隧道衬砌病害探地雷达三维正演模拟及工程验证 被引量：16

1

作者 舒志乐 刘新荣 +1 位作者 刘保县 王道良 《中国铁道科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期46-53,共8页

从Maxwell旋度方程出发,通过引入复介电常数和复磁导率,推导导电介质UPML吸收边界在考虑和不考虑磁损耗情况下各区的电场和磁场分量的时域差分公式。通过选取各区不同的匹配参数,建立模型区与UPML吸收边界电场和磁场分量的统一离散差分... 从Maxwell旋度方程出发,通过引入复介电常数和复磁导率,推导导电介质UPML吸收边界在考虑和不考虑磁损耗情况下各区的电场和磁场分量的时域差分公式。通过选取各区不同的匹配参数,建立模型区与UPML吸收边界电场和磁场分量的统一离散差分公式。用MATLAB语言编制基于UPML吸收边界的图像可视化的探地雷达三维正演模拟程序。正演模拟衬砌内方形空洞三维地电模型,揭示方形空洞在不同显示剖面上的图谱特征。单剖面的响应特征类似"平锅盖形",z方向切片图定出空洞的形状;反射界面呈强负相反射异常,在立体剖视图中,空洞角点位置产生了2个交叉的双曲线绕射波。将该方法应用于现场隧道衬砌质量的检测,并开孔验证。结果表明:不密实区反射界面多且不规则,同相轴错断、零乱、不连续的较强反射能量团块状异常;在z方向切片图上能清楚反映隧道衬砌密实程度,并且判译直观、准确。 展开更多

关键词 衬砌病害 探地雷达 导电介质 吸收边界 三维正演模拟 隧道

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时域多分辨率法在探地雷达三维正演模拟中的应用 被引量：10

2

作者 冯德山 戴前伟 瓮晶波 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期975-980,共6页

应用小波伽略金方法,对Maxwell的2个旋度方程进行离散化,导出DB2-MRTD算法的探地雷达3D差分公式、数值稳定性条件。在此基础上,开发探地雷达MRTD法正演模拟程序。所开发的对三维立方体小空洞体模型进行正演模拟。研究结果表明:采用该程... 应用小波伽略金方法,对Maxwell的2个旋度方程进行离散化,导出DB2-MRTD算法的探地雷达3D差分公式、数值稳定性条件。在此基础上,开发探地雷达MRTD法正演模拟程序。所开发的对三维立方体小空洞体模型进行正演模拟。研究结果表明:采用该程序极大地提高了运算速度,改善了三维探地雷达正演方法;相应的正演合成三维剖视图及切片图指示了立方体小空洞体的雷达波空间的三维响应特征;模拟结果表明,采用时域多分辨率法可提高探地雷达探测的可靠性、准确度。 展开更多

关键词 探地雷达 时域多分辨法 三维正演模拟 DB2小波基

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堤防隐患瞬变电磁三维正演模拟及分析 被引量：5

3

作者 周黎明 陈志学 +1 位作者 周华敏 付代光 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2019年第10期146-150,156,共6页

瞬变电磁法具有定位准确、探测深度大、不受地形起伏影响等优点,已经成为一种重要的地球物理勘测方式。为研究瞬变电磁法在堤防隐患探测中的应用,采用有限单元法对多种堤防隐患进行瞬变电磁三维正演模拟计算,通过对比三维正演计算结果... 瞬变电磁法具有定位准确、探测深度大、不受地形起伏影响等优点,已经成为一种重要的地球物理勘测方式。为研究瞬变电磁法在堤防隐患探测中的应用,采用有限单元法对多种堤防隐患进行瞬变电磁三维正演模拟计算,通过对比三维正演计算结果和野外实测数据反演结果可以发现瞬变电磁法对低阻体敏感,对不同形态的低阻异常体探测效果均较好,因此采用瞬变电磁法进行堤防隐患快速普查的研究思路是可行的。研究成果可为物探技术在堤防隐患探测中的应用提供参考。 展开更多

关键词 堤防隐患探测 瞬变电磁法 有限单元法 三维正演模拟 低阻体

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无砟轨道CA砂浆层病害探地雷达检测及三维正演模拟 被引量：15

4

作者 舒志乐 朱思宇 张华杰 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第7期1679-1685,共7页

