锤击震源不同参数激发的数值模拟研究

发布时间：2020-03-25 06:01

【摘要】：锤击震源作为目前浅层地震勘探中广泛采用的一种安全、简便的激发源,其激发效果主要由锤击使用的重锤和基板决定。基板通常选用铝合金基板、化学(塑料)基板或者铁质基板等不同材料来适应不同的岩性条件。本文首先对锤击震源的激发原理进行研究,分析认为其激发效果主要由重锤质量、冲击速度、基板大小和基板材料决定。通过使用ANSYS/LS-DYNA软件,以有限元方法为基础,对锤击震源激发到子波形成的全过程进行数值模拟研究,计算得到相应的地震震源子波,根据Mises屈服准则确定弹塑性区边界,并在不同模型下,对弹性区内相同坐标的一点进行子波分析。先从激发参数的角度,分别对土壤地表条件下和岩石地表条件下不同参数锤击震源的激发进行数值模拟,得到并比较不同锤击震源参数对子波能量和频谱的影响。在此基础上,从不同岩性介质的角度出发,分析不同岩性介质对不同参数变化的响应,并针对不同岩性介质,进行震源参数的组合模拟,得到不同介质下的相对最优参数组合。研究中所涉及到的岩性为:黄土、黏土、砂岩和灰岩。本文发现,不同岩性介质中影响锤击震源激发的参数并不一样。在土壤地表条件下,基板大小对地震子波的影响不大,但使用基板比不使用基板的效果更好,重锤质量和基板材料对地震子波的影响较大。而在岩石地表条件下,是否使用基板对地震子波的影响不大,而重锤质量、基板大小和基板材料都会产生较大影响。最终,本文分别给出了在不同岩性介质条件下,针对不同的目标体的锤击震源相对最优激发参数组合。
【图文】：

元素间的边界是连续的，从而通过结合各个单独的解产生系统的完全解。因此，相比较有逡逑限差分法，有限元方法对于解决带有复杂几何条件和复杂边界条件的问题具有明显优势。逡逑实际应用中关于求解有限元方法的基本步骤如下图２．１所示：逡逑６逡逑

过程中适当调整位置，根据定义的参数适应不同问题，从而让网格不会出现严重的畸变。逡逑但相比较Ｌａｇｒａｎｇｅ算法而言，，ＡＬＥ算法的计算速度还是相对较低。逡逑下图２．２描述了邋Ｌａｒａｎｇｅ算法、Ｅｕｌｅｒ算法和ＡＬＥ算法对应网格变形方式的示意图。逡逑９逡逑
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P631.4

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本文编号：2599508