变磁性磁界面迭代反演方法模型计算

对于南海地层横向磁化率变化较大的地区,以往的常磁性界面反演方法失去效果,为解决类似的磁界面深度反演问题,本文通过对常规磁界面迭代反演方法进行改进,获得基于磁性识别的自适应和变磁性磁界面的迭代反演方法,构建多种模型进行界面深度反演计算,通过对比计算结果,对该方法进行验证,为后续的相关研究提供一定的理论依据。     

基于细化分层法探讨面波频散曲线反演参数的简化

常规频散曲线反演过程中需要不停地改变分层数、层厚度和层速度等参数,实现过程相对繁琐,而采用细化分层法对反演参数进行简化则避免了上述缺点。具体思路为:根据目的层探测深度(如20m)将地下介质分为若干个(20个)厚度为1m的薄层和1个均匀半空间层(共21层),这样在反演中分层数和层厚度均为已知参量,反演过程只需修改速度参数即可,避免了改变分层数和层厚度等参数,显著简化了反演计算过程。正演计算和反演结果均表明:细化分层与实际分层计算出的频散曲线是等效的,细化分层反演结果的总体效果与真实模型非常接近,这说明细化分层方法用于频散曲线反演是切实可行且有效的;将地下介质划分为1m厚的薄层,反演后每层均可得到1个横波速度,能满足反演分辨率的要求;由于实际地下介质的速度是随深度渐变的,细化分层后比按频散曲线拐点分层(每分层的厚度可能是几米或几十米,同一分层内介质的横波速度相等)更接近实际情况。     

基于“烟圈”理论的圆锥型场源瞬变电磁优化反演

针对瞬变电磁圆锥型场源装置,采用汉克尔变换和余弦变换数值滤波法对该场源和中心回线源瞬变电磁正演响应进行了计算.将"烟圈"反演结果转换到频率域作为初始模型,采用最小二乘正则化方法对反演结果进行了改进.以电阻率100Ω·m的均匀半空间模型对两种反演方法进行了验证,并在此基础上对2层、3层和4层典型地电模型开展了正反演计算.最后,在某矿集区开展了短剖面实验,并采用2种反演方法对实测数据进行了处理.研究结果表明:用最小二乘正则化方法改进后的反演电阻率更接近于模型电阻率,反演深度更接近层界面,具有一定的分层效果;其视电阻率拟合曲线与模型的重构误差在10-4~10-3范围内.对均匀介质模型开展的反演表明,改进后的反演电阻率与模型电阻率的相对误差约为0.2%,而"烟圈"反演的相对误差超过0.8%.     

基于二维数据的加权非线性共轭梯度三维反演

针对当前电阻率数据的解释仍以二维反演为主,而地下为三维结构的情况,研究起伏地形条件下三维源二维采集方式获取的多条测线测深数据的三维反演问题。正演算法采用三棱柱剖分的有限单元法,可以模拟起伏地形下的复杂模型;在求解大型线性方程组时采用了不完全乔利斯基分解回代技术,大大提高了三维多点电源的正演计算速度;在计算偏导数矩阵过程中,依据互换原理,只需有效组合正演时每个点电源所对应的节点电位便可得到偏导数矩阵,节约大量计算时间。其次三维反演算法采用加权正则化共轭梯度法,抑制了严重病态的非线性问题。模型计算结果表明:加权非线性共轭梯度反演算法既保证了反演稳定收敛,又能适合起伏地形反演,达到了满意的效果。     

PSBP在高密度电阻率法二维反演中的应用

针对神经网络算法在非线性反演中容易陷入局部极小、收敛慢、反演精度差等问题,提出了将粒子群优化(Particle swarm optimization)算法与BP神经网络(Back propagation neural networks)进行混合反演(简称PSBP)。最后,通过经典的地电模型对本文方法的有效性进行验证,结果表明,本文方法与线性反演方法、BP神经网络反演方法对比,具有明显的优势,并取得了很好的反演结果。     

二维直流电测深反演中雅克比矩阵算法的改进及应用

对于常规的直流电测深法,由于其电极距一般以近似等对数间隔逐渐增大,使得网格单元剖分呈现出不规则性.与高密度电阻率法测量装置对比,其对电极的利用率较低,仅几个电测深点的反演就需要很长的时间.为此,在反演过程中,将互换原理和Broyden的近似计算方法相结合来计算雅克比矩阵,在不降低反演精度的情况下,可以大大减少反演时间.通过对模拟数据和实测数据进行反演试算,验证了该计算方法是可行的.     

