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黏弹TI煤层介质3层模型Love槽波频散与衰减特征 被引量:4
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作者 姬广忠 吴荣新 +3 位作者 张平松 郭立全 胡泽安 焦文杰 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期566-577,共12页
煤层是典型的黏弹各向异性介质,将黏弹性和各向异性两种性质结合起来的槽波研究较少。以弱各向异性煤层为研究对象,应用Thomsen等效介质理论,采用Kelvin-Voigt黏弹性模型,研究了黏弹TI(Transverse Isotropy)介质3层水平层状模型Love槽... 煤层是典型的黏弹各向异性介质,将黏弹性和各向异性两种性质结合起来的槽波研究较少。以弱各向异性煤层为研究对象,应用Thomsen等效介质理论,采用Kelvin-Voigt黏弹性模型,研究了黏弹TI(Transverse Isotropy)介质3层水平层状模型Love槽波频散与衰减特征;推导了3层水平介质的Love槽波频散方程解,可以计算品质因子随频率变化的情况;分析了各向异性参数γ、煤层横波品质因子Q_(s)值变化及煤层Q_(s)随频率变化对Love槽波频散、品质因子和衰减曲线的影响;模拟了煤层Q_(s)=10和Q_(s)=20时三维槽波波场传播过程。结果表明:TI介质和各向同性介质的槽波品质因子和衰减系数基阶曲线差别小,各向异性参数γ对Love槽波品质因子和衰减系数影响较小;煤层Q_(s)对Love槽波频散曲线影响很小,主要影响槽波品质因子和衰减系数曲线,煤层Q_(s)=10时槽波衰减系数值比Q_(s)=20和30时大很多;目前煤层Q_(s)在0~1000 Hz内是否随频率变化尚无定论,假设煤层Q_(s)随频率线性减小,各阶槽波品质因子曲线低频部分差异很小,高频部分差异变大,当Q_(s)减小到10时,槽波衰减系数随频率增长很快;对于三维槽波波场,煤层Q_(s)=20时透射Love槽波和基阶Rayleigh槽波能量较强,而Q_(s)=10时这些波衰减很快,对面巷道接收不到,说明实际工程中接收不到这些波的原因很可能是由于煤层Q_(s)很小;针对实际工作面探测中接收不到Love槽波和基阶Rayleigh槽波的情况,可以利用速度较高、衰减相对较小的高阶Rayleigh槽波探测。 展开更多
关键词 煤层 love槽波 黏弹 TI介质 频散 衰减
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Love型槽波三维地震物理模拟试验研究
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作者 王盼 程建远 +3 位作者 刘强 胡继武 贾茜 王保利 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期3182-3190,共9页
三维槽波地震物理模拟技术一直以来都是超声地震物理模拟的一个难题,国内外开展的相关工作较少。要成功模拟出Love型槽波,需要从槽波波场特征、模型设计浇筑、数据采集系统、固体采集耦合等方面系统考虑。针对三维槽波地震物理模拟成功... 三维槽波地震物理模拟技术一直以来都是超声地震物理模拟的一个难题,国内外开展的相关工作较少。要成功模拟出Love型槽波,需要从槽波波场特征、模型设计浇筑、数据采集系统、固体采集耦合等方面系统考虑。针对三维槽波地震物理模拟成功的关键技术参数分析、发射接收系统关键器件-换能器的性能特征、不同直径换能器组合的激发接收方式、槽波物理模型设计制作以及固体模型数据采集等方面开展试验研究,成功模拟出了特征明显的Love型透射槽波。研究结果表明:①模型设计时煤层厚度不能大于30 mm,但必须大于换能器尺寸的2倍以上,且应与探头激发的波长相当,否则无法成功激发出明显的Love型槽波;②直径1 mm的点状换能器和直径8 mm的平面换能器,在无负载条件下,从能量传输效率、子波幅频特性等方面对比,平面换能器均优于点状换能器;③点状换能器和平面换能器不同组合方式作为激发、接收点,在铝板和有机玻璃板为负载的综合试验情况下,要在现有设备条件下实现三维槽波物理模拟只能采用平面换能器作为接收点,激发源可任意选择;④平面换能器激发接收的Love型槽波信噪比高、艾里相能量强,能清晰分辨模型中断层,而点状换能器激发接收的槽波记录信噪比、艾里相能量较弱,无法识别模型中的构造。 展开更多
