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华北岩溶陷落柱突水的水文地质及力学基础

煤炭学报 2004年第2期29卷 182-185页

作者：尹尚先武强王尚旭华北科技学院安全科学技术研究所北京101601 中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院北京100083 石油大学中国石油天然气集团公司物探重点实验室北京100083

为了有效预测、预防岩溶陷落柱突水,通过实际资料的水文地质背景分析,以及"厚壁筒"力学模型的模拟,研究了突水形成的基本条件.研究表明,陷落柱的充水受多种条件和因素的控制和影响,适当的水文地质基础是其突水的必要条件,但真正形成突... 详细信息

为了有效预测、预防岩溶陷落柱突水,通过实际资料的水文地质背景分析,以及"厚壁筒"力学模型的模拟,研究了突水形成的基本条件.研究表明,陷落柱的充水受多种条件和因素的控制和影响,适当的水文地质基础是其突水的必要条件,但真正形成突水还必须满足突水的充分条件,即达到或超过力学临界状态,这就决定了绝大部分华北岩溶陷落柱并不充水,一般也形不成突水.

关键词：岩溶陷落柱突水水文地质厚壁筒模型充分必要条件

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陷落柱突水模式及理论判据

岩石力学与工程学报 2004年第6期23卷 964-968页

作者：尹尚先王尚旭武强石油大学中国石油天然气集团公司(CNPC)物探重点实验室中国矿业大学资源系北京100083

不论岩体结构如何,地下水总是寻找采掘小区域内的构造软弱带,突破其中的关键部位(层),而形成突水。大量防治水实践和理论证实,突水通道一般呈横截面积有限、形状各异、类似陷落柱的柱体管道,因此,可以将煤矿突水‘柱体突水通道’设想为... 详细信息

不论岩体结构如何,地下水总是寻找采掘小区域内的构造软弱带,突破其中的关键部位(层),而形成突水。大量防治水实践和理论证实,突水通道一般呈横截面积有限、形状各异、类似陷落柱的柱体管道,因此,可以将煤矿突水‘柱体突水通道’设想为力学中的‘厚壁筒’,其顶底板突水类似‘筒盖’破坏失稳,煤柱侧壁突水则与‘筒壁’破坏失稳相似,而突水通道中的地下水压力和围岩地应力即为厚壁筒的内外压力;以‘柱体突水通道’和‘厚壁筒’的完全吻合为基础,将突水通道概化为‘柱体突水通道’统一模式,并建立其‘厚壁筒’力学模型。在利用模型进行突水条件分析时,应用结构分析的剪切破坏理论方法,并对其中的力学条件和推导过程作了适当简化,由地下水压力突破构造软弱带内关键层时的极限平衡状态,得到了简单实用的突水理论判据,可以有效预测突水部位及突水与否,指导防治水工作。范各庄2171综采工作面特大突水模型的建立及突水理论判别的实际计算表明,‘柱体突水通道’突水模式概化准确,‘厚壁筒’力学模型切实可行,突水理论判据正确,且切合实际。

关键词：陷落柱突水模式采矿工程柱体突水通道厚壁筒模型地下水

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基于经验模态分解的属性优化方法

石油地球物理勘探 2013年第1期48卷 121-127,1页

作者：陈伟王尚旭啜晓宇中国石油大学(北京)地球物理与信息工程学院北京昌平102249 中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室北京昌平102249

本文提出了一种基于经验模态分解的属性优化新方法,其具体步骤为:首先对某一种地震属性的各个列向量分别进行经验模态分解,得到各个列向量的固有模态分量组;其次分别对每一组固有模态分量的各个分量的权重进行归一化,并将前若干分量分... 详细信息

本文提出了一种基于经验模态分解的属性优化新方法,其具体步骤为:首先对某一种地震属性的各个列向量分别进行经验模态分解,得到各个列向量的固有模态分量组;其次分别对每一组固有模态分量的各个分量的权重进行归一化,并将前若干分量分别乘以相应的归一化权重系数后再线性相加得到新的列向量,进而构成优化后的属性矩阵;然后对其他几种参与优化的属性也实行前面两个步骤,分别得到相应的新的地震属性矩阵;最后将得到的新地震属性矩阵进行线性叠加,得到优化后的地震属性矩阵。将经验模态分解方法和主成分分析方法分别应用于相同的实际资料,试验证明前者在保证运行效率的情况下能用更少的主成分(固有模态分量)刻画出更多的原始属性信息,并且提高了原始属性剖面的分辨率。

