层状介质

摘要： 探地雷达具有探测速度快、穿透能力强、分辨率高的特点,是一种有效的无损探测技术,在市政建设、交通、安防等领域有着广泛的应用需求。在探地雷达中分层介质参数反演是地下目标成像与检测识别的必要步骤。本文提出了一种基于曲线拟合的层状介质参数反演算法。首先基于B-scan数据中的反射波曲线拟合,结合电磁波垂直入射模型,获取地下介质的均方根速度,通过Dix公式,反演得到分层介质相对介电常数与层厚信息。最后,通过有限差分时域(FDTD)仿真软件对本文所提的层状介质参数反演算法的准确性和有效性进行了验证。

摘要： 根据层状介质表面上电磁场分量表达式,通过电场水平分量视电阻率定义的方式,利用快速汉克尔变换研究了垂直磁偶极源频率电磁测深的一维正演,绘制了一维层状介质不同电性断面的电场水平分量视电阻率与频率间的关系曲线。分析各条曲线得出:由于非平面波效应,电场水平分量视电阻率在低频端严重偏离真电阻率,在高频端逐渐趋近表层真电阻率。

摘要： 探地雷达因其无损性与高效性,逐渐成为道路检测、地下勘探等领域的有效探测手段,而探地雷达的传统厚度反演算法存在无法有效检测分层介质厚度、相对介电常数等参数的问题,具有较大的多层介质参数反演误差.因此,本文提出了一种基于遗传算法的层状介质参数反演算法.算法从时域角度出发,结合共中心点方法,设计了基于遗传算法的优化模型,反演地下层状介质结构的参数信息.通过实验仿真,本文所提方法可以应用于地下多层介质,较为准确的反演出层状介质参数信息.

摘要： 在地球物理勘探中,均匀层状介质电磁场解析表达式含有汉克尔积分,其核函数为0阶和1阶Bessel函数,随着其宗量的增大,Bessel函数呈现出快速振荡和慢衰减的特性,由此造成汉克尔积分难以高效、高精度计算,特别是高频和大收发距情况下难度更大.针对这个问题,提出一种高效、高精度的直接积分方法(Direct integration method),其基本思想是Bessel函数可以在两个区间并分别用不同的多项式展开,每一区间的汉克尔积分可离散为多个单元积分之和,每个单元被积函数可采用三次样条插值函数表示,由此可求得单元积分的解析解,通过叠加,从而求得汉克尔积分的数值解.在此基础上,利用均匀全空间电偶极子电磁场的解析解,正确选取积分范围并合理剖分积分单元.数值解与解析解的对比表明该算法正确可靠.与数字滤波类算法的计算结果对比表明,该算法广泛适用于不同频率和不同收发距条件下电磁场的计算,具有较强的普适性.

摘要： 灌砂基础加固法在沉管隧道基础处理中应用广泛,然而复杂的施工现场及施工过程中的噪音会对监测产生干扰,故准确的灌砂实时监测方法一直是工程界所关心的重要课题.以多层层状介质中的弹性波传播特性为基础,通过对沉管隧道底板灌砂的全尺寸模型试验进行验证,建立基于弹性波频谱特性的无损监测方法.针对沉管隧道底板的水平层状介质模型,获得下部介质变化前后的弹性波响应波形数据,并对其进行波形频谱分析;同时在数据处理时,设定结构注砂变化前后的主频变化范围为滤波频带,进行滤波,降低施工噪音及复杂施工现场的干扰,从而通过工况变化前后的频谱响应差值进行施工进度实时评价.在理论研究的基础上,通过运用可视化窗口的观测结果与频谱监测结果的对比验证,建立响应频谱能量差与砂盘扩散半径、砂盘填充度的对应关系,采用可视化云图等手段,实时有效地监测基础施工的灌砂进度,为沉管隧道基础灌砂施工提供科学依据.