无砟轨道在长期列车荷载与外部环境的作用下其结构中CA砂浆层会出现空洞、脱空等损伤病害,这些损伤病害对铁路运营的安全产生巨大了的威胁。因此,对无砟轨道CA砂浆层的病害的防治与检测显得尤为重要。通过对多种无损检测方法的比对择优... 无砟轨道在长期列车荷载与外部环境的作用下其结构中CA砂浆层会出现空洞、脱空等损伤病害,这些损伤病害对铁路运营的安全产生巨大了的威胁。因此,对无砟轨道CA砂浆层的病害的防治与检测显得尤为重要。通过对多种无损检测方法的比对择优,采用探地雷达的探测方式,基于时域有限差分法编制Matlab程序,对地电模型进行三维正演模拟,确定探地雷达技术的可行性,而后建立无砟轨道板物理模型,在CA砂浆层设置不同大小的空洞病害,并使用探地雷达对模型进行探测,验证技术的可行性。研究结果表明:轨道板中分布的钢筋网对无砟轨道CA砂浆层病害的检测有着不同程度的影响;设置正反探测路线,能够准确识别出处于钢筋网环境下的病害的位置;随着空洞直径的逐步缩小,空洞的信号特征成减弱趋势。 展开更多

关键词 无砟轨道CA砂浆层 探地雷达 三维正演模拟 病害探测 模型试验

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傅里叶有限差分法三维波动方程正演模拟 被引量：34

5

作者 张金海 王卫民 +1 位作者 赵连锋 姚振兴 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2007年第6期1854-1862,共9页

傅里叶有限差分(FFD)法兼有相位屏法和隐式有限差分法二者的优势,能够处理复杂地质构造中的波传播问题,但在三维情形下,算子的双向分裂会引起明显的方位各向异性误差.本文用Fourier变换计算双向分裂过程中的高阶交叉项,消除了方位各向... 傅里叶有限差分(FFD)法兼有相位屏法和隐式有限差分法二者的优势,能够处理复杂地质构造中的波传播问题,但在三维情形下,算子的双向分裂会引起明显的方位各向异性误差.本文用Fourier变换计算双向分裂过程中的高阶交叉项,消除了方位各向异性误差.该方法充分利用了FFD法在双域实现的算法结构,明显减少了由于引入误差校正所带来的计算量.将该方法应用于修改后的三维French模型的地震正演问题,并将得到的叠后记录、单炮记录同全波有限差分法的模拟结果进行对比,结果证实了该方法对一次反射波具有较高的模拟精度,在内存需求和计算效率方面则具有更大的优势. 展开更多

关键词 三维正演模拟 傅里叶有限差分 双向分裂 波动方程

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三维正交各向异性介质三分量高精度有限差分正演模拟 被引量：18

6

作者 张文生 宋海斌 《石油地球物理勘探》 EI CSCD 北大核心 2001年第4期422-432,共11页

三维各向异性正演模拟是研究各向异性介质中波场传播规律的重要方法。本文就三维正交各向异性介质给出了一种快速精确的有限差分正演方法。该方法采用了４阶精度的空间差分格式和２阶精度的时间差分格式，这既要提高了精度，也不增加过... 三维各向异性正演模拟是研究各向异性介质中波场传播规律的重要方法。本文就三维正交各向异性介质给出了一种快速精确的有限差分正演方法。该方法采用了４阶精度的空间差分格式和２阶精度的时间差分格式，这既要提高了精度，也不增加过多计算量；另外还结合通量校正法来克服数值频散，使计算能以较大的网络步长进行，在减少了计算量的同时，还提高了精度。对边界反射，文中提出了一种简单实用的三维各向异性吸收边界条件，易于编程，且吸收效果明显；对数值计算的稳定性问题也作了一般讨论。数值算例验证了本文方法的正确性和有效性，并表明它具有精度高和边界吸收明显的优点。该方法不但可以用来合成三维各向异性介质的共炮点记录、ＶＳＰ三分量记录及零偏移距地震记录，而且还适用于其他各种类型的波场正演。 展开更多

关键词 地震勘探 三维正演模拟 正交各向异性 有限差分法 通量校正法 三分量记录 零偏移距

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金属干扰环境下矿井瞬变电磁有限元正演模拟研究 被引量：1

7

作者 朱姣 姜志海 +3 位作者 殷长春 邱长凯 李毛飞 高兆丰 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期4578-4589,共12页

