基于ITD的强震动加速度记录数据处理方法

基于本征时间尺度分解算法(ITD)对比了二次拟合法、EMD算法对人工合成地震波的处理结果,证明了ITD算法对于强震动加速度记录数据的基线校正有较好的校正效果;进一步基于ITD算法对台湾集集地震和某强震动台阵未校正加速度记录进行处理,并采用带通滤波方法进行进一步滤波处理和变换得到校正后的加速度、傅里叶频谱、反应谱;最后通...     

地震勘探中加速度信号转化为速度信号的分析及应用

陆上地震勘探中多采用速度型检波器接收,随着单点高密度地震勘探的开展,加速度型检波器也被日趋广泛的应用.这两种检波器接收的地震信号具有不同的响应特征,在地震勘探中经常会遇到这样的情况:两个相邻区块分别应用速度型检波器和加速度型检波器接收,需要将这两个区块的地震资料进行连片处理,两类检波器接收资料如何处理拼接?本文在理论上...     

基于L1范数正则化的强震动加速度记录基线漂移识别方法

本文提出了一种基于L₁范数正则化的基线校正新方法,即以拟合速度时程误差最小为目标,以基线漂移本身尽可能小为约束条件,经过凸优化多次迭代自动求解出满足条件的基线漂移,避免了人为选取基线漂移分段次数和基线漂移起止时刻的主观干扰;随后利用该方法对多组加入了基线漂移噪声模型的强震动加速度记录进行验证。结果表明:本文方法对于识别和处理单段式、两段式和多段式的基线漂移噪声具有普适性,能敏锐地捕捉到速度时程发生漂移的趋势（斜率变化）,无需预先设定加速度基线漂移模型也可有效地识别出多种基线漂移噪声的起止位置和漂移程度;地震记录事前部分对本文方法处理结果影响较大,当记录事前部分足够长时（如20 s）,识别基线漂移噪声的准确性较高,位移时程可以较好地与原始位移匹配;而对于发生漂移的速度时程,本文方法可以不受地震事前部分长短的干扰,甚至在加速度记录出现明显丢头现象时,也能很好地实现峰值速度和整个速度时程的恢复。      

利用测震台网记录获得加速度波形的方法研究

研究了从测震台网速度记录获得高质量加速度波形的方法，并以天津蓟县台安装的CTSI-EDAS24速度型甚宽带地震仪和EST-Q4128型强。震仪对同一地震记录的处理分析为例，对计算步骤和处理方法进行了详细论述。处理结果的对比分析表明，该方法简单有效，拓宽了数字测震台网波形记录的服务应用范围。     

二级近似加速度法的精度研究

详细介绍了二级近似加速度法的推导思路,从理论上可以看出它有三阶精度。通过在MATLAB上运行编制的程序,实现了二级近似加速度法在结构动力时程分析中的应用。在单自由度体系和多自由度体系中输入十条地震波后发现:在步长取相同值的情况下,本文方法绝大部分的平均相对误差要小于Wilson-θ法。也就是说要达到相同的精度,二级近似加速度法需要迭代的次数更少,因此收敛速度更快。另外,理论上精度高的算法不一定在任何情况下都比精度较低的算法表现好,算法的精度与步长大小、荷载复杂程度、振幅衰减率和周期延长率都有关系。以上研究为在实际工程应用中选取高精度的逐步积分算法提供参考。     