短电位测井仪二维测量数据解释

将变形波恩迭代方法用于处理轴对称二维非均匀介质分布中短电位测井仪测量的反演问题。使用了收敛速度快而效果好的变形波恩迭代反演方法,在每次迭代过程中采用了快速的半解析半数值的高效正演方法,用其半解析表达出了反演中所需计算的格林函数的偏导数,并在此基础上半解析地求出了反演的非线性积分方程中的积分运算,从而大大提高了反演速度和反演质量。     

Pile-up现象对材料本构关系反演计算的影响

针对商用纳米压痕测试中忽略凸起(Pile-up)现象的问题,开展了Pile-up现象对材料力学参数和本构反演计算结果影响的研究。推导能量法理论,选取5种不同材料进行了纳米压痕测试,利用商用Oliver-Pharr(O-P)法和能量法分别进行硬度和弹性模量计算,并比较测试误差率。推导极限分析法理论并进行反演计算,得到考虑材料Pile-up现象的应力应变曲线,并根据计算结果对纳米压痕过程进行仿真。结果表明:当纳米压痕测试中压痕残余深度与压入深度比值大于0.7时,Pile-up现象对商用O-P法测试影响明显,弹性模量和硬度值误差率达到20%以上;对发生塑性变形较大材料进行本构关系反演计算时,理论计算值和数值模拟结果均证明了Pile-up现象对应力应变曲线计算有一定的影响。研究结果可为纳米压痕测试本构关系的反演计算方法提供参考。     

图卷积融合计算时效网络节点重要性评估分析

复杂网络节点的重要性度量与时间属性相关，经典静态网络模型弱化对节点交互时间属性的有效表征.将深度学习模型迁移到动态图数据上进行端到端系统建模，提出基于图卷积融合计算的时效网络节点重要性综合评估模型.通过超邻接矩阵集结时效网络结构特征的动态演化过程，利用图卷积神经网络框架融合计算节点邻域特征，分析节点时序演化重要性顺序结构，实现节点重要性综合排序.仿真实验结果表明，与基线方法相比，所提方法得到的Kendall’sτ值在所选网络数据集上均表现优良，体现出基于图卷积融合计算的时效网络节点重要性综合评估方法的有效性和优越性.     

一种流体-结构耦合计算问题的网格数据交换方法

气动／结构耦合数值模拟是研究非线性气动弹性的基础。数据交换和插值是非线性气动弹性仿真问题的关键。目前的插值方法不能满足非线性气动弹性问题。本提出了一种有限元四节点(FEFN)插值方法。该方法是一种局部插值方法，并不依赖于结构模型带来的整体信息。以圆柱体为具体算例，插值结果与有限平板插值方法(IPS)进行了算例对比，表明FEFN方法更能代表计算物体的表面，且计算简单、计算量小、误差小，是一种适合计算流体力学(CFD)／计算结构动力学(CSD)耦合仿真的界面数据交换工具。     

一种用于Occam反演中搜索拉格朗日乘子的方法

Occam反演法由于其算法稳定,对初始条件要求不高,反演效果较好,在大地电磁反演中运用较多。不过其每次迭代都需要进行偏导数计算和大量的模型计算,以便搜索到最佳的拉格朗日乘子,这造成了计算量和计算时间的增加。Occam反演在每次迭代寻找最佳模型的过程中需要搜索合适的拉格朗日乘子使拟合差最小,搜索的方法一般使用进退法和扫描法,鲜少使用其他一维搜索方法。本文将牛顿迭代搜索法和二分法组合一起用于拉格朗日乘子的搜索,取得了较好的结果,减少了模型的搜索量,在一定程度上提高了计算速度。     

大地电磁三维模型的一维二维反演近似问题研究

设计了一个简单的三维模型———均匀半空间的三维低阻异常体模型。采用51×51×38的网格计算得到了33.333Hz至0.0071Hz之间共34个频率的三维正演响应。选取其中5条具有代表性的测线,比较了不同测线上自适应正则化(ARIA)一维反演结果和非线性共轭梯度法(NLCG)二维反演结果相互之间及其与原三维理论模型之间的异同,研究大地电磁三维模型的一维、二维反演的近似情况。发现:对于三维模型响应,一维、二维反演都能得到反映模型真实信息的结果,但二维模型对三维模型的近似程度比一维模型要高得多;在二维模型反演中,采用TM模式更易得到真实的模型信息。研究中,采用蒲兴华等(1994)开发的MT三维正演程序进行正演计算,采用“大地电磁数据管理器(MTDATAMNG)”软件进行数据处理和一维、二维反演。     

Near-surface model reconstruction using pseudo well-surface simultaneous travel time tomographic inversion