关键词 love 三维地震物理模拟 换能器 频散分析
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Love型槽波物理模拟及对断层的响应研究
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作者 刘强 胡继武 +2 位作者 王盼 石显新 贾茜 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期116-122,共7页
槽波地震勘探因为具有分辨率高、能量衰减小的特点,在煤矿井下隐伏致灾体的地球物理勘探中已得到了广泛的应用。但现阶段的槽波探测精度尚无法满足矿山智能化的要求。目前,物理模拟多以二维模型条件下的Rayleigh型槽波模拟为主,Love型... 槽波地震勘探因为具有分辨率高、能量衰减小的特点,在煤矿井下隐伏致灾体的地球物理勘探中已得到了广泛的应用。但现阶段的槽波探测精度尚无法满足矿山智能化的要求。目前,物理模拟多以二维模型条件下的Rayleigh型槽波模拟为主,Love型槽波研究较少。为了掌握Love型槽波的传播规律,进行了三维槽波物理模拟中的Love型槽波研究。首先,通过波动方程和频散曲线分析,研究了Love型槽波的波动及质点振动特征;然后以相似性原则为基础,通过构建类比于野外采集的激发、接收、同步装置,搭建了槽波物理模拟平台;随后通过硅橡胶和树脂等材料的配比选择,制作了符合实际地层岩层属性的地震物理模型;最后通过设计的3种典型观测系统,进行槽波超声物理模拟,成功观测到了物理模型中的Love型槽波。通过对煤层和围岩中2条测线的波场记录和频散曲线的对比分析,特别是理论曲线的符合程度进一步验证了模拟的有效性。同时,通过对横穿断层和正常煤层的2条测线Love型槽波波场的对比发现,断层前后波场频率成分发生了以Airy相为分界的明显转换,而且过断层后槽波能量几乎全部被衰减。研究结果将为后续定量、精细化槽波地震勘探提供采集、处理及解释等方法技术的理论支撑。 展开更多
关键词 love 物理模拟 断层 地震勘探
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楔形煤层中Love型槽波响应规律数值模拟研究
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作者 梁红波 刘钢 《能源技术与管理》 2023年第5期149-151,共3页
槽波地震勘探技术是识别预测煤层厚度的有效方法,但由于煤矿井下地质条件较为复杂,槽波地震信息解释精度仍亟进一步提高。利用数值模拟技术建立楔形煤层地质模型,并揭示Love型槽波在楔形煤层中的传播特性和响应规律,从而为槽波地震勘探... 槽波地震勘探技术是识别预测煤层厚度的有效方法,但由于煤矿井下地质条件较为复杂,槽波地震信息解释精度仍亟进一步提高。利用数值模拟技术建立楔形煤层地质模型,并揭示Love型槽波在楔形煤层中的传播特性和响应规律,从而为槽波地震勘探技术工程现场实际应用和数据解释提供理论依据。 展开更多
关键词 地震勘探 数值模拟 love
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TI介质Love型槽波频散曲线特性 被引量:4
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作者 姬广忠 张平松 +2 位作者 郭立全 杨思通 丁仁伟 《Applied Geophysics》 SCIE CSCD 2020年第2期243-252,315,316,共12页
煤层层理结构显著,裂隙较为发育,具有明显的各向异性,但目前对各向异性煤层的槽波频散性质研究很少。本文以VTI介质和HTI介质为模型,采用广义反射-透射系数法求解Love槽波频散曲线数值解,分析了TI介质中几种典型模型的Love槽波频散特征... 煤层层理结构显著,裂隙较为发育,具有明显的各向异性,但目前对各向异性煤层的槽波频散性质研究很少。本文以VTI介质和HTI介质为模型,采用广义反射-透射系数法求解Love槽波频散曲线数值解,分析了TI介质中几种典型模型的Love槽波频散特征。结果表明:各向同性介质和VTI介质频散曲线差异较大,VTI介质相速度和Airy相速度均大于各向同性介质,在实际槽波探测中忽略此差异会造成较大探测误差;各向同性介质和HTI介质频散曲线差异相对较小,各阶Airy相速度接近;含夹矸煤层模型群速度曲线极不规则,基阶Airy相不明显,一阶Airy相凸显,适合选用一阶槽波探测夹矸。 展开更多
