Joint analysis of Rayleigh-wave dispersion curves and diffuse-field HVSR for site characterization: The case of El Ejido town (SE Spain)
El Ejido镇位于西班牙地震活跃区的一个深沉积盆地之上，这促使人们对其地震反应特征进行研究。为此，在扩散场假设（DFA）下，通过瑞利波波频散曲线的联合反演和环境噪声（HVSR）水平-垂直谱比的全波场模拟，得到了横波速度模型。结合空间自相关调查（SPAC）与阵列孔径的几百米和HVSR显示低频峰值允许表征深层地面功能下至三叠纪基岩。占主导地位的时期，在镇范围从0.8到2.3秒，增长向东南部，在较高的频率很少有次峰。通过岩土工程勘察、多道表面波分析（MASW）和小孔径阵列SPAC分析，对浅层结构进行了探测。由此产生的模型支持一般分类的地面作为硬土。
2019-02-27 physics.geo-ph
Simulation of underground gravity gradients from stochastic seismic fields
我们提出的结果从有限元模拟地震位移场和重力梯度产生的这些领域。位移场采用平面波模型，三维各向同性随机场和二维基本瑞利场构成。平面波模型提供了一个精确的表示从遥远的源稳定的领域。地下重力梯度计算为空腔内自由试验质量的加速度。在第三代引力波探测器的重力梯度噪声减法的背景下，讨论了结果。相对于模拟网格的密度的误差分析导致推导出一个改进的地震检波器放置在一个3D阵列内，这将在实践中用于监测地震场。
2009-09-18 gr-qc physics.geo-ph
Role of nanophotonics in the birth of seismic megastructures
三十年前光子晶体的发现，结合等离子体和超材料的研究进展，激发了十倍尺度超表面的概念，创造了地震超材料，用于增强对表面（Love和Rayleigh）和体（剪切和压力）弹性动力波的控制。坐标变换、有效介质和Floquet-Bloch理论等强大的数学工具已经彻底改变了纳米光子学，可以用土木工程和物理学的语言来翻译。对由埋在土壤中的单元制成的地震异向介质的实验表明，上述工具使得在地震扰动期间土壤-结构相互作用的复杂现象的新颖描述成为可能。但是这些概念已经转向更未来的概念，并且为结构性土壤开发的相同概念现在用于检查被视为巨型结构（如亚临界）中的表面共振器的建筑物的影响。但这种对未来的展望不应使我们忘记古代人民的遗产。事实上，我们最终指出了隐形斗篷设计和一些古老的巨型建筑之间的惊人相似之处，如古老的高卢罗马剧院和圆形剧场。
2019-04-09 physics.geo-ph physics.optics
Efficient Upside-Down Rayleigh-Marchenko Imaging through Self-Supervised Focusing Function Estimation
针对倒置瑞利-马尔琴科（UD-RM）成像中聚焦函数估计计算成本高的问题，提出基于U-Net的自监督方法，用少量预计算样本训练后直接预测全区域聚焦函数，在保证成像质量的同时大幅降低计算量，经合成数据和Volve油田实际数据验证有效。
2025-07-29 physics.geo-ph
Locally resonant metasurfaces for shear waves in granular media
在这篇文章中，水平偏振横波穿越局部共振超颖表面在松散颗粒介质的物理进行了实验和数值研究。超表面由嵌入在二氧化硅微珠中的亚波长水平机械谐振器的布置组成。超表面支持由谐振器的平移模式引起的频率可调整的衰减区。实验和数值结果表明，超颖表面不仅后向散射的能量的一部分，但也重新定向的谐振器下面的波前导致相当大的振幅衰减在表层，当所有的谐振器具有相似的谐振频率。当使用以所谓的分级设计布置的谐振器时，出现更复杂的画面，例如，其中谐振频率在整个超颖表面上增加/减小。与在双层介质中传播的Love波不同，位于超颖表面的剪切波不会转换为体波。虽然从表面发生脱离，但颗粒介质的深度相关的速度分布防止模式转换，再次将水平偏振的剪切波转向表面。我们的实验和数值研究的结果允许了解的动态波传播在垂直不均匀的土壤中嵌入的共振超材料，因此，是必不可少的，以改善地面振动和地震波遏制工程设备的设计。