The static correction of a near-surface model may be improved by using travel time tomographic inversion.We discuss unfavorable factors in the inversion of surface seismic waves that have been analyzed by the first break.These factors show that sources and geophones arranged on the surface,or close to the surface,give a first break that only includes the direct wave and the up going wave from the down going to up going transition.These up going waves have weak directivity when they arrive at a geophone and so the rays passing through the grids have small directional differences and a narrow azimuth.Drawing lessons from the advantages of Vertical Seismic Profiling(VSP)acquisition mode we describe a pseudo well-surface simultaneous travel time tomographic inversion of a near-surface model.The well depth should be increased in the surface seismic study to produce a pure up going wave,to enhance the verticality of the rays and to increase the azimuth and shorten path length of the rays.Simulations of the effect of well depth on a pseudo well-surface simultaneous travel time tomographic inversion model are reported.The results show that the static corrections are improved significantly when the well depth extends below the weathered or sub-weathered layers.The root mean square error of the statics is 1.14 or 0.93 ms for these two situations,respectively.     

基于多目标非线性函数某深基坑参数反演分析

借助多目标非线性规划函数思想,结合长株潭城际高铁II标湘府路车站基坑工程,在反演过程中利用多种监测项目的数据,以求能够获得比较准确的反演参数。通过对比单目标函数反演力学参数计算结果、多目标函数反演力学参数计算结果及现场实际监测值,发现多目标函数获得的反演力学参数输入到数值分析软件中得到的结果更接近于现场实际监测结果,说明在参数反演分析过程中,利用施工中多元监测数据的信息量越大,获得的反演参数的可靠性越好。     

大变形条件下单桩水平承载性状分析

针对大变形条件下承受水平荷载的单桩基础,采用沿深度线性增加并能较好的反映上部土体抵抗侧向变形能力的地基反力系数,及简化的土体弹塑性本构关系,推导出桩身变形和内力的计算公式,并用FORTRAN语言编制了计算程序。算例表明:桩的水平位移和弯矩随水平力和力矩的增加而非线性增大;桩身位移随距离地面的距离的增加而减小,距地面的距离超过10倍桩径时桩身响应极小,可忽略不计;桩顶约束是桩身响应沿桩身分布的重要影响因素;随着桩周土体力学性质的改善,桩的最大位移和最大弯矩均明显减小。计算值与现场实测值吻合度很高,且比已有解计算结果更优,所得解及程序是可靠的。     

基于随机分形模拟与Seislog技术预测薄(互)层砂体

地震反演的分辨率大于10m，厚度小于10m的储层砂体在地震反演结果中常常相互叠加，不能单独预测出来，降低了预测精度和预测结果的应用。因此，利用地震资料预测薄(互)层砂体是目前储层预测的一个难点和前沿课题。虽然宽带约束反演表面上能提高分辨率，但那是伪分辨率，不仅没有多大的实际意义，而且计算量大。将随机分形模拟与Seislog软件相结合较好地解决了以上问题。应用实例表明，该方法能预测厚度5m左右的砂体，不仅预测精度较高，而且计算量小，在微机上很容易实现。     

Non-limit passive soil pressure on rigid retaining walls

This paper aims to reveal the depth distribution law of non-limit passive soil pressure on rigid retaining wall that rotates about the top of the wall(rotation around the top(RT) model). Based on Coulomb theory, the disturbance degree theory, as well as the spring-element model, by setting the rotation angle of the wall as the disturbance parameter, we establish both a depth distribution function for sand and a nonlinear depth distribution calculation method for the non-limit passive soil pressure on a rigid retaining wall under the RT model, which is then compared with experiment. The results suggest that under the RT model: the non-limit soil pressure has a nonlinear distribution; the backfill disturbance degree and the lateral soil pressure increase with an increase in the wall rotation angle; and, the points where the resultant lateral soil pressure acts on the retaining wall are less than 2/3 of the height of the wall. The soil pressure predicted by the theoretical calculation put forward in this paper are quite similar to those obtained by the model experiment, which verifies the theoretical value, and the engineering guidance provided by the calculations are of significance.     

利用纵向电导进行一维直流电测深直接反演

根据DarZarrouk曲线与视电阻率曲线基本重合的性质,以及纵向电导和横向电阻的概念,推导出一种利用视电阻率曲线直接反演垂向电阻率分布的方法。把大地表示为一维层状均匀模型,每个极距对应一个深度,深度之间地层电阻率不变,把某个深度之上的横向电阻率和纵向电阻率用对应的视电阻率代替。公式中不用求对数,只需简单的运算即可把视电阻率随极距变化的曲线直接转换为电阻率随深度变化的曲线。算例表明,本方法能反演复杂的一维模型,可以为进一步的精确反演提供初始模型。