评估等方面的应用进行了回顾。本研究认为未来需要在青藏高原建立长时间尺度、大空间范围、考虑地震周期与相互作用的自发破裂数值模拟模型,结合断层运动学反演结果、断层闭锁程度为地震破裂情景构建及灾害风险评估提供更加可靠的科学参考。

关键词： 三维地震勘探   数据处理   时间域成像   煤田  

摘要： 三维地震勘探作为煤田地质构造和煤层赋存状态精细探测的关键技术,对于煤炭勘探开发与安全生产发挥着重要作用。本文针对常规地震数据处理手段对于复杂地质构造成像精度和分辨率受限的问题,开展了煤田三维地震数据高精度处理与成像技术研究。通过融合多域多方法去噪、最大似然预测滤波、组合反褶积、高精度剩余静校正、3D数据规则化、双向拓频等关键处理技术,有效提高了地震资料的信噪比和分辨率。采用弯曲射线Kirchhoff叠前时间偏移方法获得了高精度的时间域成像剖面,明显提高了地震信号分辨能力和地质异常体成像精度。本文研究的方法为煤田三维地震数据精细处理与成像提供一种有效的技术手段,对于保障煤炭资源的安全开采具有重要支撑作用。

关键词： 苍梧5.4级地震   概率密度分布法   数字化水位水温   高频信息  

摘要： 基于概率密度分布法，对2016年广西苍梧5.4级地震前数字化水位水温观测资料中的高频异常信息进行提取与分析。结果显示：1）在震前约18个月，有5口观测井的水位出现一定的高频异常，且这些异常表现出显著的时间同步性；2）震前1～2个月内，有2口观测井水位出现明显的短临高频异常，可能反映区域应力从积累到临震失稳的动态过程；3）空间分布上，异常点主要集中分布于震中SW方向，与区域发震构造展布特征基本一致，大部分异常点呈高度集中且与区域压应力方向一致（NW-SE）的特征。本文研究结果为华南地区中强地震前流体观测资料的前兆异常识别分析提供了一种可能的方法。

关键词： 深度域非稳态地震数据   Q模型估计   阻抗反演   深度学习   l   范数  

摘要： 【背景】深度偏移处理方法的高效应用使得深度域地震数据解释工作广泛开展。然而前期围绕时深转换及速度模型带来影响的相关研究仅明确了随着深度的增加，地震波主波数降低、波形拉伸的情况，并没有考虑振幅及相位的变化。【目的】为了准确刻画深度域非稳态地震信号的波形特征及后续解决阻抗反演精度不足的问题。【方法】以地震波传播过程中的能量耗散和频散效应为出发点，研究非稳态反射波地震数据与地层阻抗之间的复杂映射关系，引入反映地层吸收衰减的Q模型，提出能够同时描述振幅衰减、相位畸变及主波数降低的反射地震数据非稳态褶积运算公式，并凭借其建立空间约束条件下的阻抗反演方程；通过深度学习技术估计地层Q模型，网络结构中引入的多头自注意力机制能够准确提取深度域地震信号的衰减特征，从而估计表征地层衰减性质的Q曲线，摒弃传统反演流程中已知Q模型的假设，少量合成数据完成网络训练及验证以确保估计方法的易实施性；利用网络输出的Q值计算深变地震子波并部署基于lp范数稀疏约束的多道阻抗反演方法，最终得到高分辨率的深度域绝对阻抗数据体。【结果和结论】利用Pluto理论模型验证表明：通过深度学习技术获取Q模型并完成非稳态反演，输出阻抗结果的相对误差为13.7%，相较于传统稳态反演结果的误差48.2%，其精度提升显著。晋中煤田探区内实际地震数据测试表明深度域非稳态地震反演技术能够更直观精确地捕获地下介质物性参数，输出的阻抗与测井数据对应的阻抗曲线相似性达到0.9488，避免了反Q滤波、递归反演等多步骤处理带来的不稳定性。为后续地震解释工作提供可参考的深度域地层信息。