2019-12-02 physics.app-ph physics.geo-ph
SW1D: A Python package for seismic surface wave solutions in 1-D elastic media
Indian Institute of Science Education and Research Pune（印度科学教育研究学院普纳分校）
本文介绍SW1D，一个用于一维弹性介质中计算瑞利和洛夫波频散曲线及合成地震图的Python软件包，通过传播矩阵法求解表面波特征值问题，并经严格验证和基准测试，定位于Python地震学工具生态系统中。
2026-10-02 physics.geo-ph
The role of seismic metamaterials on soil dynamics
电磁超材料的某些性质已被翻译，使用一些波的类比，以表面地震波控制在米级的沉积土壤结构。2012年在法国城市格勒诺布尔附近进行了两次大规模实验[Brule等人，PRL 112，133901，2014]和Lyon [Brule等人，Sci. Rep. 7，18066，2017]已经证实了这种方法的有用性及其对土-结构相互作用的潜在影响。在这里，我们提出了一个新的视角在里昂附近的现场实验，它揭示了能源走廊的地震透镜。我们进一步介绍了时间调制地震超材料的概念，基于威利斯方程的有效模型的基础上。作为第一个应用程序，我们建议，环境地震噪声时间调制结构性土壤，可以被视为移动介质。本着同样的精神，提出了一种利用环境地震噪声的模拟地震计算机的设计。远程地震计算机之间传输的地震信号可以帮助形成物联网。我们还记得，古罗马的剧院和树木森林是大尺度结构的例子，它们的行为方式类似于电磁超材料：隐形斗篷和彩虹。因此，地震超材料不仅可以用于屏蔽、透镜化和掩盖潜在有害的瑞利波，而且它们在能量收集和使用环境地震噪声的类似计算中也具有潜在的应用，这为通过天然或人工土壤结构进行地震能量收集开辟了新的前景。
2019-12-30 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph physics.geo-ph
Control of Rayleigh-like waves in thick plate Willis metamaterials
我们探讨的相互作用的弹性波传播板（与土壤参数）结构与混凝土柱埋在土壤中。柱子直径2 m，深度30 m，板厚50 m。我们研究的频率范围为5至10 Hz，瑞利波波长小于板的厚度。该频率范围与地震工程学中特别感兴趣的频率范围兼容。本文证明，两个地震斗篷的配置允许与瑞利表面波相关的弹性动力学能量的前所未有的流动。第一个斗篷设计的灵感来自于薄板理论框架内理想斗篷参数的一些近似值。第二个，更完善，但更多的参与，斗篷设计推导出从几何变换在完整的Navier方程，保持弹性张量的对称性，但导致威利斯方程，以及近似的均匀化过程，证实了数值模拟。这两种斗篷的设计有着惊人的不同，第二种斗篷的优越效率强调了将现有斗篷的薄板设计转换为物理学设置的必要性。重要的是，我们把注意力集中在厚板的几何变换上，这是薄板和半无限介质之间的中间情况，以前没有研究过。研究了理想和近似隐身参数下的隐身效率（减小障碍物后的波阵面及其振幅的扰动）和防护（减小隐身中心内的波幅振幅）。这些结果代表了一个初步的一步地震斗篷的设计，表面瑞利波传播的沉积土结构与混凝土柱。
2016-11-29 cond-mat.mtrl-sci physics.geo-ph
Vertical midscale ionospheric disturbances caused by surface seismic waves based on Irkutsk chirp ionosonde data in 2011-2016
