动态晶格法在各向异性地震波场模拟中的应用

发布时间：2024-05-30 04:09

　　探索地球介质的物理性质以及地下的构造情况是地球物理学研究的主要方向之一。在地下介质中传播的地震信号能为我们了解地下介质情况提供重要信息。对各类介质中地震波传播问题的研究为我们正确利用地震信号分析地下介质情况提供了重要依据。随着对地下介质了解的深入,我们已经认识到各向异性介质广泛存在于实际地下介质之中。在分析和处理地震数据过程中须考虑各向异性带来的影响,否则将导致精度的降低甚至产生严重的错误。因此,我们需要有足够的手段模拟各向异性介质中的波传播。基于连续介质力学理论的波动方程从数学上描述了地震波,但由于该方程的解析解只适用于少数简单情况,地震波的模拟主要还是通过数值计算方法近似求解波动方程来实现。不同于传统的基于求解弹性波动方程的波场模拟方法,另一类基于离散粒子相互作用模型的粒子晶格法可以通过构建适当的粒子晶格模型直接模拟地球介质的动力学行为。这类基于离散粒子模型的方法除了能模拟地震波传播还能被用于模拟介质的形变以及破裂等各种动力学行为,因而具有更广阔的应用前景。本文提出了一种基于离散粒子相互作用模型的动态晶格法来模拟任意各向异性介质中的地震波传播;在此之前,国内外基于离散粒子相互作用模...

【文章页数】：140 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．１波动方程速度应力各分量以及模型参数（拉梅系数Ｊ和＃以及密度Ｐ）在交错网格??中的分布（基于Ｇｒａｖｅｓ?（１９９６）图１）??

的交错网格有限差分法（Ｇｒａｖｅｓ，１９９６）为例，这类方法用离散的差分算子近似??波动方程中的偏微分算子，从而将波动方程改写成差分方程，再将波场分量和介??质参数离散到如图１．１所示的差分算子相一致的网格上来求解差分方程。??／Ｉ?＂７?ｒ?＜７ｒ，，?（Ｔ＞ｙ，?ｎ，ｚ??｜....

图１．２离散单元法中单元与单元之间的相互作用??（自?Ｃｕｎｄａｌｌｅｔａｌ．?（１９７９）图?２?）??

基于晶体材料的固态模型（Ｈｏｏｖｅｒｅｔａｌ．，１９７４），Ｃｕｎｄａｌｌｅｔａｌ．?（１９７９）提出??的离散单元法（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ?ｅｌｅｍｅｎｔ?ｍｅｔｈｏｄ，?ＤＥＭ）是最早一批直接将介质离散成如??图１．２所示具有相互作用的单元的数值计算方法，他们用这种方法来研究颗粒....

图１．３离散粒子法中的粒子排布（自Ｔｏｏｍｅｙ?ｅｔａｌ．?（２０００）图１?）??

排布的方法被用于流体力学以及弹性动力学的计算（Ｓｕｚｕｋｉ?ｅｔ?ａｌ．，?２００８；?Ｋｏｎｄｏ?ｅｔ??ａｌ？?２０１０）〇??图１．３离散粒子法中的粒子排布（自Ｔｏｏｍｅｙ?ｅｔａｌ．?（２０００）图１?）??在地震模场模拟方面，基于格子－玻尔兹曼模型Ｍｏｒａ?（１９９２）....

图１．５晶格键角弯折（ｂｏｎｄ－ｂｅｎｄ）相互作用??－．

ｒ??０??图１．４粒子间的对心相互作用（自Ｔｏｏｍｅｙｅｔａｌ．?（２０００）图４）??图１．５晶格键角弯折（ｂｏｎｄ－ｂｅｎｄ）相互作用??（基于?ｄｅｌ?Ｖａｌｌｅ－Ｇａｒｄａ?ｅｔ?ａｌ．?（２００３）图?１?）??然而上述离散粒子法（ＤＰＳ）只考虑了如图１．４所示粒子间....

本文编号：3984547