瑞雷波勘探理論及其應(yīng)用

內(nèi)容概要

本書是一部理論與實踐緊密結(jié)合的學(xué)術(shù)專著。本書系統(tǒng)、深入地介紹了瑞雷波勘探理論及其應(yīng)用，力圖概括國內(nèi)外在這一學(xué)術(shù)領(lǐng)域的最新研究成果，力求使讀者能較快掌握和應(yīng)用這一先進(jìn)的地球物理勘探方法。全書共7章，主要內(nèi)容包括：瑞雷波勘探國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及進(jìn)展、瑞雷波頻散曲線快速正演模擬、瑞雷波地震波場特征分析、瑞雷波頻散曲線的提取、瑞雷波頻散曲線的反演、瑞雷波實際工程應(yīng)用、瑞雷波勘探今后發(fā)展方向展望。　　本書可供瑞雷波勘探、地震勘探、地球物理學(xué)和最優(yōu)化控制等領(lǐng)域從事科研、教學(xué)和工程勘察的高校師牛及工程科研人員參考。

作者簡介

宋先海，男，漢族，1973年11月生，吉林東遼人，中共黨員，博士，高級工程師，湖北省巖石力學(xué)與工程學(xué)會會員，中國巖石力學(xué)與工程學(xué)會會員。美國勘探地球物理學(xué)會SEG（Society 0f Exploration and Geophysics）會員，國際近表面地球物理重要專業(yè)雜志《Near Surface Geophysics》（SCI檢索）特邀審稿人。1998年6月畢業(yè)于中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）應(yīng)用地球物理系.獲學(xué)士學(xué)位.通過國家英語六級：同年考取應(yīng)用地球物理系碩士研究生，2001年6月畢業(yè)獲碩士學(xué)位：2005年考入中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）地球物理與空間信息學(xué)院全日制博士研究生.2008年6月畢業(yè)獲博士學(xué)位。目前主要研究方向為地震面波理論及地球物理非線性反演。
　　自2005年攻讀博士學(xué)位以來，以第一作者公開發(fā)表學(xué)術(shù)論文12篇。其中.在國際巖土動力學(xué)與地震工程領(lǐng)域重要專業(yè)雜志《Soil Dynamics and Earthquake Engineering》、國際應(yīng)用地球物理學(xué)領(lǐng)域重要專業(yè)雜志《Joumal of Applied Geophysics》和國際計算機(jī)與地球科學(xué)領(lǐng)域重要專業(yè)雜志《Computers & Geosciences》上公開發(fā)表了4篇國際SCI（光盤版）檢索學(xué)術(shù)論文（均為第一作者.且為通訊作者）：以第一作者公開發(fā)表國際會議論文5篇（EI／ISTP檢索）；以第一作者公開發(fā)表全國核心期刊論文3篇。
　　自2005年攻讀博士學(xué)位以來，曾獲得11次學(xué)術(shù)獎勵。其中，2005～2007年連續(xù)三屆獲中國地質(zhì)大學(xué)地空學(xué)院博士研究生學(xué)術(shù)論文報告會院一等獎；2006～2007年連續(xù)兩屆獲中國地質(zhì)大學(xué)博士研究生學(xué)術(shù)論文報告會校特等獎；2006年獲中國地質(zhì)大學(xué)“研究生科技創(chuàng)新獎學(xué)金”；2007年獲中國石油集團(tuán)“中國石油獎學(xué)金”；2008年分別獲中國地質(zhì)大學(xué)“優(yōu)秀研究生獎”和“優(yōu)秀畢業(yè)研究生獎”。博士學(xué)位論文《基于模式識別算法的高頻瑞雷波頻散曲線非線性反演研究》分別獲2008年中國地質(zhì)大學(xué)“優(yōu)秀博士學(xué)位論文獎”和2009年“湖北省優(yōu)秀博士學(xué)位論文獎”。
自2005年攻讀博士學(xué)位以來，主持或參加完成了多項國家級和省部級科研項目。其中，作為主要研究人員，參加了國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃（973計劃）第一子題研究1項（項目編號：2006CB202401，研究經(jīng)費80.07J元，2006～2011年）；作為項目負(fù)責(zé)人，主持完成了中央級公益性科研院所博士啟動基金項目1項（項目編號：YJJ0905／AQ01.研究經(jīng)費10.0；5元，2009年）：作為項目負(fù)責(zé)人，正在主持完成中央級公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費重點基金項目1項{項目編號：YWF0906，研究經(jīng)費64.3；5元.2009～2011年）；作為項目負(fù)責(zé)人，正在主持完成中央級公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費面上基金項目1項（項目編號：CKSF2010009，研究經(jīng)費45.0；5元，2010～2011年）：作為專題項目負(fù)責(zé)人，正在主持完成水利部公益性行業(yè)科研專項基金項目第三子題1項（項目編號：201101028，研究經(jīng)費100.0；5元，2011～2013年）。