利用伊尔库茨克快单站啁啾电离层探测仪资料，对2011-2016年发生的28次地震的电离层效应进行了统计分析。这些效应与远离震中的表面（瑞利）地震波有关。分析表明，这些地震中有9次伴随着垂直中等电离层不规则性（多尖）。为了估计地震波的电离层效率，我们提出了新的指数$K_{W}$。该指标估计给定地震振动空间发布所产生的声冲击波的最大振幅，并与地震振动的最大谱功率相关。通过对实验数据的分析表明，与地震有关的多尖波主要出现在$K_{W}\ge4.7$的白天[07：00-17：00]LST。在震中附近用GPS技术观测的内禀重力波没有显示出这种白天依赖性。基于2013年5月24日鄂霍次克海地震的实例，我们证明了深源地震在远离震中的地方可以产生强的多尖波，尽管在震中附近不会产生显著的GPS电离层响应。还发现了三个在远震区出现的零星E分叉现象，并进行了讨论。
2016-09-27 physics.ao-ph physics.geo-ph physics.space-ph
Deep Learning-based extraction of surface wave dispersion curves from seismic shot gathers
提出一种基于深度学习的方法，直接从地震炮点道集提取面波频散曲线，无需计算频散谱，并在合成和现场数据上验证了其有效性和可靠性。
2023-05-23 physics.geo-ph
A Framework for Uncertainty Estimation in Seismology Data Processing with Application to Extract Rayleigh Wave Dispersion Curves from Noise Cross-correlation Functions
提出一种不确定性估计框架，从噪声互相关函数直接提取瑞利波频散曲线并输出后验分布，利用云南438台站数据构建深度神经网络，兼顾精度与效率。
2025-03-26 physics.geo-ph
Elastic wave control beyond band-gaps: shaping the flow of waves in plates and half-spaces
众所周知，在超材料中，局部共振和杂化现象会极大地影响色散曲线的形状;由一组共振器（亚波长棒）在弹性表面上形成的超表面是具有这些特征的范例。在这个超颖表面上，带隙、慢波或快波、负折射和动态各向异性都可以通过探索Floquet-Bloch问题的频率和波数以及使用布里渊区来观察。这些极端特性在适当设计时可用于设计和控制弹性波沿超颖表面的传播。对于我们考虑的范例，两个参数很容易调整：杆高度和集群周期性。的高度是直接相关的带隙频率，因此慢波和快波，而周期性的动态各向异性的外观。利用这两个参数可以生成一系列元表面设计，以控制板中的弯曲波和半空间的表面瑞利波的传播。关于频率和波长的管理物理定律的可扩展性允许这些概念在非常不同的领域和在很宽的长度尺度范围内的应用。
2017-05-25 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.class-ph
Bridge Vibrations as Persistent Seismic Sources for Time-lapse Imaging of River Corridors with Distributed Acoustic Sensing
Stanford University（斯坦福大学）；Nanyang Technological University（南洋理工大学）
利用交通激发的桥梁作为持续地震源，通过DAS记录实现河流走廊时移成像，监测洪水期间地下速度变化，支持水文与基础设施监测。
2026-10-08 physics.geo-ph
A Frequency-Domain Beamforming Procedure for Extracting Rayleigh Wave Attenuation Coefficients and Small-Strain Damping Ratio from 2D Ambient Noise Array Measurements
本研究提出一种基于二维环境噪声台阵、结合衰减专用波场转换和频域波束形成的瑞雷波衰减系数提取方法，经数值模拟和现场试验验证，可用于反演小应变阻尼比与剪切波速度剖面。
2024-04-09 physics.geo-ph