摘要： 灌砂基础加固法在沉管隧道基础处理中应用广泛,然而复杂的施工现场及施工过程中的噪音会对监测产生干扰,故准确的灌砂实时监测方法一直是工程界所关心的重要课题。以多层层状介质中的弹性波传播特性为基础,通过对沉管隧道底板灌砂的全尺寸模型试验进行验证,建立基于弹性波频谱特性的无损监测方法。针对沉管隧道底板的水平层状介质模型,获得下部介质变化前后的弹性波响应波形数据,并对其进行波形频谱分析;同时在数据处理时,设定结构注砂变化前后的主频变化范围为滤波频带,进行滤波,降低施工噪音及复杂施工现场的干扰,从而通过工况变化前后的频谱响应差值进行施工进度实时评价。在理论研究的基础上,通过运用可视化窗口的观测结果与频谱监测结果的对比验证,建立响应频谱能量差与砂盘扩散半径、砂盘填充度的对应关系,采用可视化云图等手段,实时有效地监测基础施工的灌砂进度,为沉管隧道基础灌砂施工提供科学依据。

摘要： 针对陶瓷涂层-金属基-陶瓷涂层三明治结构的金属基体超声波无损检测的问题,根据超声在层状介质中的传播机理和声波控制方程,采用全局传递法并结合气-固界面与固-固界面处的应力和位移连续性的边界条件,建立了声波在陶瓷涂层-金属基体-陶瓷涂层三层介质中声传播频散特性的数学模型,研究了金属基体不同的物理性能参数对声波频散曲线影响.结果表明:在陶瓷涂层-金属基-陶瓷涂层三层层状介质中,当金属基体密度减小时,声波频散曲线整体上往右移动,且S0模态在整个频域内对金属基体密度变化较为敏感;当金属基体的厚度减小时,频散曲线整体上往右移动且整个频域内A0模态和S0模态对金属基体厚度变化较为敏感.另外,S0模态声波在介质中的水平应力在厚度方向上呈对称形式;而垂直应力在厚度方向上呈反对称形式;声波在介质中的水平位移和垂直位移在厚度方向上均呈对称形式.为选择合适模态的超声波和通过计算出某一厚度上的位移和应力检测陶瓷涂层-金属基-陶瓷涂层的金属基体物理性能及结构健康监测提供一定的理论基础.%Aiming to use ultrasonic nondestructive approach to test the metal matrix material of ceramic coating-metal matrix-ceramic coating sandwich structure, a mathematic model for acoustic propagation and dispersion through the three different media of the sandwich structure is built on the basis of the propagation mechanism and the control equation of wave in layered medium in combination with the global transfer matrix and the continuity of the stress and displacement boundary between gas and solid or solid and solid. The influence of metal matrix physical parameters on the dispersion curve is researched. The mathematical results show that the dispersive curves for the three-layer media move to the right due to the decrease of the metal matrix material's density or thickness. Modal S0is more sensitive to the change of the material density in the whole frequency domain, but both modals S0and A0are very sensitive to the change of the material thickness. In addition, the horizontal stress of S0modal wave is symmetrical along the direction of the medium thickness and the vertical stress is anti-symmetrical. The vertical and horizontal displacements of the wave are symmetrical along the direction of the medium thickness. These provide guidance for the choice of the proper wave modal and the use of the displacement and stress calculation for detecting the parameter change of the metal matrix of ceramic coating–matrix material–ceramic coating structure for itshealth monitoring.

摘要： 水力裂缝缝高控制是实现油气藏增产稳产的基本保证,因此,水力裂缝在岩性界面处的扩展力学行为需要进一步研究.本文基于线弹性断裂力学理论,分析原场应力作用下双层介质裂缝缝尖及岩层界面应力场,基于裂缝抗张及剪切破坏准则,建立考虑岩层抗张强度及界面摩擦性质时的穿透判别准则.

