湖南省自然科学基金(09JJ3084)
- 作品数：19 被引量：180H指数：8
- 相关作者：冯德山戴前伟余凯张彬陈德鹏更多>>
- 相关机构：中南大学黄河水利委员会勘测规划设计研究院教育部更多>>
- 发文基金：湖南省自然科学基金国家自然科学基金国家教育部博士点基金更多>>
- 相关领域：天文地球建筑科学更多>>
- 磁异常共轭元反演解释法研究被引量：2
- 2011年
- 对磁异常共轭元反演解释法进行研究。该方法利用磁异常共轭元建立共轭三角形,通过共轭点拟合实现磁异常反演解释。该方法先求解磁源体部分几何要素,再结合磁异常的平面特征,通过校正解释,给出异常体的其他几何参数(走向长度、下延长度和倾角)及磁场参数。模型试验及实例检验结果表明:该方法具有较好的求解速度和反演精度。
- 晏月平戴前伟蔡家雄鲁光银
- 瑞雷波数值模拟中的数值频散校正策略及实例分析被引量：7
- 2012年
- 为寻求快速、高精度的瑞雷波数值模拟方法,将常用于流体动力学中的通量校正传输技术(FCT)与交错网格有限差分方法相结合,对浅层各向同性弹性介质进行包括瑞雷面波和体波在内的全波场模拟。模拟结果表明:该方法有效地压制了粗网格条件下的数值频散现象,并保留了真实的波场振荡,特别是层状介质中瑞雷波的频散特征被凸显;在同一精度下,该方法与细化网格方法相比,计算效率提高1.3倍。
- 丰赟周竹生沙椿
- 关键词：瑞雷波数值模拟有限差分法交错网格数值频散
- 基于UPML边界条件的交替方向隐式有限差分法GPR全波场数值模拟被引量：25
- 2010年
- 交替方向隐式差分(ADI FDTD)法突破了Courand-Friedrich-Levy(CFL)条件的约束,具有无条件稳定的特点;而单轴各向异性完全匹配层(UPML)边界条件具有宽频带吸收特性,不需要对电场和磁场进行分裂,迭代公式简单,便于编程的特点.综合两者优势,本文提出了基于UPML边界条件的ADI-FDTD探地雷达数值模拟算法,通过对3个二维Maxwell方程进行离散化,推导了GPR波的ADI-FDTD及其UPML边界条件的两个子时间步的迭代差分公式,并分别给出了详细计算步骤.在此基础上,开发了相应的模拟程序,应用该程序对两个GPR模型进行了正演模拟,得到了两个正演模型的wiggle图、扫描图与全波场快照.通过分析这些雷达剖面图与波场快照,可以了解雷达波形在空间中的传播过程及变化规律,有助于雷达资料更可靠、更准确的解释.模拟结果表明,基于UPML边界条件的ADI-FDTD算法可取较大的时间步长,消除了截断边界处的强反射,能对简单与复杂GPR模型进行快速、高效模拟.
- 冯德山陈承申戴前伟
- 关键词：探地雷达数值模拟
- 基于三角形剖分的复杂GPR模型有限元法正演模拟被引量：10
- 2012年
- 针对基于矩形网格剖分的时域有限差分法(FDTD)和有限单元法(FEM),对于物性参数分布复杂或几何特征不规则的模型适应性差的问题,从雷达波所满足的Maxwell方程出发,推导探地雷达(GPR)有限元波动方程,通过采用三角形网格剖分和线性插值基函数,在满足时间步长与空间网格差分稳定性前提下,应用Galerkin有限单元法求解GPR波波动方程;同时为消除FEM进行GPR正演模拟时来自截断边界处的超强反射,采用透射边界条件把GPR波在截断边界处的反射波透射出去,进而压制来自截断边界处的反射波。然后,编制GPR有限元正演模拟的Matlab程序。应用该程序分别对起伏分界面、"V"字形2个复杂地电模型进行FEM正演模拟,得到基于三角形网格剖分的FEM正演模拟GPR剖面图,并把该正演模拟剖面图与常规的基于矩形剖分的FEM正演模拟剖面图进行对比,结果表明:基于三角形剖分的FEM对于复杂GPR模型的物性参数分界面拟合更好,其模拟所得的正演剖面与实际模型更相符,具有更高的模拟精度,更有利于指导雷达剖面的数据解译。
- 戴前伟王洪华冯德山陈德鹏
- 关键词：探地雷达三角剖分
- 探地雷达及EH4对钼矿采空区的综合探测被引量：17
- 2010年
- 采空区严重威胁着地面建筑物和矿山的安全,对采空区探测方法的研究有着重大的现实意义.本文探讨了探地雷达及EH-4电导率成像法对某露天钼矿采空区探测的方法技术及其应用效果.探地雷达对浅层地段不仅有很高的探测精度和高分辨率,能达到对浅部采空区的精确定位.EH-4电导率成像系统的探测深度大,通过电阻率断面图的局部异常体,可以直观的来判断采空区的位置从而查明深部采空区,结合二者对采空区进行综合探测.