轨道交通地下结构抗震设计相关反应加速度法分析

通过梳理轨道交通地下结构抗震设计流程,明确抗震设计方法选择的原则和依据。在阐明反应加速度法基本原理基础上,引出土层地震反应分析的一维等效线性化法,并对影响土层地震反应计算结果关键参数进行讨论。针对一维土层地震反应得到的加速度时程提出合理拟合抛物线型二阶基线方程,可以消除加速度时程长周期随机分量引起的漂移问题,经自然积分可以得到消除基线漂移的位移时程;同时阐明数值分析软件Origin Pro有效解决积分得到位移时程的基线漂移问题并得到合理位移分布的途径和方法。以北京地铁3号线体育中心站为例,详细说明反应加速度法相关各个技术环节实现的方法和结果,并指出反应加速度法或位移法所依据的土层地震反应分析和位移时程的确定具有较强专业性,应做专项咨询分析工作;只有一维土层地震反应分析获得的加速度反应谱及时程客观合理,有限元计算所需相应地震动水平的等效剪切模量才可信;积分得到的位移时程需要有效消除基线漂移影响。只有上述相关结果真实客观可信,有限元计算结果才能模拟真实的土层-地下结构地震反应。     

Hi-net速度微分与KiK-net 加速度对比研究

首先介绍了日本防灾科学技术研究所Hi-net和KiK-net台网布设情况和数据格式, 然后利用Hi-net和KiK-net共同记录到的282次M_j≥5.0、 震源深度≤100 km的地震, 分析了Hi-net速度微分与KiK-net加速度对数峰值比、 对数反应谱比的分布特征及其随震级、 距离的变化关系, 讨论了速度微分结果在幅值和频谱两方面的不确定性. 结果表明, 数字型速度记录微分与观测加速度无论是峰值还是频谱均存在一定差异, 不能将其直接用作加速度. 考虑到对数峰值比和对数反应谱比在不同震级档、 距离档存在一定规律, 因此对速度微分结果的峰值和特定周期的反应谱除以一定的系数, 可以降低数字型速度记录数值微分造成的不确定性. 另外, 也可采用概率的形式描述这种不确定性.      

电性源时域地空电磁数据小波去噪方法研究

基于飞艇的时间域地空电磁探测系统,具有勘探深度大、效率高、空间分辨率高、飞行控制容易等优势.但在低空飞行测量过程中,飞艇飞行高度、航迹、姿态等受风向、大气气流、地形、地面局部温度场变化等影响而发生变化,导致固定在艇囊前端的接收线圈发生运动,切割大地磁场,产生了电磁噪声、运动噪声、基线漂移等,从而影响电磁数据的电阻率成像质量.因此,研究地空电磁信号中多种噪声的去除方法,对数据的反演解释非常重要.由于地空电磁信号中有效信号频带与部分噪声频带相重叠,使用传统滤波或消噪方法具有一定局限性.因此,本文提出一种综合小波去噪法:根据地空电磁信号的特点,采用sym8小波基;基于小波多分辨率分析原理,利用小波高尺度近似分量估计基线漂移,以校正电磁数据中的基线;基于小波阈值收缩原理,采用5层小波分解、极小极大阈值配合硬收缩函数的消噪方法,来压制数据中的其余噪声.最后,通过异常环模型的理论响应和实测数据进行算法的验证,结果表明这种综合消噪法对多种噪声均有很好的抑制作用,是一种实用有效的时间域地空电磁数据消噪方法.     

下辽河地区典型土层地震反应时域和频域方法对比

为了解决一维频域等效线性化方法在计算下辽河地区深覆盖场地地震反应时不够准确这一问题,本文采用一维时域非线性计算程序DEEPSOIL对该地区典型土层地震反应进行计算,并将结果进行对比分析。研究结果表明,在大震情况下,时域非线性方法有效地避免了等效线性化方法加速度峰值不合理和特征周期值偏高的现象。用时域非线性方法计算该类型场地大震情况,结果更加合理。     

地震波时域数值优化研究及应用

将最小二乘拟合法与单自由度地震动力反应递归法相结合来解决地震观测和人工模拟地震波过程中速度、位移的基线漂移问题。首先以3次多项式来拟合加速度的均值线(一次优化);再对一次优化后的积分速度、位移时程仍存在的长周期基线波动问题,运用单自由度地震动力反应递归法进行二次优化。文中通过3个数值算例体现出优化算法的优越性,并将优化后的地震波加速度时程应用到江坪河水电站溢洪道控制段三维有限元动力计算分析中。结果表明,该算法消除了积分基线漂移影响,具有较好的可行性、数值稳定性和易操作性。     