关键词 煤层 TI介质 love槽波 频散曲线 广义反射-透射系数
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煤层Love型槽波数值模拟及其频散特征分析 被引量:47
6
作者 姬广忠 程建远 朱培民 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2011年第6期106-109,共4页
槽波地震是探查采煤工作面内部小断层或其他地质异常中的有效手段,但以往对槽波中蕴含的频散信息利用不足。采用二维高阶交错网格法模拟了煤层槽波的波场发育特征,激发震源采用横波震源,模型边界吸收采用完全匹配层法。从模拟结果可以看... 槽波地震是探查采煤工作面内部小断层或其他地质异常中的有效手段,但以往对槽波中蕴含的频散信息利用不足。采用二维高阶交错网格法模拟了煤层槽波的波场发育特征,激发震源采用横波震源,模型边界吸收采用完全匹配层法。从模拟结果可以看出:与传统槽波理论认识不同,槽波的能量不仅分布在基阶模式,高阶部分的能量也很强,这对于今后的煤矿井下槽波勘探具有一定的参考意义。 展开更多
关键词 love 高阶交错网格 有限差分 频散
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Love型槽波透射记录的频域合成算法 被引量:4
7
作者 王保利 张唤兰 张庆庆 《中国煤炭地质》 2016年第6期73-77,共5页
利用射线追踪对网格化的二维模型进行走时计算,在频率域对Love型透射槽波记录进行了合成。在考虑了频散、吸收衰减等对波场振幅、相位影响的基础上,对含薄煤带模型的透射槽波理论记录进行了频域合成,并进行了波场特征分析。结果表明:... 利用射线追踪对网格化的二维模型进行走时计算,在频率域对Love型透射槽波记录进行了合成。在考虑了频散、吸收衰减等对波场振幅、相位影响的基础上,对含薄煤带模型的透射槽波理论记录进行了频域合成,并进行了波场特征分析。结果表明:频域合成的槽波透射记录在时间、频散特征、能量等属性上与理论分析一致,且与三维弹性波波动方程模拟的基阶Love型槽波波场特征相似,但频域合成算法的计算速度快1~2个数量级。 展开更多
关键词 love槽波 频散曲线 振幅深度分布 正演模拟 CT反演
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典型含煤模型Love型槽波的频散特征分析 被引量:52
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作者 程建远 姬广忠 朱培民 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第1期67-72,共6页
为了研究不同地质条件下煤层Love型槽波的频散特征,设计了4种典型二维地震地质模型,即围岩不变而煤厚变化(3,5,10,15和20 m)模型,围岩变化(高速围岩与低速围岩)而煤厚不变(10 m)模型,煤层含有断层(煤厚10 m、断层落差5 m)模型和10 m煤... 为了研究不同地质条件下煤层Love型槽波的频散特征,设计了4种典型二维地震地质模型,即围岩不变而煤厚变化(3,5,10,15和20 m)模型,围岩变化(高速围岩与低速围岩)而煤厚不变(10 m)模型,煤层含有断层(煤厚10 m、断层落差5 m)模型和10 m煤层中夹有5 m×5 m、5 m×10 m、5 m×20 m、5 m×50 m砂体模型等;采用SH波波动方程,对上述模型进行了数值模拟,分析了Love型槽波的波场特征,并对正演记录进行了傅里叶变换,计算得到槽波频散图。结果表明:煤厚变化主要影响Love型槽波各阶模式频散曲线的能量分布,上下围岩中最小横波速度控制频散曲线的上限,砂体使频散曲线发散,断层对槽波频散影响较小。 展开更多
关键词 煤层模型 love 频散特征 高阶模式
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基于Love型槽波频散特性的工作面煤厚解释方法 被引量:3
9
作者 路拓 侯恩科 +2 位作者 牛超 任邓君 张博 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期2992-3000,共9页