- 戴前伟余凯冯德山张彬
- 关键词：采空区探地雷达EH-4
- 井地电位法中变物性参数异常响应的模拟与分析被引量：3
- 2010年
- 为了研究地下异常体几何及物性参数变化对井地电位法地表响应的影响规律,对垂直线源激励下的变物性参数地下异常体,采用三维有限单元法进行了正演模拟。经模拟结果表明,在浅部时异常形态清晰,随深度的增加,异常响应的形态变得模糊;地表异常响应对厚度反应不灵敏;对水平规模大小变化反应非常灵敏。这些规律将对油气田剩余油分布和注水推进前沿的确定,以及井地电位仪器分辨率的设计提供指导作用,并为井地电位法反演成像奠定相关基础。
- 马捷冯德山刘海飞陈德鹏
- 关键词：井地电法有限单元法三维模拟
- 基于单轴各向异性完全匹配层边界条件的ADI-FDTD三维GPR全波场正演被引量：8
- 2011年
- 基于交替方向隐式差分(ADI-FDTD)法突破了CFL稳定性条件的约束,具有无条件稳定性的特点,而单轴各向异性完全匹配层(UPML)边界条件具有宽频带吸收特性、不需要对电场和磁场进行分裂、迭代公式简单、便于编程的特点,提出基于UPML边界条件的ADI-FDTD三维探地雷达数值模拟算法;通过对三维Maxwell方程进行离散化,推导GPR波的ADI-FDTD及其UPML边界条件2个子时间步的迭代差分公式,以及计算步骤。开发ADI-FDTD三维模拟程序,并对三维复杂GPR模型进行正演模拟,分析该模型的剖面图、切片图及不同时刻6个分量的全波场快照。研究结果表明:由全波场快照可以了解雷达波形在空间中的传播过程及变化规律,有助于对雷达资料进行更可靠、更准确的解释;基于UPML边界条件的ADI-FDTD算法消除了截断边界处的强反射,能对三维复杂的GPR模型进行快速、高效模拟。
- 冯德山谢源
- 关键词：探地雷达正演
- 基于经验模态分解的低信噪比探地雷达数据处理被引量：19
- 2012年
- 阐述经验模态分解原理及复信号分析理论,着重讨论EMD分解应满足的条件及具体分解过程。应用EMD方法对单道GPR数据及GPR正演加噪剖面分别进行分解,得到从高至低不同频率范围的本征模态函数GPR图。然后,以湖南长沙黑麋峰抽水蓄能电站进厂交通隧洞实测GPR剖面为例,首先对该剖面进行EMD分解去除部分噪声,再利用Hilbert变换求取GPR剖面复信号,并提取瞬时振幅、瞬时相位、瞬时频率3个参数,绘制出相互独立的瞬时参数剖面图。研究结果表明:EMD分解对于低信噪比GPR数据具有较强的适应性,把EMD分解应用于含噪的雷达信号,并结合GPR复信号分析技术得到的"三瞬"信息,避免了使用单一时距剖面分析所造成的解释偏差,可以较好地实现对低信噪比GPR数据的噪声去除,突出雷达剖面中异常体特征,达到提高GPR信号分析效果及解释精度的目的。
- 冯德山戴前伟余凯
- 关键词：探地雷达经验模态分解
- 基于二维高密度电阻率勘探数据的三维反演及应用被引量：23
- 2012年
- 针对目前高密度电阻率法所采用的数据处理方法主要是把地质结构体视为二度体进行二维处理,从而二维数据资料处理结果只是一种近似解释,其计算精度与反演效果达不到精确反演的要求,设计一种典型的地质体模型,利用有限单元法进行正演计算,对含有高斯随机误差的各测线二维正演数据分别进行高密度电阻率法二维、三维反演,对比二维和三维的反演结果。最后在广东某场地采用高密度电阻率法对岩层划分,利用二维勘探的数据进行二、三维反演。研究结果表明:三维反演受高斯随机误差的影响更小,反演结果与实际地质模型更接近;三维反演在岩层划分中更能凸显岩层分界面区域,岩层的空间分布及岩层、覆盖层的整体连续性能更真实地体现,与钻探结果吻合程度更好。
- 戴前伟肖波冯德山刘海飞王鹏飞
- 关键词：高密度电阻率法数值模拟二维反演三维反演
- 基于混合边界条件的有限单元法GPR正演模拟被引量：35
- 2012年
- 从Maxwell方程组出发,推导了探地雷达(GPR)有限元波动方程.阐述了透射边界条件和Sarma边界条件的原理,推导了这两种边界条件的理论公式;通过在衰减层内加入过渡带优化了Sarma边界条件的加载方法,压制了介质区和衰减层交界面处的人为反射.考虑到透射边界条件与Sarma边界条件不同的理论机制,提出了一种结合透射边界条件和Sarma边界条件的混合边界条件,它利用Sarma边界条件对到达边界区域的GPR波能量衰减功能和透射边界对GPR波能量的透射功能,使GPR波经过Sarma边界条件的衰减吸收后,再通过透射边界条件将剩余能量透射出去,集成了二者的优势.并以二维均匀模型中的中心脉冲激励源方式为例,通过Matlab程序实现,以GPR的全波场快照的直观方式,对比了有、无边界条件及不同边界条件对人工截断边界的处理效果,说明了该混合边界条件对到达截断边界处的GPR波的处理优于单一边界条件.最后,以基于混合边界条件的有限单元法对两个典型的GPR地电模型进行了正演模拟,指导了GPR数据处理与工程实践.
- 冯德山陈承申王洪华
- 关键词：探地雷达有限单元法混合边界条件正演模拟