摘要： To avoid the root lost problem in the former methods,a new method of solving the eigenproblem of Rayleigh wave in multilayered viscoelastic medium.The reason of root-lost and pseudo-root phenomenon is analyzed.From this,a series of different initial imaginary parts are employed,and the roots whose imaginary part is larger than real part are omitted.A flowchart of solving the eigenproblem is presented based on this,and the eigenproblem of Rayleigh wave in multilayered viscoelastic medium in an example is successfully solved with the method.The results show that there is no root-lost and pseudo-root phenomenon when solving the eigenproblem with the method.In the eigenproblem of Rayleigh wave in multilayered viscoelastic medium,root-lost and pseudo-root phenomenon can be avoided by employing a series of different initial imaginary parts and omitting the roots whose imaginary part is larger than real part.%为解决黏弹性层状介质中瑞雷波本征值求解中的漏根问题,提出了一种新的求解方法.通过分析以往方法中漏根和多根的原因,提出采用一系列初值虚部进行搜根后将结果合并,并去掉虚部大于实部的根.由此给出了本征值求解的流程图,在实例计算中采用此方法成功求解了黏弹性层状介质中瑞雷波的本征值.结果表明,在利用该方法在求解过程中不存在漏根和多根问题.在黏弹性层状介质中瑞雷波的本征值求解时采用搜根初值加密并剔除虚部大于实部的根的方法可以有效避免漏根和多根问题.

摘要： 可控源音频大地电磁法(CSAMT)是一种以人工源为场源的探测地下介质的电性结构的频率域电磁法,具有信号稳定,抗干扰强,分辨率较高的特点.本文从Maxwell方程组出发,结合边界条件,推导出一维层状介质的电磁场的表达式,进行汉克尔变换,采用数值滤波的方法求解.根据卡尼亚视电阻率,计算不同层状介质的视电阻率,研究电磁场的近区、远区以及影响因素,以及简要分析对比其他学者为克服卡尼亚视电阻的局限性而提出的几种的视电阻率.

摘要： 本文运用仿真软件Wavenology,通过模拟月壤结构探测仪对月壤层状介质探测进行数值仿真,并对得到的多偏移距探地雷达数据进行处理得到其速度谱,为月壤分层结构介电常数的反演,为着陆器着陆后钻孔勘探提供实时的信息支持.

摘要： 在瞬变电磁法中,大定源回线是常用的工作装置之一.当偏移距为零时,其频率域瞬变响应表达式中只含有单一贝塞尔函数的积分,可利用快速汉克尔变换计算,较为简便.在偏移距不为零的情况下,水平层状介质中这种装置的瞬变电磁响应的垂直磁场分量计算表达式中含有双重贝塞尔函数的积分,与中心回线和重叠回线装置的瞬变电磁表达式是单一贝塞尔函数积分不同的是,因其贝塞尔函数互乘项存在强震荡性和慢衰减性,它的数值计算比较复杂,难以应用通常的数值积分算法.互乘项存在强震荡性和慢衰减性，它的数值计算比较复杂，难以应用通常的数值积分算法。这里将双重贝塞尔函数的积分区间[0，∞）分为[0，λO]、[λO，∞）两部分，利用贝塞尔函数的汉克尔函数表述式及后者的大宗量渐近特性，区间[λO，∞)的双重贝塞尔函数积分可被转化为Fourier正（余）弦变换，运用折线逼近法可对其进行数值计算；区间[0，λO]上的双重贝塞尔函数积分的计算可应用贝塞尔函数的导数关系式对[0，λ0]内的双重贝塞尔函数积分进行恒等变换，用差商近似导数，将其转化为对贝塞尔函数本身的积分，并且只需计算一次，计算效率可以得到明显提高(华军，2001)。求解出频率域电磁响应后，最后利用余弦变换滤波算法将频率域电磁响应转换为时间域瞬变电磁响应。