利用槽波频散特性反演煤厚是工作面煤厚解释的方法之一,然而槽波传播路径上煤厚线性或非线性变化情况下,单频或窄带滤波难以兼顾槽波群速度的变化和不同接收点的槽波能量。通过三维数值模拟和工作面现场试验研究了煤厚变化模型的Love型... 利用槽波频散特性反演煤厚是工作面煤厚解释的方法之一,然而槽波传播路径上煤厚线性或非线性变化情况下,单频或窄带滤波难以兼顾槽波群速度的变化和不同接收点的槽波能量。通过三维数值模拟和工作面现场试验研究了煤厚变化模型的Love型槽波频散特征:槽波形成后向厚煤区传播过程中频率变化小,能量衰减慢;而向薄煤区传播过程中槽波的能量快速衰减,主频向高频方向移动,且槽波的高频成分占比增大。厚煤区槽波的频散在频率上被压缩,随着接收点煤层厚度的减小,基阶Love型槽波的频散在频率上被拉伸,且埃里相的频率向高频移动,埃里相的群速度显著升高。选取了煤厚变化在1.55~8.09 m的工作面进行槽波勘探试验,对实际槽波地震记录开展了带宽为50 Hz的4个不同频段的宽频滤波,结果表明煤厚变化对低频段的Love型槽波速度影响较大,随着频率的升高,不同煤厚的槽波群速度差异减小。120~170 Hz频段的槽波群速度对该工作面煤层厚度有较大的响应区间,又兼顾了整个工作面槽波的发育。对该频段Love型槽波群速度进行了层析成像,采用三阶多项式拟合了巷道实际揭露煤厚与Love槽波群速度的相关关系,并以此反演了工作面的煤厚分布。在煤层厚度为4~6 m时,该频段Love型槽波群速度差异较小,对煤层厚度的分辨能力有所降低。因此,后续还需开展对槽波频段和频带宽度的精细研究来提高煤厚解释的精度。 展开更多
关键词 煤层厚度 love 频散 群速度 宽频滤
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Love型槽波的基本特性研究 被引量:22
10
作者 钱建伟 李德春 《中国煤炭地质》 2013年第9期52-54,共3页
以三层对称地层模型为例,求解Love型槽波频散方程,并根据该模型参数绘制了Love型槽波频散曲线,以及振幅深度分布方程。在此基础上分析了Love型槽波在煤层中的能量分布规律与煤层对Love型槽波的滤波特性。研究表明:Love型槽波具有频散特... 以三层对称地层模型为例,求解Love型槽波频散方程,并根据该模型参数绘制了Love型槽波频散曲线,以及振幅深度分布方程。在此基础上分析了Love型槽波在煤层中的能量分布规律与煤层对Love型槽波的滤波特性。研究表明:Love型槽波具有频散特性,传播速度随频率发生变化,且在煤层中能量分布不均匀,煤层中心能量最强;煤层对Love型槽波的滤波作用类似于高通滤波器。 展开更多
关键词 地震勘探 love 频散特性 振幅深度分布 特性
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Love型槽波频散特性分析
11
作者 侯丽娜 胡莉 《电子质量》 2015年第8期22-24,27,共4页
该文以Love型槽波三层对称模型为例,求解其频散方程,并借用Matlab软件绘制其频散图像,在此基础上分析了煤厚、围岩和煤层密度、围岩和煤层速度对频散特性的影响。通过研究表明,Love型槽波有频散特性,速度随频率的变化而变化,煤厚和煤层... 该文以Love型槽波三层对称模型为例,求解其频散方程,并借用Matlab软件绘制其频散图像,在此基础上分析了煤厚、围岩和煤层密度、围岩和煤层速度对频散特性的影响。通过研究表明,Love型槽波有频散特性,速度随频率的变化而变化,煤厚和煤层、围岩速度的变化对频散的影响比较大,煤层、围岩密度的变化对频散几乎没有影响。 展开更多
关键词 love 频散曲线 影响因素
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Love型槽波的频散特征及影响因素
12
作者 樊斌 匡伟 《能源技术与管理》 2020年第4期101-103,共3页
为了研究Love槽波的频散特征及影响因素,从理论上推导了Love型槽波的频散方程。通过建立不同参数的地层模型,研究煤层厚度变化、煤层速度变化、围岩物性变化等对槽波特征的影响规律。研究结果可为槽波资料分析、埃里相识别、数据处理提... 为了研究Love槽波的频散特征及影响因素,从理论上推导了Love型槽波的频散方程。通过建立不同参数的地层模型,研究煤层厚度变化、煤层速度变化、围岩物性变化等对槽波特征的影响规律。研究结果可为槽波资料分析、埃里相识别、数据处理提供依据。 展开更多
关键词 love 埃里相位 频散特征
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HTI煤层介质槽波波场与频散特征初步研究 被引量:5