Comparative study of methods for WHPA delineation

Human activities, whether agricultural, industrial, commercial, or domestic, can contribute to ground water quality deterioration. In order to protect the ground water exploited by a production well, it is essential to develop a good knowledge of the flow system and to adequately delineate the area surrounding the well within which potential contamination sources should be managed. Many methods have been developed to delineate such a wellhead protection area (WHPA). The integration of more information on the geologic and hydrogeologic characteristics of the study area increases the precision of any given WHPA delineation method. From a practical point of view, the WHPA delineation methods allowing the simplest and least expensive integration of the available information should be favored. This paper presents a comparative study in which nine different WHPA delineation methods were applied to a well and a spring in an unconfined granular aquifer and to a well in a confined highly fractured rock aquifer. These methods range from simple approaches to complex computer models. Hydrogeological mapping and numerical modeling with MODFLOW-MODPATH were used as reference methods to respectively compare the delineation of the zone of contribution and the zone of travel obtained from the various WHPA methods. Although applied to simple ground water flow systems, these methods provided a relatively wide range of results. To allow a realistic delineation of the WHPA in aquifers of variable geometry, a WHPA delineation method should ensure a water balance and include observed or calculated regional flow characteristics.     

新疆测震台网常用地震定位方法对比

选取2009年新疆测震台网记录的49个ML≥3.0地震,选用相同地震台及相同震相到时数据,分别采用单纯形、Loc Sat和Hypo Sat定位方法重新定位,从定位残差和震中位置对各定位效果进行对比,结果表明:对地震台站包围好的浅源地震,3种定位方法均适合;对地震台站包围不好的浅源地震,Loc Sat定位方法效果较好;对深源地震,Hypo Sat定位方法效果较好。     

基于磁异常的边界特征增强方法对比研究

基于磁异常进行场源边界识别（如断裂划分）是磁法勘探解释工作的重要内容.由于受到斜磁化、场源埋深、异常叠加以及噪声等多种因素的影响,基于磁异常直接进行场源的边界识别往往难以准确识别出场源体的边界,所以,人们研究了各种场源边界特征增强的方法技术,以便于进行场源边界的识别工作.近年来,国内外出现了很多新的边界特征增强方法,但有些方法的边界特征增强效果与已有方法相近,有的方法效果有待深化检验,存在验证方法的理论模型过于简单,未全面细致地分析出它们的优缺点等问题.针对上述情况,本文运用多种复杂、贴近实际的理论模型,深入对比分析了包括解析信号模法和倾斜角法等在内的15种具有代表性的边界增强方法,分析了它们在不同磁化方向、不同场源埋深、不同场源形态、异常叠加和噪声干扰等多种因素影响下的边界增强效果,重点归纳总结出它们的优缺点和适用条件,以为实际应用时的方法选择提供参考.通过模型实验,我们认为解析信号模垂向导数法、总水平导数法、解析信号模倾斜角法是在多种因素影响下,适用性较强、应用效果较好的三种方法.     

结构-地基动力相互作用时域数值计算模型研究

完全在时域数值分析范畴内，本文对结构一地基动力相互作用系统运动方程进行了深入推导，给出了统一的基本表达形式，简化可获得目前应用的各类主要时域模型。其中，基于结构一地基交界面的位移协调条件及作用力与反作用力平衡方程，推导了动力相互作用分析子结构法模式的时域基本方程。从结构的一般动力平衡方程出发，推导了相互作用直接法模式的基本平衡方程，并基于有限元模型对两类模式间的等价性条件进行了理论验证。     