关键词：主成分分析(PCA) 经验模态分解(EMD) 属性优化固有模态分量(IMF)

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华北煤矿区岩溶陷落柱特征及成因探讨

岩石力学与工程学报 2004年第1期23卷 120-123页

作者：尹尚先武强王尚旭石油大学中国石油天然气集团公司(CNPC)物探重点实验室北京100083 中国矿业大学(北京校区)资源系北京100083

岩溶陷落柱是中国北方型石炭二迭纪煤田的一种特殊隐伏垂向构造,广泛分布于20个煤田45个煤矿区。通过对华北煤矿区岩溶陷落柱内部物质特征和外部形态特征的综合分析,认为适当的岩溶及地质构造是岩溶陷落柱形成的基本要素,其形成过程是... 详细信息

岩溶陷落柱是中国北方型石炭二迭纪煤田的一种特殊隐伏垂向构造,广泛分布于20个煤田45个煤矿区。通过对华北煤矿区岩溶陷落柱内部物质特征和外部形态特征的综合分析,认为适当的岩溶及地质构造是岩溶陷落柱形成的基本要素,其形成过程是多种因素影响的复杂动力地质过程。以奥灰岩层中岩溶发育为基础,地下水的强烈交替为条件,岩体自重重力、地应力集中以及溶洞内的真空负压三重作用为动力,经过迅速垮落、溶蚀、搬运、塌陷、冒落等周而复始的过程,分阶段逐步形成陷落柱。向斜轴部的岩层底面受张拉破碎为‘倒楔形’岩块,背斜轴部岩层底面受压破碎为‘正楔形’岩块。在重力作用下向斜轴部有利于岩块整体下移形成陷落柱,从力学上解释了‘华北地区岩溶陷落柱集中发育多在向斜褶曲部位而不是背斜轴部’这一基本规律。

关键词：工程地质陷落柱楔形力学分析华北煤矿区岩溶发育

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基于反射界面自动拾取的AVA反演方法研究

地球物理学报 2017年第3期60卷 1132-1142页

作者：骆春妹袁三一王尚旭中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室北京102249 中国石油大学(北京)CNPC物探重点实验室北京102249 中国石油大学(北京)地球物理与信息工程学院北京102249

本文将逐点匹配滤波思想应用于叠前AVA反演,提出了一种反射界面自动拾取方法,从而将叠前非线性反演问题转化为两步线性反演进行求解.首先基于逐点计算的方式获取每个采样点对应的残差值,然后在残差曲线上自动拾取波谷以定位反射界面,最... 详细信息

本文将逐点匹配滤波思想应用于叠前AVA反演,提出了一种反射界面自动拾取方法,从而将叠前非线性反演问题转化为两步线性反演进行求解.首先基于逐点计算的方式获取每个采样点对应的残差值,然后在残差曲线上自动拾取波谷以定位反射界面,最后在频率域采用最小二乘反演对叠前参数进行更准确的估计.相比于传统的同时估计反射界面位置和幅值的非线性反演方法,该方法不需要关于参数的个数、分布等先验假设,并且具有运算速度快、求解稳定的优点.模型试验以及实际地震资料处理验证了该方法的有效性.

关键词： AVA反演匹配滤波最小二乘反演

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利用组合质量矩阵压制数值频散

石油地球物理勘探 2008年第3期43卷 318-320,370,23页

作者：薛东川王尚旭中国石油大学(北京)CNPC物探重点实验室北京市昌平区府学路18号102249

波动方程数值模拟一直受到频散效应的影响。利用有限元模拟声波方程时,协调质量矩阵和集中质量矩阵对频散误差起着相反的作用:协调质量矩阵使频散误差领先于真实信号,而集中质量矩阵使频散误差落后于真实信号。因此利用两种质量矩阵的... 详细信息