摘要： 面波近地表探测技术主要利用了两种特性,一是在层状介质中传播时的频散性质;二是面波传播速度与介质的物理力学性质的密切相关性.主要研究内容包括:1)实际资料频散曲线的提取;2)频散曲线的正演;3)实际频散曲线与理论模型频散曲线正演结果拟合,最终得到反演结果.瑞雷波是沿自由界面传播的面波，瑞雷波频散曲线的正演是频散特性研究以及面波勘探技术中重要的一项，主要内容是根据弹性波动理论建立起关于己知介质模型中瑞雷面波速度与波动频率以及其它弹性参数之间关系的隐式方程，由此了解特定介质模型中的瑞雷波的频散特征。对瑞雷波频散曲线正演方面的研究就体现在瑞雷波在各种不同介质下的特征方程的建立和其特征方程的求解两个方面。计算瑞雷波频散曲线的方法有两种:一种是传统的解析法，一种是数值法。

摘要： 针对循环动载作用下交通基础设施长期沉降,研究解决在移动条形荷载作用下层状介质动应力和循环加卸载条件下层状介质残余应力、永久应变与残余沉降计算2个基本问题.采用Fourier积分变换与递推矩阵方法,依据平面问题动力微分方程、边界条件与层间连续条件,推导得到移动条形荷载作用下的层状介质动应力解析解.考虑应力水平和应力路径的影响,提出新的永久应变经验公式,通过卸载条件下附加永久应变的弹性边值问题求解,获得循环动载作用下层状介质残余应力与长期沉降的表达式.针对3种不同路基半刚性基层沥青路面环道试验,研究路表残余长期沉降变化规律;通过实测值和预测值对比分析验证了本文方法的合理性和可靠性。

摘要： 电法勘探中人工源频率域类电磁方法由于种种优点而受到越来越多的关注，但其理论发展不完善，没有统一的正演解决方法。为了将人工源频率域电磁方法的正演问题统一起来并找到统一的解决方案，本文在所有方法的基础上抽象出同类的一维模型，并在此模型基础上进行推导得到了层状介质通用的电磁场计算方法，本文称其为层矩阵法。通过与各现有程序的计算结果对比表明，该方法能较好地适应于多种电磁方法的正演计算，值得进一步对其进行研究与发展。

摘要： 本文提出了一种频率域海洋CSEM电阻率垂直各向异性(VTI)反演方法。该方法利用高斯一牛顿法求解目标函数的极值问题。海洋可控源电磁场关于地下介质横向电阻率(rh)、垂向电阻率(rv)和地层厚度的偏导数(即灵敏度矩阵)是解析计算的，结合VTI介质横向电阻率与垂向电阻率的关系，将各向异性率融入到正则化因子选择中，实现了正则化因子的自适应选择。理论模型合成数据和实测资料反演算例表明，提出的反演方法能够较准确的重构海底围岩和基岩的各向异性电阻率以及高阻薄层的埋藏深度、厚度和其垂向电阻率。

摘要： 声学测井中,套管井问题一直是学者们研究的关注点.本文在高频入射情况下,把井孔-套管-水泥-地层近似为多层介质,以寻求弹性波在其中的传播信息.在进行声波在层状媒介中反射和折射的数值研究时,利用中间层固体对应的传递矩阵以及相邻层之间的边界条件,得到联系多层媒介系统上下界面处力学量的矩阵表达式.数值模拟表明频率的改变对折、反射系数的能量分布以及临界角都有影响.

摘要： 层状介质的能流守恒方程和Levinson 递归方程把表示主波的反射系数序列与包括主波和多次波的反射波场联系起来。二维情况下，Levinson 递归方程可发展为预测算子方程，通过李群算法求解预测算子微分方程，把预测算子可以表示为反射系数序列李代数积分的形式，再由能流守恒方程从预测算子到反射波场，从而达到从反射系数序列到反射波场的正演过程。通过能流守恒方程和二维谱分解，可以在已知反射波场情况下得到反射系数序列，消除反射波场中的多次波。