粘弹性人工边界单元及地震动输入方法比较研究

本文引用一致粘弹性边界的概念,推导了与一致粘弹性边界等效的粘弹性边界单元,得到了粘弹性边界单元的刚度矩阵和阻尼矩阵。通过对比粘弹性边界单元阻尼系数不同取值的计算精度,给出了阻尼系数推荐取值。在输入地震动时,采用一种基于局部人工边界的子结构输入方法,实现了和波动法相同的输入效果,并且避免了复杂的应力计算和荷载作用方向判断等问题,应用更加方便。采用自由场的算例,比较了人工边界和不同输入方式的组合在SV波垂直入射时的模拟精度。为了说明边界单元的变形对计算结果的影响,提出了使用底边界输入位移幅值u_max和边界单元宽度b的比值ε=u_max/b作为变形指标,调节边界单元边长尺寸。通过算例给出了ε的推荐取值。最后,选取合适的ε后建立一个圆形孔洞散射场地模型,对散射场地模型的模拟结果验证了粘弹性边界单元和子结构输入方式应用于散射场地时仍具有较高精度。     

Comparative study of monthly inflow prediction methods for the Three Gorges Reservoir

Due to the complexity of influencing factors and the limitation of existing scientific knowledge, current monthly inflow prediction accuracy is unable to meet the requirements of various water users yet. A flow time series is usually considered as a combination of quasi-periodic signals contaminated by noise, so prediction accuracy can be improved by data preprocess. Singular spectrum analysis (SSA), as an efficient preprocessing method, is used to decompose the original inflow series into filtered series and noises. Current application of SSA only selects filtered series as model input without considering noises. This paper attempts to prove that noise may contain hydrological information and it cannot be ignored, a new method that considerers both filtered and noises series is proposed. Support vector machine (SVM), genetic programming (GP), and seasonal autoregressive (SAR) are chosen as the prediction models. Four criteria are selected to evaluate the prediction model performance: Nash–Sutcliffe efficiency, Water Balance efficiency, relative error of annual average maximum (RE_max) monthly flow and relative error of annual average minimum (RE_min) monthly flow. The monthly inflow data of Three Gorges Reservoir is analyzed as a case study. Main results are as following: (1) coupling with the SSA, the performance of the SVM and GP models experience a significant increase in predicting the inflow series. However, there is no significant positive change in the performance of SAR (1) models. (2) After considering noises, both modified SSA-SVM and modified SSA-GP models perform better than SSA-SVM and SSA-GP models. Results of this study indicated that the data preprocess method SSA can significantly improve prediction precision of SVM and GP models, and also proved that noises series still contains some information and has an important influence on model performance.     

碰撞非相干散射理论谱宏观法和微观法的比较研究

非相干散射理论谱是理解非相干散射雷达探测的理论基础,其求解过程分为微观法和宏观法.在考虑碰撞不考虑磁场的条件下,本文使用这两种方法对理论谱分别进行求解,给出了关键求解过程,并对等离子体的归一化导纳和极化率以及非相干散射的微分散射截面和谱密度函数进行分析,得到了它们各自之间的数学关系,概括性分析了两种方法在理论选择、最终结论及多种因素下求解的异同点.

     

能力谱方法在梁桥抗震性能评估中的比较研究

本文在阐述了能力谱方法的基本原理和实施步骤的基础上,比较了五种不同的改进能力谱方法在计算原理和实施步骤上的差异,并对它们的特点进行了剖析。然后,用这五种能力谱方法分别对9个中短周期的梁桥纵桥向的简化模型进行6条地震波下目标位移的估计,并以非线性时程分析结果为标准,比较了这五种方法的计算精度。结果显示,前三个短周期体系方法的误差离散性比较大,周期大于0．65s后的误差基本稳定在±30％以内,使用非弹性反应谱的方法计算结果误差在±30％以内的个数多于对应使用弹性反应谱的方法,此外,精度较好的两条波,对应反应谱加速度峰值较小,且附近加速度变化较平缓。