金属干扰一直以来都是影响矿井瞬变电磁探测数据可靠性的关键因素之一。不仅给数据解释带来误判、错判,甚至导致接收信号彻底无效,因此系统研究金属环境下的瞬变电磁响应特征至关重要。可采用三维矢量有限元法实现金属干扰环境下的瞬变... 金属干扰一直以来都是影响矿井瞬变电磁探测数据可靠性的关键因素之一。不仅给数据解释带来误判、错判,甚至导致接收信号彻底无效,因此系统研究金属环境下的瞬变电磁响应特征至关重要。可采用三维矢量有限元法实现金属干扰环境下的瞬变电磁正演模拟。利用精细化四面体网格对全空间计算区域进行空间离散,同时引入二阶后退欧拉时间离散格式,将直接求解器MUMPS用于线性方程的求解,最终获得高精度的数值解。在验证算法精度的基础上给出金属干扰环境下的矿井瞬变电磁响应,证明非结构有限元法对交界面电阻率差异巨大、磁导率参数较大的含金属模型依然能够进行较好的模拟。为系统分析金属干扰环境下瞬变电磁响应规律,设计切合实际尺寸的典型块状金属和金属工字钢模型。以精细化四面体网格拟合金属模型界面并提取数值模型的电磁扩散剖面,分析金属体与接收线圈距离及金属体尺寸对响应信号的影响。非结构有限元法数值模拟结果表明:巷道内金属的存在使得电磁场信号产生畸变,感应电动势曲线在晚延时产生异常高值。并且金属体尺寸越大、距离越近,则感应电动势响应幅值更大、影响范围越广,甚至淹没目标含水地质体的信号。可移动的块状金属与连续的工字钢在响应特征上具有相似的规律,因此在工程实践中可通过调整距离等方式对其处理。 展开更多

关键词 矿井瞬变电磁法 金属干扰 三维正演模拟 矢量有限元 全空间

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五极纵轴激电测深三维有限元正演模拟 被引量：3

8

作者 刘海飞 柳杰 +3 位作者 高寒 郭荣文 童孝忠 麻昌英 《吉林大学学报（地球科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期884-892,共9页

本文研究了五极纵轴激电测深三维有限元正演模拟方法。首先,从三个点电流源总电位的边值问题出发,导出了异常电位的边值问题,证明了与异常电位的边值问题对应的变分问题。然后,基于三维连续电性介质模型,推导了有限元法求解变分问题的... 本文研究了五极纵轴激电测深三维有限元正演模拟方法。首先,从三个点电流源总电位的边值问题出发,导出了异常电位的边值问题,证明了与异常电位的边值问题对应的变分问题。然后,基于三维连续电性介质模型,推导了有限元法求解变分问题的计算过程,编制了五极纵轴激电测深的三维模拟程序。最后,通过模拟水平层状介质模型的五极纵轴激电测深曲线,发现最大相对误差小于0.25%,耗费时间为18 s;从精度和效率的角度验证了算法和程序是正确的,为后续模拟复杂地电模型五极纵轴激电测深曲线、分析曲线异常特征规律以及开展反演工作奠定了基础。 展开更多

关键词 五极纵轴激电测深 三维有限元正演模拟 边值问题 变分问题 异常电位

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基于滤波算法的隧道全时域激发极化超前探测正演方法 被引量：1

9

作者 李志强 褚国安 +6 位作者 聂利超 裴文兵 郭一凡 周维 胡军 闫冰 邓朝阳 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期638-648,共11页

为进一步提高隧道全时域激发极化多参数超前探测的效果,采用滤波算法进行计算时间域等效电阻率,采用有限单元法进行计算,提出一种基于滤波算法的隧道全时域激发极化超前探测正演方法。该方法针对时间域Cole-Cole表达式计算收敛性差的问... 为进一步提高隧道全时域激发极化多参数超前探测的效果,采用滤波算法进行计算时间域等效电阻率,采用有限单元法进行计算,提出一种基于滤波算法的隧道全时域激发极化超前探测正演方法。该方法针对时间域Cole-Cole表达式计算收敛性差的问题,引入滤波算法进行时间域激发极化等效电阻率的计算,提高算法的收敛性;针对正演过程中大型矩阵求解影响计算效率的问题,引入OpenMP并行算法,实现隧道全时域激发极化超前探测正演的加速运算。最后,开展数值算例和物理模型试验。研究结果表明:该正演方法对异常体有敏感响应,且在加快正演速度具有显著优势。通过基于滤波算法的隧道全时域激发极化超前探测获得的观测数据与实际探测数据较为相符,这为基于全时域激发极化隧道超前探测提供了一种可行的正演算法。 展开更多

