基于弹性波动力学的检波器耦合系统研究

发布时间：2020-11-20 14:14

　　 检波器与介质之间的耦合作用是影响地震记录质量的关键因素。准确地描述检波器-介质耦合系统的耦合响应一直是国内外地球物理学者关注的重点。本文开展了基于弹性波动力学理论的检波器-介质耦合系统研究,此项工作在国内尚属首次。针对传统振动力学耦合模型的局限性,提出以刚性柱状体模型模拟实际检波器尾锥,并定义耦合系数量化描述耦合系统的耦合响应。基于弹性波动力学理论,结合格林函数构造点震源的速度场；利用互易定理求解刚性柱体模型表面质点的速度表达,经推导得到弹性波动力学耦合系统耦合响应表达。结合多种介质条件,开展数值模拟计算研究,考察地表介质纵波速度、泊松比、密度以及检波器质量、尾锥长度、半径等6种因素对耦合模型耦合响应的影响。模拟结果表明,介质纵波速度的增大,泊松比的降低以及介质密度的增加都会引起疏松(土壤)介质的高频耦合响应,但对固结(岩石)介质耦合系统的影响并不明显。增加检波器质量及采用较粗的检波器尾锥会使得疏松介质耦合系统产生低频耦合响应,而采用长度较长或半径较细的检波器尾锥则会引起固结介质耦合系统较为明显的高频耦合响应。通过对比波动力学耦合模型与传统的振动力学模型在不同介质条件下的数值计算结果,得到以下结论：(1)在疏松低速介质条件中,波动力学耦合模型的耦合响应频率低于振动力学模型,且两者峰值频率随着介质条件趋向致密而逐步接近；(2)在固结介质条件中,波动力学耦合模型与振动力学耦合模型的耦合响应较为接近；(3)两种模型在疏松介质条件中的耦合响应差异推测为由于两种理论采用不同的前提假设所造成的。结合实测地震勘探数据,探讨波动模型与振动模型在实际耦合条件下的响应特征。根据波动耦合模型具有低频拟合优势,振动耦合模型高频近似度更好的实施前提,提出采用模型融合方法,实现两种模型对应特征优势的结合。经与实际数据对比分析,证明该融合技术的可行性与有效性。
【学位单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：P631.436
【部分图文】：

关于精合模型的理论模拟始终占检波器精合研究的多数ｔ７－９】，包??括Ｈｏｏｖｅｒ在其文章中所建立的一套Ｗ检波器质量、介质接触面巧、介质致密程??度为输入的阻尼振动精合模型（如图１．１所示）。但与同时期实验研究遇到的问??题一样，理论研究的学者都将检波器简化为置于弹性半空间表面的刚性柱体，而??１??

由此可Ｗ巧频率域检波器与介质的速度比值定义稍合系数Ｃ（ｗ），用Ｗ描述??賴合系统中的转换关系Ｕ２３。换而言之，賴合系数就是地面介质运动与检波器运动??之间的转换函数（如图２．１所示），其表边如下??Ｃ（如哉?化４）??若需考虑不同方向上的賴合作用时，揭合系数可Ｗ表示为??（份ｅ｛ｌ，２，３｝）??（２．５）??其中Ｊ’，Ｊ■‘表示直角坐标中的方向分量。??由于本文主要考虑检波器－介质精合系统在垂直分量上的揭合响应特性，因??此只讨论Ｃｓ３（Ｗ）。??检波器????／????／?／Ｋ??？！化??ｇ＂?规介系数Ｃ（ｗ）??Ａ?个??Ｖｇ＂??Ｖｇｒｏ??／辦繪＾六??＾衷尼介质／＇?＾??图２．１稍合系数及精合系统摸型示意图??６??

??图２．?２检波器尾锥模型示意图??触的介质中就存在两种波场：（１）地的散射波场。??场与应力场可Ｗ做如下分解??ｖ－＼ｘ）－－ｖ－｛ｘ）＾ｖ－｛ｘ）?，＾；乎〇分别表示，处叠加速分别表示Ｘ处叠加应力、原１，可＾根据观测点，处速度１？＾（义）及
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本文编号：2891538