关键词： 边坡工程   降雨   流固耦合   含水率   稳定性   滑坡时机  

摘要： 针对滑坡监测预警虚警率较高的问题，为探索更有效的降雨滑坡预测预警方法，采用理论分析、现场调查、室内测试和数值模拟方法，从诱发滑坡的关键因素（水）出发，基于对降雨诱发滑坡全过程的分析，考虑降雨入渗边界、非饱和渗流、饱和渗流、岩土体软化和稳定系数计算，研发了降雨入渗岩土体软化与稳定性动态计算算法，并利用FLAC3D内置FISH编程语言完成了程序开发；然后，通过案例研究，从降雨诱发滑坡过程中的孔隙水压、饱和度、含水率、内聚力、内摩擦角、最大剪应变增量与稳定系数，以及滑坡位置与范围，对开发的算法与程序进行了检验；最后，从位于地表、滑面和滑床三个代表性部位的测点的含水率、位移、应力、孔隙水压、力学参数与稳定系数的关系，及其在滑坡预测中的适用性进行了分析和讨论。研究发现，潜在滑面中部的含水率达到峰值时，该处内聚力、内摩擦角降至谷值，此时坡体稳定系数为1.000，即为滑坡时机，进而提出了一种基于潜在滑面中部含水率监测辅以雨量和地表位移互验的滑坡监测预警新方法，并通过理论和数值模拟论证了其可行性。研究成果为降雨型滑坡研究提供了新的数值分析平台和为滑坡精准预测预警做了有益探索。

关键词： 华北地区   活动地块   应力场   地震   数值模拟  

摘要： 华北地区强震活动频繁,主要集中分布在鄂尔多斯盆地周缘、渤海湾盆地及华北平原内部等构造活跃区域,其强震的空间分布格局与该地区活动地块的几何结构及其动力学行为密切相关。文中综合了华北地区活动地块划分方案、GNSS速度场及强震时空分布等数据,构建了华北及其周边地区的三维数值模型,采用有限元方法模拟了华北地区在一级、二级、三级活动地块划分方案下的构造应力场和应变场,并探讨了华北地区西部海原断裂带、六盘山断裂带、龙门山断裂带的活动对华北地区构造变形的远程效应。模拟结果显示,华北地区现今的地块构造格局主要受一级、二级活动地块及其边界带的控制,相较之下,三级活动地块及其边界带对华北地区构造变形的贡献相对有限。印度板块与欧亚板块的碰撞作用及太平洋板块和菲律宾板块的俯冲作用,在华北地区南部和北部形成了一对剪切力偶,使得华北地区整体呈现逆时针旋转的运动特征,但华北地区内部的鄂尔多斯地块、太行山次级地块、冀鲁-豫皖次级地块及鲁东-黄海地块的逆时针旋转程度不同,以稳定的华南地块为参考系,这些地块的旋转速率分别为2.3×10-9rad/a、2.2×10-9rad/a、2.0×10-9rad/a、3.4×10-9rad/a。华北地区内部活动地块的差异性运动主要受控于2个关键因素:一方面是华北地区内部应力场在空间上的非均匀性分布,另一方面是活动地块在运动变形过程中引起的地块边界处的挤压和拉张效应。华北地区内部活动地块间的不协调变形运动,导致华北地区内部活动地块间及其与周缘地块间的边界带产生了不同程度的应力集中和变形特征,形成了强震孕育的重要构造背景。此外,海原断裂带的左旋走滑运动、六盘山断裂带和龙门山断裂带的逆冲推覆作用通过作用于鄂尔多斯地块西南缘或华南地块,直接或间接地影响了华北地区活动地块的运动变形,其中海原断裂带的走滑运动和六盘山断裂带的逆冲推覆作用对华北地区构造变形的影响尤为显著。

关键词： 古滑坡   复活特征   堵河风险   数据处理   变形预测  

摘要： 为准确掌握古滑坡复活特征及其变形规律,基于灾害区地质背景,开展滑坡发育特征分析及失稳堵河风险研究,并结合极点对称模态分解、模糊熵、人工水母搜索法和Elman神经网络构建滑坡变形预测模型,实现滑坡后续变形规律评价。分析结果表明:受滑坡前缘蓄水升降及近年降雨异常影响,古滑坡局部出现复活,且经复活体失稳堵河风险研究,复活体在不利工况条件下均具有较大的失稳概率,一旦失稳,极可能堵塞前缘河流;滑坡地表变形监测结果显示,滑坡变形量间于77.29～170.36 mm,已具有较大变形量,且前缘变形量明显大于后缘变形量,充分说明滑坡前缘水位升降波动对滑坡稳定性具有较大影响;变形预测结果显示滑坡变形仍将持续加剧,滑坡复活体的稳定性将进一步降低,需尽快开展防治处理,其预测结果具有较高的预测精度。