关键词 隧道超前地质预报 全时域激发极化 滤波算法 快速三维正演模拟 并行算法

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三维波动方程正演的三级并行加速 被引量：8

10

作者 唐佳 王凡 刘福烈 《石油地球物理勘探》 EI CSCD 北大核心 2016年第5期1049-1054,840,共6页

在常规并行方案的基础上,继续挖掘CPU计算潜力,从CPU指令级优化入手,借用CPU的矢量运算单元(VALU)和SSE指令集,实现了在一个指令周期内并行完成四个浮点数据运算,得到以下认识:1对有限差分类方法的波动方程正演而言,使用SSE指令集可以... 在常规并行方案的基础上,继续挖掘CPU计算潜力,从CPU指令级优化入手,借用CPU的矢量运算单元(VALU)和SSE指令集,实现了在一个指令周期内并行完成四个浮点数据运算,得到以下认识:1对有限差分类方法的波动方程正演而言,使用SSE指令集可以取得较好的加速效果,能够实现CPU的二次加速;2引入SSE后的加速比会随着正演模型数据量的增大而缓慢增大,但因其一次最多完成4个浮点型数据运算,理论加速比最大不会超过4;3SSE加速不需要额外增加硬件配置就可实现计算效率提升,加速成本低,有很广泛的适用性;4单机执行三级并行能够获得最佳的执行效率,多机间执行三级并行效率与机间数据传输网络速度有关。通过数值模拟实验发现,新的并行方案较常规并行方案在运算速度上有大幅提升,获得了明显的加速效果。 展开更多

关键词 三维波动方程正演模拟 并行计算 VALU加速 SSE指令集

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大地电磁三维交错网格有限差分数值模拟的并行计算研究 被引量：21

11

作者 李焱 胡祥云 +4 位作者 杨文采 魏文博 方慧 韩波 彭荣华 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2012年第12期4036-4043,共8页

为了更有效的提高大地电磁三维正演的计算速度,引入了并行处理技术.大地电磁三维交错网格有限差分数值模拟是按照不同频率来计算的,各频率之间求取电磁场值的过程是相互独立的.根据这一特点,可以将多个频率的计算任务平均划分为一个或... 为了更有效的提高大地电磁三维正演的计算速度,引入了并行处理技术.大地电磁三维交错网格有限差分数值模拟是按照不同频率来计算的,各频率之间求取电磁场值的过程是相互独立的.根据这一特点,可以将多个频率的计算任务平均划分为一个或者几个频率的计算子任务,分配到各个计算节点去并行执行,计算完成后将结果汇总.本文通过采用主从并行模式、分频并行计算的方案,在曙光TC5000A高性能并行平台上实现了基于MPI的大地电磁三维正演的并行计算.通过两个理论模型对实现的大地电磁三维正演并行算法进行试算,对比分析了多个节点机下程序的执行效率.测试结果表明,所实现的三维正演并行算法是正确的、高效的,为进一步的大地电磁三维反演并行算法研究奠定了重要基础. 展开更多

关键词 大地电磁 三维正演数值模拟 交错采样有限差分 并行算法 MPI

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近岸水下扇沉积样式及地震响应特征新认识 被引量：13

12

作者 雷蕾 韩宏伟 于景强 《石油地球物理勘探》 EI CSCD 北大核心 2019年第5期1151-1158,I0013,共9页

东营凹陷近岸水下扇内幕地震反射特征复杂,圈闭识别困难;并且对地层产状认识不足,导致油藏油水关系出现矛盾。为此,依据水槽沉积模拟实验分析近岸水下扇沉积样式,并通过三维正演模拟明确其地震响应特征。研究发现,多物源近岸水下扇可以... 东营凹陷近岸水下扇内幕地震反射特征复杂,圈闭识别困难;并且对地层产状认识不足,导致油藏油水关系出现矛盾。为此,依据水槽沉积模拟实验分析近岸水下扇沉积样式,并通过三维正演模拟明确其地震响应特征。研究发现,多物源近岸水下扇可以划分为扇根、扇中、扇端、扇间4种亚相,内幕存在有规律的微相变化,导致4种亚相存在不同类型的构造及岩性圈闭。不同相带的圈闭具有不同的地震响应特征,因此,建立了沿相带变化的地震响应特征量板以指导不同类型圈闭的识别。此外,正演模拟结果表明,由于扇体高速陷阱导致时间域地震资料中扇根出现上拉现象,地层真实产状存在回倾。该观点能合理解释油藏油水关系,为同类型近岸水下扇油气藏勘探提供借鉴。 展开更多

