Kelvin-Voigt黏弹介质地震波衰减影响因素研究

应用交错网格有限差分法对Kelvin-Viogt黏弹介质中的地震波传播进行了数值模拟,并在此基础上对介质的波阻抗和震源子波频率对地震波时频域衰减特征的影响进行了研究分析。研究表明,随着波阻抗的降低和震源子波频率的增大,地震纵波振幅衰减加快,地震波高频成分能量快速衰减,低频成分能量衰减相对较弱,主频向低频偏移加快。

粘弹介质中可变网格地震波传播数值模拟

从Kelvin介质的本构方程出发推导了粘弹介质中的弹性波方程和声波方程,建立了粘滞弹性波方程的交错网格高阶差分解和粘滞声波方程的高阶差分解,并应用可变空间网格与局部可变时间步长数值计算技术,形成了适用于粘弹介质中弹性(声)波传播的高效、高精度的数值模拟方法。数值实验结果表明,该方法可以有效模拟地震波在粘弹介质中的传播,并且可以比较准确地刻画精细介质结构,在保证模拟精度的同时极大地提高了计算效率。

简谐波在黏弹性介质中波动传播的应力场研究

得到了简谐波在具有Kelvin模型黏弹性介质中的外行扩散波与内行入射波应力场表达式。将波动在介质中的传播分为外行扩散波与内行入射波两部分,先得到简谐波在弹性介质中波动传播时外行扩散波与内行入射波各自的应力场,结合弹性波理论与黏弹性理论,分别得到了波动在Kelvin模型黏弹性介质中外行扩散波与内行入射波两部分的应力场,并将外行扩散波与内行入射波两部分的应力场分别表示为外行扩散波与内行入射波位移与速度场的表达式,其结果有利于波动理论在黏弹性介质中的应用。

基于纵横波保幅分离的粘弹介质弹性波正演模拟

地下介质往往表现为粘弹特性,研究基于粘弹假设的数值模拟方法对于正确认识地震波的传播规律和提高地震勘探精度具有重要意义。波动方程正演过程中纵横波的保幅解耦是研究准确的粘弹介质中地震波传播机理的前提,基于散度和旋度算子的纵横波解耦方法会使波场的相位和振幅产生畸变,且解耦后的波场在极性反转位置上无法与分离前混合波场各分量对应。在散度和旋度算子上再做一次梯度和旋度运算的波场分离方法虽然能够克服上述缺陷,但存在保幅性差等问题。本文从粘弹介质中的一阶速度-应力方程出发,推导了矢量纵横波分离的波数域表达式,结合有限差分思路给出了其在空间域的求解方法。本文方法利用纵横波的传播速度对现有的矢量波场分离方法进行振幅校正,并将校正结果分别作为纵波与横波对时间的二阶偏导,实现了粘弹介质中的纵横波分离。模型试算结果表明,本文方法能够克服现有方法的缺陷,获得更具保幅性的波场分离结果。

TI介质中地震波旋转运动特性研究

地震波的旋转运动研究是地球动力学中的一个新兴领域.本文基于弹性波理论推导出旋转速度与相速度的关系,通过Kelvin-Christoffel方程推导了TI介质中地震波相速度的计算公式,从而得到TI介质中的Thomsen参数与旋转速度之间关系;继而借助于几个典型的TI介质模型模拟了地震波旋转运动.模拟结果显示:qP波旋转速度随着ε、δ的增加逐渐增大;qSV波旋转速度随着ε的增大而减小,随δ增大而增大;qSH波旋转速度随γ、δ的增加而增大,且γ的影响更大.另外,从相速度与旋转速度对比发现:qP波和qSH波旋转速度即不是圆形也不是椭圆,相对于相速度更具有方向性,这说明相对于平移运动,旋转运动的信息更有方向性和各向异性.