Ground-roll Separation From Land Seismic Records Based on Convolutional Neural Network
Shengli Oilfield Geophysical Research Institute of Sinopec（中国石化胜利油田物探研究院）
针对传统变换域面波压制需精细设计滤波器的问题，提出一种CNN方法，从低通滤波地震数据中同时分离面波与反射低频分量，并通过联合损失提升分离效果。
2024-09-05 cs.CV eess.SP physics.geo-ph
Hypothesis Tests on Rayleigh Wave Radiation Pattern Shapes: A Theoretical Assessment of Idealized Source Screening
浅层震源激发瑞利波地面运动，其辐射模式与方位角有关。我们把二元假设检验的理论模型，这样的辐射模式筛选圆柱对称源（如爆炸）从非对称源（如非垂直倾滑，或非VDS故障）。这些数据模型包括具有几个未知参数的源，被高斯噪声污染并嵌入分层半空间中。广义极大似然比测试，我们从这些数据模型产生的筛选统计和决策规则，依赖于测量，嘈杂的地面运动在离散传感器位置。我们明确量化这些统计数据的筛选能力如何随着源的任何倾滑和走滑分量的大小而增加，相对于噪声（断层信号强度），以及它们如何随网络几何形状而变化。作为我们的理论的应用，我们应用这些测试来（1）找到最佳的传感器位置，最大限度地提高筛选非圆形辐射图案的概率，以及（2）在特定的归因概率下，反演可能被错误地归因于爆炸的最大非VDS故障信号。最后，我们量化了某些错误是如何来源于开放裂缝增加筛选率错误。虽然这种理论解决方案是理想的，需要未来的验证，他们仍然是重要的地下爆炸监测方案，因为他们提供了基本的物理限制的鉴别能力的测试，从非VDS断层源屏幕爆炸。
2021-02-07 physics.geo-ph stat.AP
Rocketquake Seismology with a Falcon 9 Rocket Source
本文利用猎鹰9号火箭发射产生的震动作为地震震源，通过布设三分量地震仪记录体波和瑞利波并反演获得地下P波和S波速度剖面，验证了火箭震动地震学用于行星体地下成像的可行性。
2025-02-05 physics.geo-ph
Transformation seismology: composite soil lenses for steering surface elastic Rayleigh waves
超材料是一种人工结构化的介质，可以聚焦（透镜）或重新路由（隐身）波，通常这是为毫米级到纳米级的电磁波或厘米级的声学或薄弹性板开发的。扩展Kadic等人的概念。2013年，我们通过将这些概念推广到频率为数百米量级的地震波和长度尺度（与土木工程相关），表明基本思想在波系统和尺度上是通用的。通过应用变换光学的思想，我们可以操纵和操纵弹性动力学的矢量Navier方程的瑞利表面波解;这是出乎意料的，因为这个矢量系统与麦克斯韦电磁方程不同，在变换下不是形式不变的。作为我们正在创建的共形光物理学的一个范例，我们设计了一个方形的Luneburg透镜排列，以重新路由，然后重新聚焦建筑物周围的瑞利波，其双重目的是保护和最大限度地减少退出透镜后对波前（隐身）的影响。为了表明这是实际可行的，我们故意选择使用容易获得的材料参数，并且该超透镜由复合土壤组成，该复合土壤由较软材料制成的埋柱构成。夹杂物的规则晶格被均匀化，以提供具有径向变化的速度分布的有效材料，该速度分布可以直接解释为透镜折射率。我们开发的理论，然后使用全三维时域数值模拟，最终证明转换地震学的想法的有效性：我们证明，在地震相关的频率3-10 Hz，并为低速沉积土壤（$v_s$：300-500 m/s），结构的振动减少了高达6 dB的共振频率。
2015-12-20 cond-mat.mtrl-sci physics.geo-ph physics.optics
Attenuation of surface modes in granular media