摘要： 本文对频率域无限长线源近区(过渡区)测深的理论基础进行了探索性研究。通过计算均匀半空间、层状介质等多个模型的线源响应进而定义并计算全区视电阻率，结果发现，频率域线源近区(过渡区)场中，利用水平电场、水平磁场、垂直磁场分别计算的全区视电阻率均能较好地反映地下电性结构的变化，这初步表明频率域线源近区(过渡区)测深是应该是可行的，但还有一些问题需要解决。

摘要： 本发明涉及一种研究水力裂缝在层状介质中扩展规律的平台及方法，通过注射部件持续向样品中注入含有荧光颗粒的液体，通过激光发射部件持续向样品施加激光，同时在水力裂缝与层理弱面相互作用的过程中，控制拍摄部件对样品的预设区域进行拍摄，得到多张散射图像，再对多张散射图像进行处理，即可确定水力裂缝与层理弱面的作用机理，进而能够完整记录水力裂缝与层理弱面作用的全过程，准确确定水力裂缝与层理弱面的作用机理。同时，利用该平台，在已知作用机理的情形下进行多次重复实验，即可获得水力裂缝的扩展规律判定准则，进而本发明提供的平台及方法能够明确水力裂缝与层理弱面作用机理及扩展规律判定准则，揭示物理机理和规律。

摘要： 本申请公开了一种层状介质下直流点源电位和电场处理方法和装置，包括：获取点源的三维坐标并根据所述点源所在的层状介质的位置定义上层和下层各地层，得到所述层状介质的模型，并对所述层状介质的模型进行三维网格剖分得到任意位置的参数；根据所述任意位置的参数建立所述任意位置的电场和电位方程；根据所述层状介质的各地层界面的电位和电流密度连续边界条件，将各地层电位和电场进行关联；以所述点源所在地层为基准，根据关联后的各地层电位和电场建立各个地层上界面和下界面的方程；对所述N个方程进行求解得到所述N个未知数的值；将所述N个未知数的值带入所述任意位置的电场和电位方程。通过本申请提高了计算效率，节约了计算资源。

摘要： 本发明提出一种计算水平层状介质中地震波射线平均速度的迭代方法，在水平层状各向同性连续介质勘探区钻孔，打到目标层；用地震测井方法确定水平层状介质的分层厚度和分层速度；布置纵测线，确定记录点的炮检距；通过迭代运算确定射线常数；用射线常数确定该射线平均速度。目前地震勘探中平均速度仅仅体现了随深度变化，没考虑平均速度在水平方向变化，导致在地震勘探中由于炮检距变化，勘探结果产生了误差，当炮检距较大时，往往会产生较大误差。本方法在炮检距确定的前提下，以射线常数为变量进行迭代运算，确定了射线常数后，就可以计算出确定在确定炮检距下的射线平均速度。该射线平均速度更接近于地震波真实传播速度，使得勘探结果更准确。

摘要： 本发明实施例提供一种基于传递矩阵法的沉陷区层状介质地基附加应力计算方法，方法包括：根据沉陷区中地基的岩性差异，将所述地基划分成多个层状介质，基于Boussinesq地基模型计算出所述多个层状介质中第一层介质的附加应力分量；根据应变势能守恒条件和竖向附加应力平衡条件，求解所述第二层介质的附加应力分量表达式中的系数，将所述系数带入所述附加应力分量表达式中，获取所述第二层介质的附加应力分量；基于传递矩阵方法，根据所述第二层介质的附加应力分量求解所述地基中除所述第一层介质和第二层介质以外的其他层介质的附加应力分量。本发明实施例更加符合实际情况，提高了附加应力计算的精确性和计算速度。

摘要： 本发明公开了一种层状介质中的变网格八角汇集射线追踪方法，属于射线追踪技术领域。模型参数化采用分块‑节点模型，走时计算采用八角汇集射线追踪方法，适应于复杂层状介质的走时计算。该方法既考虑了局部运算问题，也考虑了全局地震波传播问题，确保计算值是全局最小走时。同时该计算方法不采用扩展方阵方法进行计算，不需要从地震点处外推计算，也不需要搜索内侧正方形极小值。并利用均匀各向同性介质进行了精度和稳定性分析，表明计算方法和程序具有很高的精度和稳定性，对高速异常体，低速异常体、薄层、复杂层状介质实例进行了计算，均表明计算方法适用于层状介质的走时计算。