关键词： 复杂构造   波场重构   地震干涉成像  

摘要： 随着我国油气勘探的不断深入,如今地震勘探成像的重点从大尺度整体成像逐渐转向小尺度复杂构造体成像。受地震波传播机理的限制,小尺度、高陡等复杂构造存在界面反射信息拾取困难、反射能量弱等问题,常规地面地震勘探成像方式难以实现精确成像。通过地震干涉法能够使虚拟观测系统更靠近目标区域,提高对复杂界面的成像分辨率,实现面向目标构造的高精度成像。笔者对地震干涉原理进行理论推导,对小尺度模型进行正演模拟,将生成的干涉道集与实际参考道集进行对比,验证了干涉方法的正确性。将该方法应用到BP气云模型和高陡构造—薄互层模型进行数值试算,并将成像结果与常规RTM成像结果进行对比,证明了地震干涉法可以实现对深层复杂构造的高精度成像。

关键词： 双层框架式桥墩   地震动   多维地震   向量IM   易损性曲面  

摘要： 为了研究多维地震作用对双层框架式桥墩结构易损性的影响，基于双层框架式桥墩的低周往复试验，借助OpenSees构建非线性有限元模型，比较模拟与实验得到的滞回曲线和骨架曲线，验证所建立有限元模型的合理性和有效性。基于谱相容性原则，筛选20条适宜的地震动记录，选用地面峰值加速度和结构基本周期谱加速度作为向量地震动强度指标。采用基于向量IM的易损性曲面，对双层框架式桥墩在一维、二维、三维地震作用下的不同损伤状态的易损性进行研究。研究结果表明:向量IM与标量IM相比，标量IM计算出的易损性失效概率是一个确定的数值，而向量IM计算出的易损性失效概率则是一个数值区间，当双层框架式桥墩在严重损伤状态下损伤概率为50%时，一维地震下SA的值为1.13g～2.0g，PGA的值为0.93g～1.5g，二维地震下SA的值为0.25g～2.0g，PGA的值为0.33g～1.5g，三维地震下SA的值为0.27g～2.0g，PGA的值为0.28g～1.5g；基于向量IM对双层框架式桥墩进行地震易损性分析，可以明显减少对结构损伤水平预测的离散度，提升抗震性能预测的精确度，进而更准确地评估结构的抗震能力；三维地震的易损性失效概率略高于二维地震，而二维地震的易损性失效概率显著高于一维地震。

关键词： 隧道   超前地质预报   三维地震反射波   TTI介质正演   快速行进法   Kirchhoff  

摘要： 【目的】针对传统隧道地震反射波超前地质预报技术受限于二维观测方式导致的异常体空间定位偏差问题，建立基于实际隧道几何结构的三维地震波超前预报方法。【方法】采用“理论分析–数值模拟–工程验证”技术路径，解决了三维探测系统的波场重构、空间建模、偏移成像等关键技术难题。基于几何地震学原理论证了三维观测对异常体探测范围及定位精度的提升效应；应用旋转交错网格有限差分法实现了隧道全空间TTI介质三维波场正演，引入通量校正传输技术（FCT）抑制数值频散；结合快速行进法（FMM）计算波前走时，采用改进型Kirchhoff积分算法实现了三维偏移成像。【结果】鄂西铁路隧道现场试验表明：三维方法在掌子面前方20 m（里程412段）处精准探测到密集裂隙发育带；异常体定位范围较二维预报方法缩小20%；三维预报成果图可多角度展示异常体空间形态。【结论】三维地震反射波超前地质预报技术提升了地质异常体的空间定位能力与解释直观性，为隧道施工地质灾害防控提供有效技术支撑。