書籍目錄

序前言第1章 緒論　1.1 引言　1.2 瑞雷波勘探國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及進(jìn)展　　1.2.1 瑞雷波傳播基本特性研究　　1.2.2 瑞雷波頻散曲線正演模擬研究　　1.2.3 瑞雷波地震波場正演模擬研究　　1.2.4 瑞雷波野外資料采集技術(shù)研究　　1.2.5 瑞雷波頻散曲線提取技術(shù)研究　　1.2.6 瑞雷波頻散曲線反演技術(shù)研究　　1.2.7 瑞雷波實際工程應(yīng)用技術(shù)研究　1.3 本書的組織結(jié)構(gòu)體系　參考文獻(xiàn)第2章 瑞雷波頻散曲線快速正演模擬　2.1 引言　2.2 多模式瑞雷波頻散曲線快速矢量傳遞算法　　2.2.1 軸對稱柱面瑞雷波的頻散方程　　2.2.2 層狀介質(zhì)中瑞雷波快速矢量傳遞算法　2.3 高頻數(shù)值穩(wěn)定性分析　　2.3.1 高頻數(shù)值精度丟失問題　　2.3.2 高頻數(shù)值溢出問題　2.4 多模式瑞雷波頻散曲線的疊加計算　　2.4.1 穩(wěn)態(tài)法和瞬態(tài)法震源函數(shù)的描述　　2.4.2 穩(wěn)態(tài)激振情況下各模式的位移應(yīng)力及能量計算　　2.4.3 瞬態(tài)激振情況下各模式的位移應(yīng)力計算　　2.4.4 多模式瑞雷波頻散曲線的疊加計算　2.5 多模式瑞雷波疊加耦合機(jī)理　　2.5.1 遞增型地質(zhì)模型　　2.5.2 含低速軟夾層地質(zhì)模型　　2.5.3 含高速硬夾層地質(zhì)模型　　2.5.4 多模式瑞雷波疊加耦合機(jī)理研究的意義　參考文獻(xiàn)第3章 瑞雷波地震波場特征分析　3.1 引言　3.2 彈性波動方程交錯網(wǎng)格高階有限差分　　3.2.1 二維彈性波動方程　　3.2.2 初始條件及震源函數(shù)　　3.2.3 交錯網(wǎng)格時間上2M階差分近似　　3.2.4 空間導(dǎo)數(shù)的2N階差分精度展開式　　3.2.5 交錯網(wǎng)格高階有限差分格式　3.3 高階有限差分方程的穩(wěn)定性及邊界條件　　3.3.1 高階有限差分方程的穩(wěn)定性條件　　3.3.2 自由表面邊界條件的處理　　3.3.3 吸收邊界條件的處理　3.4 多模式瑞雷波地震波場特征　　3.4.1 遞增型地質(zhì)模型　　3.4.2 含低速軟夾層地質(zhì)模型　　3.4.3 含高速硬夾層地質(zhì)模型　　3.4.4 瑞雷波地震波場特征研究的意義　參考文獻(xiàn)第4章 瑞雷波頻散曲線的提取　4.1 引言　4.2 傾斜疊加變換算法　　4.2.1 傳統(tǒng)傾斜疊加變換算法　　4.2.2 傾斜疊加變換算法的改進(jìn)　　4.2.3 傾斜疊加變換算法在計算機(jī)上的實現(xiàn)　4.3 頻率波數(shù)變換算法　　4.3.1 瑞雷波地震記錄二維傅里葉變換　　4.3.2 瑞雷波頻散曲線的提取　4.4 相移法　　4.4.1 相位譜和振幅譜的產(chǎn)生　　4.4.2 瑞雷波頻散能量譜的產(chǎn)生　4.5 拉冬變換算法　　4.5.1 傳統(tǒng)拉冬變換算法　　4.5.2 最小二乘拉冬變換算法　　4.5.3 高分辨率線性拉冬變換算法　參考文獻(xiàn)第5章 瑞雷波頻散曲線的反演　5.1 引言　5.2 模式識別算法基本原理　　5.2.1 基本概念和定理　　5.2.2 模式識別算法基本原理及實現(xiàn)過程　5.3 模式識別算法實施過程中的關(guān)鍵技術(shù)問題　　5.3.1 初始網(wǎng)格步長和模式的選取　　5.3.2 擴(kuò)展因子和收縮因子的選取　　5.3.3 完全預(yù)測與完全識別策略的執(zhí)行　　5.3.4 迭代終止標(biāo)準(zhǔn)　5.4 模式識別算法數(shù)值仿真測試　　5.4.1 函數(shù)Rastrigin數(shù)值仿真測試　　5.4.2 其他典型函數(shù)數(shù)值仿真測試　5.5 理論模型試算　　5.5.1 兩層模型　　5.5.2 四層模型　　5.5.3 五層模型　5.6 算法抗噪能力測試　　5.6.1 兩層模型　　5.6.2 四層模型　　5.6.3 五層模型　5.7 瑞雷波反演的幾個重要方面對算法的影響　　5.7.1 頻帶范圍對算法的影響　　5.7.2 縱波速度和密度中的誤差對算法的影響　　5.7.3 頻點數(shù)和初始模型對算法的影響　　5.7.4 層數(shù)和層厚度對算法的影響　5.8 與其他非線性全局優(yōu)化算法的對比　　5.8.1 與遺傳算法的對比　　5.8.2 與模擬退火算法的對比　5.9 多模式瑞雷波聯(lián)合反演　　5.9.1 多模式瑞雷波敏感性分析　　5.9.2 多模式瑞雷波聯(lián)合反演　參考文獻(xiàn)第6章 瑞雷波實際工程應(yīng)用　6.1 引言　6.2 一維橫波速度剖面的反演　　6.2.1 瑞雷波頻散曲線的提取　　6.2.2 瑞雷波頻散曲線的反演　6.3 二維橫波速度剖面的產(chǎn)生　　6.3.1 多炮瑞雷波頻散曲線提取　　6.3.2 二維橫波速度剖面的產(chǎn)生　6.4 基于疊加頻散曲線的多模式瑞雷波反演　　6.4.1 多模式瑞雷波疊加頻散曲線的提取　　6.4.2 基于基階波頻散曲線的反演　　6.4.3 基于疊加頻散曲線的反演第7章 回顧與展望　7.1 引言　7.2 本書完成的主要研究工作回顧　7.3 瑞雷波勘探今后發(fā)展方向展望附錄A 典型數(shù)值仿真測試函數(shù)附錄B 數(shù)值仿真測試函數(shù)源程序代碼

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