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作者 姬广忠 魏久传 +3 位作者 杨思通 杨建华 丁仁伟 张广学 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期789-801,共13页
煤层内裂隙较为发育,具有明显的各向异性.目前槽波理论研究以各向同性介质为主,对HTI介质中槽波及其频散性质研究很少.本文以弱各向异性、含垂直裂隙HTI煤层介质为研究对象,研究了HTI煤层介质中的三维槽波波场,采用交错网格高阶有限差... 煤层内裂隙较为发育,具有明显的各向异性.目前槽波理论研究以各向同性介质为主,对HTI介质中槽波及其频散性质研究很少.本文以弱各向异性、含垂直裂隙HTI煤层介质为研究对象,研究了HTI煤层介质中的三维槽波波场,采用交错网格高阶有限差分法模拟槽波,推导了三层水平层状HTI煤层介质的Love型槽波理论频散公式和振幅深度分布,分析了HTI各弹性参数对频散曲线的影响.HTI介质和各向同性介质基阶Love槽波频散曲线差异较小,高阶较大;煤厚主要影响Airy相频率,而Airy相速度不变;煤层vs对Airy相速度影响很大;煤层γ对基阶Love槽波影响很小,高阶稍大.各波偏振方向不再与波的传播方向平行或垂直,而是呈一定夹角.利用基阶Love槽波频散曲线推测裂隙发育较为困难,可利用高阶频散曲线. 展开更多
关键词 煤层 HTI介质 love槽波 频散
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地震槽波的数学-物理模拟初探 被引量:15
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作者 皮娇龙 滕吉文 刘有山 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期2481-2493,共13页
针对地震槽波在低速层的传播特性,开展了煤层内地震槽波勘探的数值模拟和物理模拟研究的初探工作.在数值模拟研究方面,采用交错网格有限差分法对煤层中的地震槽波进行三分量全波场模拟.基于波场快照和人工合成地震记录研究了不同模型中... 针对地震槽波在低速层的传播特性,开展了煤层内地震槽波勘探的数值模拟和物理模拟研究的初探工作.在数值模拟研究方面,采用交错网格有限差分法对煤层中的地震槽波进行三分量全波场模拟.基于波场快照和人工合成地震记录研究了不同模型中的波场特征和各种波型的传播规律.在物理模拟方面,通过选用不同配比的环氧树脂和硅橡胶类材料构建地震槽波物理模型,利用透射法和反射法观测系统获得了清晰的地震槽波记录以研究槽波的地震学特征.研究表明,在煤层内槽波的地震波场中,Love型槽波的能量小于Rayleigh型槽波的SV分量,大于Rayleigh型槽波的SH分量.相对于Love型槽波和Rayleigh型槽波的SH分量,Rayleigh型槽波的SV分量在围岩中的泄露能量较强.在煤层界面附近的围岩中,地震波仍以槽波形式传播,随着距离的增加能量逐渐衰减.随着煤层变薄,煤层槽波主频向高频方向移动,频散现象增强,传播速度增大. 展开更多
关键词 Rayleigh型 love 交错网格有限差分法 数值模拟 物理模拟
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基于槽波透射法的采煤工作面煤厚解释技术 被引量:35
15
作者 李松营 廉洁 +5 位作者 滕吉文 冯磊 姚小帅 刘国栋 王康 张万鹏 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期719-725,共7页
为了探测采煤工作面的煤层厚度,选用适宜频率将在采煤工作面透射法采集的Love型槽波进行波速CT层析成像,根据波速与煤厚的负相关关系以及不同煤厚的基阶振型槽波频散曲线,结合巷道揭露煤厚以确定不同波速所对应的煤厚变化,最后将波速等... 为了探测采煤工作面的煤层厚度,选用适宜频率将在采煤工作面透射法采集的Love型槽波进行波速CT层析成像,根据波速与煤厚的负相关关系以及不同煤厚的基阶振型槽波频散曲线,结合巷道揭露煤厚以确定不同波速所对应的煤厚变化,最后将波速等值线图转化为煤厚等值线图。采用该技术在义马矿区开展了多次煤层厚度探测试验,选用185 Hz频率进行槽波速度CT层析成像,将波速1 250 m/s预测为1.5 m煤厚的等值线,共圈出5处煤厚小于1.5 m的薄煤区;根据改造巷与回采验证,预测准确率达84%,很好地指导了煤矿的安全高效生产。 展开更多