在这项工作中，松散的颗粒介质，由二氧化硅微珠，在实验室环境中进行了实验测试。目的是研究垂直极化地震波在松散基底表面传播的衰减机制，其特征在于幂律刚度剖面。几何扩散和材料阻尼由于骨架耗散被认为是。采用电磁振动器在300和550 Hz之间激发颗粒介质，产生局部化在表面附近的线性模式。使用激光振动计在表面记录密集采样的部分。利用层状介质中类瑞利波几何衰减规律的显式解，计算了颗粒材料中垂直极化表面模式的几何传播函数。根据最近的研究，这些小振幅多模态线性波的动力学可以通过考虑颗粒介质作为完全连续和弹性来分析。通过对从实验速度数据中提取的颗粒位移进行非线性回归分析，我们确定了与频率相关的衰减系数，该衰减系数解释了材料阻尼。研究结果表明，实验室规模的物理模型可以用来研究的几何传播的垂直极化地震波引起的土壤不均匀性和表征材料阻尼的介质。
2021-11-13 physics.geo-ph
Near-surface Characterization Using a Roadside Distributed Acoustic Sensing Array
由于分布式声学传感（DAS）测量的宽带性质，斯坦福DAS-2阵列的路边部分可以记录来自各种源的地震信号。例如，它可以测量由汽车重量引起的地球准静态变形（<0.8 Hz），地震引起的瑞利波（<3 Hz）和动态汽车-道路相互作用（3-20 Hz）。我们直接利用激发的表面波进行浅层横波速度反演。由过往车辆引起的瑞利波具有一致的基本模式和噪声较大的第一模式。通过对33辆过往车辆的频散图像进行叠加，得到了稳定的频散图像。通过加入低频地震瑞利波，可以扩展基模的频率范围。由于扩展的频率范围，我们可以实现更好的深度覆盖和分辨率的剪切波速度反演。为了保证与Love波的清晰分离，并使视速度与相速度对齐，我们选择了一个与台阵近似成一直线的地震。反演模型与由斯坦福大学承包的岩土工程服务公司使用地表直到约50米的活动源进行的常规地震检波器调查所获得的模型相匹配。为了自动化Vs反演过程，我们引入了一个新的目标函数，避免手动色散曲线拾取。我们构建了一个2-D Vs的配置文件，通过执行独立的1-D反演在多个位置沿纤维。从低频准静态失真记录，我们反转为一个单一的泊松比在每个位置沿纤维。我们观察到的Vs和泊松比配置文件的空间异质性。我们的方法是显着便宜，比环境场干涉测量和可靠的估计，可以更频繁地获得，因为没有冗长的互相关是必需的。
2020-06-02 eess.SP physics.geo-ph
Multi-Modal Surface Wave Inversion using Physics Guided Variational Autoencoders
Bureau of Economic Geology, Jackson School of Geosciences The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校杰克逊地球科学学院经济地质局）
针对传统频散分析计算代价高且深度学习忽略反问题非唯一性的问题，提出物理引导多模态变分自编码器（PG-VAE），融合炮集与频散图像并引入物理一致性正则化，实现可扩展近地表表征，并在野外数据上验证有效。
2026-10-05 physics.geo-ph
A Simple Multi-Directional Absorbing Layer Method to Simulate Elastic Wave Propagation in Unbounded Domains
由于在模型人工边界上反射的虚假波，使得弹性波在无限介质中传播的数值分析变得困难。这一点对于分析波在非均匀或层状固体中的传播是至关重要的。诸如吸收边界条件、无限单元或吸收边界层（例如，完美匹配层）的各种技术导致这种寄生反射的重要减少。本文提出了一种简单的吸收层方法：它是基于瑞利/柯西阻尼公式，这往往是已经在现有的有限元软件。本文首先介绍了Caughey吸收层法的原理（包括流变学解释）。然后，通过一维有限元模拟，考虑均匀和非均匀阻尼的吸收层的方法的效率。随后考虑二维模型，以评估吸收层方法对各种波型和入射波的效率。与PML方法的比较，首先进行纯P波和方法被证明是可靠的，在一个更复杂的二维情况下，涉及各种波型和入射。因此，它可以用于涉及弹性波的各种类型的问题（例如，机器振动，地震波等）。
2010-09-06 physics.class-ph physics.comp-ph physics.geo-ph
