摘要：考虑龙门山两侧地壳构造的横向不均匀性建立了三维四川盆地模型,基于谱元法和并行计算技术模拟了盆地地表的地震动响应。考虑震源形式、模型维度及震源上升时间的变化,通过对比均匀与不均匀地壳盆地模型下模拟的地表速度峰值(PGV)及其比值R的分布,研究了横向不均匀地壳构造对四川盆地长周期模拟地震动的影响。结果表明,复杂有限断层破裂下最大R值在0.9~1.2之间,盆地外的茂县-平武-青川之间及四川盆地内的局部区域受影响显著,其它区域的地震动受不均匀地壳的影响不明显。三维点源破裂下不均匀地壳的影响程度相比有限断层时更突出,R值在0.6~2.6之间,盆地内外受影响区域的范围也更大。点源破裂下二盆地模型的R值最大,可达4.5以上,且受影响区域集中在盆地内部。此外,点源破裂下无论二维还是三维盆地模型,震源上升时间延长时不均匀地壳的影响程度均显著降低。

摘要：近断层效应使得沉积盆地对地震动放大效应更为复杂。本文针对逆断层发震下三维层状沉积盆地地震反应,基于波动谱元法,采用有限断层动力学模型,模拟断层动力破裂、地壳层地震波传播和层状沉积盆地对地震波散射全过程。在此基础上,对比分析了层状和均质沉积盆地对近断层地震动放大效应的影响,讨论了不同断层倾角下层状沉积盆地地震动加速度特性。结果表明:层状沉积盆地PGA空间分布与均质沉积盆地存在较大差异,由于近断层效应和盆地效应,层状沉积盆地地表局部范围竖向PGA大于水平向PGA;90°断层倾角下层状沉积盆地地表地震动放大范围与60°断层倾角结果明显不同,主要集中在盆地中心区域和断层附近,且幅值远小于60°断层倾角下结果;沿断层走向,盆地内地表地震动加速度峰值对应时刻较盆地外延后。

摘要：超声导波因具有传播距离远、能量衰减小等优点在结构健康监测领域中被广泛关注.厘清结构中导波与损伤作用后的散射规律,对于传感器阵列的设计和信号分析均具有重要意义.通过发展的数值方法,研究了受载结构中零阶水平剪切波(SH 0波)与微裂纹作用的接触声非线性作用规律.在双势谱方法的基础上,进一步通过mortar方法将谱单元和有限单元进行了耦合,以充分利用谱元法计算导波传播效率高的优点和有限元在离散复杂结构中的优势.利用该方法计算了板壳结构在自由状态和受载状态下SH 0波与不同角度微裂纹作用的非线性散射场.结果表明,SH 0波与裂纹作用后的二次谐波散射场关于裂纹面近似对称分布,并且单轴预应力不会改变二次谐波散射场的对称性,仍可以通过散射场的分布来确定微裂纹的取向.

摘要：远震全波形层析成像能获得研究区域下方岩石圈乃至地幔过渡带高分辨率速度结构,是研究地球深部构造与动力学过程的有效工具.该类方法需以高精度及长时程远震波场正演模拟为基础,这为设计高精度长时程稳定的正演算法带来了挑战.在此背景之下,本文提出了一种适用于远震波场模拟的保结构算法.该方法采用谱元法(SEM)对研究区域进行空间离散,在不考虑耗散项情况下,将空间离散后的常微分方程变换为哈密顿系统形式,采用保辛分部龙格-库塔方法数值求解.在三级保辛分部龙格-库塔算法基础上添加额外空间离散项,得到修正辛算法.本文将该时间-空间全离散形式称为修正辛-谱元法(SSEM),并将SSEM算法与频率波数域(FK)方法结合,发展了可模拟高频远震波场在局域模型内传播的SSEM-FK混合方法.该方法结合了FK方法模拟层状介质中平面波传播的高效性和SSEM计算复杂介质中弹性波传播的精确性.数值实验表明,SSEM-FK能够准确模拟高频远震波场在研究区域内的传播,结合该方法在计算效率上的优势,可为高效、高精度的远震全波形层析成像打下基础.