关键词 透射法 love 煤层厚度 频散
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NUMERICAL SIMULATION OF ATTENUATION OF LOVE-TYPE CHANNEL WAVES IN VISCOELASTIC MEDIA
16
作者 程久龙 李莉 +1 位作者 刘天放 李德春 《Journal of China University of Mining and Technology》 1996年第1期28-34,共7页
Proceeding from wave equations, the paper strictly deduced the dispersion relation equation of Love-type channel waves in Standard Linear Solid model. The e quation is a complex one with its real part signifying the d... Proceeding from wave equations, the paper strictly deduced the dispersion relation equation of Love-type channel waves in Standard Linear Solid model. The e quation is a complex one with its real part signifying the dispersion characteristics of the channel wave while the imaginary part, the attenuation characteristics. In calcu lating the attenuation value, the author has set up a mathematical model of a horizon tal symmetric sequence (a three layer sequence of rock-coal-rock), given out some physical parametersl and adopted the dichotomy method that is more of ten used in root resolving of an equatlon. The calculation indicates that the influence of non-elas tic absorption on the attenuation of the propagation of channel wave varies with the frequency. In the frequency band of the Airy phase, the attenuation increases steep like, which is unfavorable for the channel wave seismic prospecting. The study of channel wave attenuation has provided a theoretical basis for the compensation of at tenuation. 展开更多
关键词 love 弹性介质 数值模拟 煤层
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含夹矸煤层的Love型槽波频散特征 被引量:17
17
作者 匡伟 李德春 +1 位作者 张昭 杨小慧 《煤矿开采》 北大核心 2015年第6期23-26,43,共5页
为了研究夹矸对煤层槽波特征的影响,从理论上推导了含夹矸煤层模型的Love型槽波频散方程。通过建立不同地层模型,研究夹矸的厚度、位置、速度变化对槽波特征的影响规律。研究结果可为槽波实际资料的分析、埃里相识别、数据处理提供参考... 为了研究夹矸对煤层槽波特征的影响,从理论上推导了含夹矸煤层模型的Love型槽波频散方程。通过建立不同地层模型,研究夹矸的厚度、位置、速度变化对槽波特征的影响规律。研究结果可为槽波实际资料的分析、埃里相识别、数据处理提供参考依据。 展开更多
关键词 夹矸 煤层 love 频散 地震勘探
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