摘要： 本发明公开了一种计算水平层状介质中沿层面方向纵波的频散衰减的方法，包括以下步骤：建立周期性层状介质模型；设定边界条件；构建应力应变本构方程；得到孔隙压力的常微分方程；对常微分方程求解，得到孔隙压力的表达式，并解出水平方向应力；求出层状介质中的水平应力均值；基于水平方向应变和水平应力均值得到复变模量，利用复变模量求出水平方向纵波的频散与衰减。本发明通过在周期层状孔隙介质模型的左右两侧施加大小相等的位移，以弥补在施加相同大小的应力条件下，由于层状多孔介质相关物理性质的不同，导致的边界位移不连续的问题，并讨论纵波速度频散及能量衰减特征。

摘要： 本发明公开了一种计算水平层状介质中任意方向入射纵波的频散衰减的方法，包括以下步骤：建立周期性层状介质模型；设定周期性层状介质模型的刚度矩阵；计算刚度矩阵的各个参数；根据刚度矩阵计算任意入射角度下的纵波速度；根据纵波速度计算任意入射角度下纵波速度频散与衰减。本发明通过计算周期性层状介质模型的刚度矩阵来计算模型中纵波速度的变化，从而分析纵波在任意角度入射时速度频散及能量衰减特征。

摘要： 本申请公开了一种层状介质下直流点源电位和电场处理方法和装置，包括：获取点源的三维坐标并根据所述点源所在的层状介质的位置定义上层和下层各地层，得到所述层状介质的模型，并对所述层状介质的模型进行三维网格剖分得到任意位置的参数；根据所述任意位置的参数建立所述任意位置的电场和电位方程；根据所述层状介质的各地层界面的电位和电流密度连续边界条件，将各地层电位和电场进行关联；以所述点源所在地层为基准，根据关联后的各地层电位和电场建立各个地层上界面和下界面的方程；对所述N个方程进行求解得到所述N个未知数的值；将所述N个未知数的值带入所述任意位置的电场和电位方程。通过本申请提高了计算效率，节约了计算资源。

摘要： 本发明涉及一种研究水力裂缝在层状介质中扩展规律的平台及方法，通过注射部件持续向样品中注入含有荧光颗粒的液体，通过激光发射部件持续向样品施加激光，同时在水力裂缝与层理弱面相互作用的过程中，控制拍摄部件对样品的预设区域进行拍摄，得到多张散射图像，再对多张散射图像进行处理，即可确定水力裂缝与层理弱面的作用机理，进而能够完整记录水力裂缝与层理弱面作用的全过程，准确确定水力裂缝与层理弱面的作用机理。同时，利用该平台，在已知作用机理的情形下进行多次重复实验，即可获得水力裂缝的扩展规律判定准则，进而本发明提供的平台及方法能够明确水力裂缝与层理弱面作用机理及扩展规律判定准则，揭示物理机理和规律。

摘要： 本实用新型提供了一种层状介质盒及具有该层状介质盒的转环。该层状介质盒，该层状介质盒包括：立体框架；其中，所述立体框架为内部中空的框架结构，其中空位置自下至上依次叠放有若干层平行介质组件，用以感应磁场以吸附矿浆内的磁性物料。本实用新型通过立体框架形成框架结构，以实现平行介质组件的固定；通过叠放在立体框架内的若干层平行介质组件，感应磁场以吸附矿浆内的磁性物料；平行介质组件的叠放设置，减少了平行介质组件和立体框架之间的焊接量和穿丝量，解决了常规介质盒易变形的问题，同时提高了介质盒的生产效率。同时，焊接量较少，有效地减少了由于焊接产生的应力变化，提高了介质盒的稳定性。