摘要：在前人工作的基础上,本文推导了电导率任意各向异性介质的海洋可控源电磁三维谱元法正演方程.采用一次场/二次场分离算法结合混合阶矢量基函数,可以有效避免源点的奇异性的影响,从而提高数值解的精度.采用任意六面体单元离散研究区域,有利于模拟复杂地形和地电结构.利用不完全LU分解的Induced Dimension Reduction(IDR(s))迭代算法求解线性方程组,有效地提高了求解的效率.设计典型的地电模型进行正演计算,并将计算结果与有限元解进行对比,对比结果表明本文提出的基于混合阶矢量基函数的海洋可控源电磁三维谱元数值模拟算法是正确的、有效的.本文算法具有良好的通用性,可推广用于电导率呈任意各向异性的陆地电磁、井中电磁等数值模拟研究.

摘要：为了避免隧道开挖过程中由对掌子面前方地下水赋存状态探测不准而发生涌水事故,通过隧道地质超前预报TGS360系统,利用地震波信号的瞬时幅度和瞬时频率与岩体结构面的关系,准确、高效地对掌子面前方的赋水体进行探测,同时基于TGS360pro隧道超前预报系统原理,采用谱元法对掌子面前方存在充水溶洞的地质模型进行数值正演模拟,在波场分析的基础上,对正演所得地震波场记录数据进行Hilbert变换,得到了应力变化曲线。数值分析结果表明:TGS360pro隧道超前预报系统可以有效地探测掌子面前方富水状况,在隧道开挖建设中具有推广应用前景。

摘要：频率域电磁法在矿产普查、地球深部结构探查、地质调查、环境和工程勘查等领域都有着广泛的应用。频率域电磁法的数值模拟对提高电磁法的数据解释技术、电磁勘探设计水平,以及研究复杂地质条件下的电磁响应特征具有重要意义。近年来计算技术的进步、数据采集系统的提高和高性能计算机的迅速发展,大大促进了频率域电磁法数值模拟技术的发展,尤其是出现了多种高效的数值算法和并行求解技术,有效提高了频率域电磁场的三维数值模拟的速度和精度,对三维复杂地形地质结构的处理能力也显著提高,使得复杂条件下三维频率域电磁数据的快速反演成为可能。主要介绍了频率域电磁法数值模拟技术、进展,以及相关的线性方程组求解算法的应用,并对各种方法的特点作了分析比较,对未来的发展方向给出展望。

摘要：本文提出一种新的重力坝地震输入方法,基于地震学理论,综合考虑了震源、传播路径和结构响应全过程,相对于传统输入方法,本文给出更加合理和科学的空间非均匀地震波波场。本文使用谱元法程序SPECFEM2D计算了弹性波从震源到近场的传播过程;用有限元方法计算近场重力坝的地震响应,计算结果表明,传播介质以及震源与重力坝相对位置对大坝动力反应都具有显著的影响,在工程设计中应该予以考虑,同时提供了一种计算大坝地震响应输入参数的新思路。对类似工程研究具有参考价值。

摘要：我国许多城市和人口稠密地区位于地震易发区,地震给这些城市和地区带来巨大人员伤亡和经济损失,如1976年唐山地震、1999年台湾集集地震。随着经济的飞速发展和城市化步伐的加快,地震易发区城市和地区的防震减灾基础研究变得越来越重要, 地震的直接灾害是由地震波在地表传播引起的强震地面运动造成的。为了最大限度地预防和减轻未来地震可能造成的灾害,需要根据未来地震发生情况下的强震地面运动进行建筑物的抗震设计和加固。

摘要：从微分方程出发,利用谱元法推导梁的解析解,并验证其准确性,以此研究平面周期桁架结构振动传递特性,即带隙和波形转换作用;根据卫星主承力结构桁架周期性特点,建立服务舱和载荷舱简化模型,利用谱元法分析其振动传递带隙特性,并进行试验验证。理论和试验表明:周期桁架结构具有良好的隔振特性,尤其是阻带内振动得到很大衰减,说明周期桁架在卫星主结构隔振设计中具有广阔应用前景。