关键词 近岸水下扇 沉积样式 三维正演模拟 地震响应特征 高速陷阱

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面向目标与成像的海上多方位观测系统的评价与优化 被引量：2

13

作者 吕晓春 孙常新 +3 位作者 成景旺 李鹏 邹明俊 林泽进 《石油地球物理勘探》 EI CSCD 北大核心 2016年第1期13-20,251,共8页

针对南海深水区崎岖海底、陡坡带、断裂带和较大向斜、背斜构造下的地震成像模糊问题,开展面向目标照明和成像的多方位采集设计评价和优化研究。主要采用正演模拟、照明分析及偏移成像等多项技术对观测系统做精细评价和优化;综合考虑采... 针对南海深水区崎岖海底、陡坡带、断裂带和较大向斜、背斜构造下的地震成像模糊问题,开展面向目标照明和成像的多方位采集设计评价和优化研究。主要采用正演模拟、照明分析及偏移成像等多项技术对观测系统做精细评价和优化;综合考虑采集成本、施工难度、数据处理及成像效果等因素,认为沿0°、90°、120°和150°等4个方位的多方位观测系统为最佳;建立了一套完整、有效、适用于海上多方位观测系统评价的方法和流程,有利于实际海上复杂区地震数据采集。 展开更多

关键词 观测系统参数设计 多方位 面元属性分析 照明分析 三维正演模拟 偏移成像

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沉积体系非均质性对致密油气储集层控制及其定量评价方法 被引量：4

14

作者 黄秀 刘可禹 +1 位作者 吴松涛 桂丽黎 《矿物岩石地球化学通报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第1期61-69,2,共9页

以鄂尔多斯盆地延长组长8-长6致密储集层为例,采用地质统计数学(Levy Sim)和沉积地层正演模拟对沉积非均质性进行研究。结果表明,地质统计学Levy函数能够有效地表征非均质性参数,不仅可以表征油藏尺度(岩心、露头和测井曲线尺度),而且... 以鄂尔多斯盆地延长组长8-长6致密储集层为例,采用地质统计数学(Levy Sim)和沉积地层正演模拟对沉积非均质性进行研究。结果表明,地质统计学Levy函数能够有效地表征非均质性参数,不仅可以表征油藏尺度(岩心、露头和测井曲线尺度),而且也可以有效刻画岩石微观尺度的非均质性。而三维正演地层模拟方法 Sedsim则能够有效地模拟浅水三角洲砂体的空间展布。沉积地层正演模拟与非传统地质统计学相结合,能够更真实地定量刻画不同尺度的沉积非均质性,该方法不仅有效地解决了不同尺度沉积储集层、烃源岩及盖层非均质性定量表征的难题,而且为非常规油气成藏研究提供了新思路与新的定量评价方法。 展开更多

关键词 沉积非均质性 浅水三角洲 鄂尔多斯盆地 地质统计学 三维定量正演模拟

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基于时移高密度电法的堤防隐患探测技术 被引量：19

15

作者 孙卫民 孙大利 +2 位作者 李文忠 齐彦福 孙乃泉 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2019年第10期157-160,184,共5页

为实现隐患险情的快速定位、预警,在对堤防隐患探测方法总结的基础上,介绍了时移探测技术的发展历程;从观测方法、数据采集与处理、反演成像、异常评判方法上对时移高密度电法的工作原理进行了阐述;通过构建数字模型对洞穴和渗漏2种常... 为实现隐患险情的快速定位、预警,在对堤防隐患探测方法总结的基础上,介绍了时移探测技术的发展历程;从观测方法、数据采集与处理、反演成像、异常评判方法上对时移高密度电法的工作原理进行了阐述;通过构建数字模型对洞穴和渗漏2种常见堤防隐患开展三维正演数值模拟分析,研究了时移高密度电法在堤防隐患探测技术上的有效性;结合堤防工程实例对时移高密度电法动态探测技术开展了方法技术示范验证;针对堤防线路长和隐患具隐蔽性、突变性、持续性及低可探性,从观测系统、反演成像技术角度评估了时移探测技术在隐患险情灾变动态探测中的可能性。结果表明时移高密度电法在堤防隐患探测方面是可行的。 展开更多

关键词 堤坝隐患 时移高密度电法 反演成像技术 动态探测 三维正演数值模拟

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