波动方程数值模拟一直受到频散效应的影响。利用有限元模拟声波方程时,协调质量矩阵和集中质量矩阵对频散误差起着相反的作用:协调质量矩阵使频散误差领先于真实信号,而集中质量矩阵使频散误差落后于真实信号。因此利用两种质量矩阵的线性组合能有效压制数值频散。速度对组合系数的影响很小,在2500～4000m/s范围内,最优组合系数均约为0.5。这种压制数值频散的方法,具有不增加额外计算量且不导致算法复杂的特点,能够适应变速模型。

关键词：数值频散协调质量矩阵集中质量矩阵有限元波动方程网格精度

模拟退火法和遗传算法联合优化技术及在反演解释中的应用

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煤炭学报 2004年第1期29卷 70-73页

作者：张绍红王尚旭宁书年石油大学资源与信息学院北京102249 中国矿业大学北京校区机电工程学院北京100083

结合遗传算法和模拟退火法逃逸局部极值,应用全局寻优的非线性优化算法,改进了传统基于梯度法的局部搜索算法的缺陷.同时,为了改进全局搜索法计算时间长的缺点而加快了收敛速度,在全局搜索法找到全局极值所在的山谷时,改用共轭梯度法快... 详细信息

结合遗传算法和模拟退火法逃逸局部极值,应用全局寻优的非线性优化算法,改进了传统基于梯度法的局部搜索算法的缺陷.同时,为了改进全局搜索法计算时间长的缺点而加快了收敛速度,在全局搜索法找到全局极值所在的山谷时,改用共轭梯度法快速到达谷底.运用笔者研究的方法对张集煤田的实际资料进行了反演处理,取得了比较好的结果.

关键词：模拟退火遗传算法优化目标函数非线性

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起伏地表二阶弹性波方程差分策略稳定性分析

石油物探 2013年第5期52卷 457-463,441页

作者：唐文王尚旭袁三一西安石油大学地球科学与工程学院陕西西安710065 中国石油大学(北京)CNPC物探重点实验室北京102249

采用坐标变换的思想将起伏地表情况的曲线网格变换成水平地表情况的矩形网格,推导出了变换后的二阶弹性波动方程,研究了基于坐标变换的起伏地表二阶弹性波场有限差分数值模拟方法。重点针对起伏地表变换成水平地表后的3种不同特点的自... 详细信息

采用坐标变换的思想将起伏地表情况的曲线网格变换成水平地表情况的矩形网格,推导出了变换后的二阶弹性波动方程,研究了基于坐标变换的起伏地表二阶弹性波场有限差分数值模拟方法。重点针对起伏地表变换成水平地表后的3种不同特点的自由边界条件,包括隐式、单边伪节点和混合自由地表边界条件的处理,并给出了具体的差分格式。数值模拟结果表明,起伏地表二阶弹性波方程模拟方法是有效可行的,但不同的地表处理方法对模拟结果有不同的影响。在这3种自由地表处理方法中,隐式的自由地表边界条件有最好的稳定性。

关键词：起伏地表二阶弹性波方程有限差分法边界条件稳定性

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油气储层界面波传播规律研究

工程力学 2009年第6期26卷 212-219页

作者：尹尚先王尚旭魏建新狄帮让华北科技学院安全工程学院中国石油大学中国石油天然气集团公司(CNPC)物探重点实验室

有效模量理论仅对宏观连续变化的不均匀体有效,如果出现不连续界面,仍用有效模量理论研究波传播规律会导致失真或错误。实验表明,表征不连续界面性质的柔度系数对弹性波传播的影响较大。针对油气储层介质内部界面弹性波传播规律进行了... 详细信息

有效模量理论仅对宏观连续变化的不均匀体有效,如果出现不连续界面,仍用有效模量理论研究波传播规律会导致失真或错误。实验表明,表征不连续界面性质的柔度系数对弹性波传播的影响较大。针对油气储层介质内部界面弹性波传播规律进行了理论分析,推导了诸如弹簧模型、麦克斯韦模型的反射系数与透射系数,得出了柔度系数与反射、透射、能量损耗、全反射等的相关变化规律。

关键词：油气储层柔度系数弹簧模型麦克斯韦模型波动规律