六分量弹性波场数值模拟与分析

发布时间：2021-08-28 03:23

　　地震波传播过程中,质点的振动不仅包括三个独立的平移部分,还包括三个独立的旋转部分.本文基于一阶速度-应力弹性波方程,采用分裂完全匹配层（SPML）的吸收边界条件,推导了时间导数二阶精度和空间导数高阶精度的交错网格有限差分格式的弹性波速度与应力各分量计算公式,模拟了各向同性介质中均匀模型和层状模型下的六分量波场,并对二维各向同性层状模型下的三个分量地震记录做高分辨率线性拉东变换得到各自的频散能谱.数值模拟分析结果表明:（1）旋转分量的能量要比平动分量弱的多;（2）在平动分量上,面波能量强,频率低,反射P波能量较强,反射S波能量稍弱;在旋转分量上,反射P波能量很弱,S波能量强;（3）与平动分量相比,旋转分量的频散能谱效果更好,能看到基阶和完整的高阶面波,即旋转分量能反映更多的地下介质信息. 

【文章来源】：地球物理学报. 2020,63(06)北大核心EISCICSCD

【文章页数】：11 页

【部分图文】：

3 波场差异

SPML和自由边界条件下的波场

基于二维模型，我们使用了一个简单的均匀半空间模型model 1来比较平动和转动之间的差异．震源子波为中心频率20Hz的雷克子波，被加载在X和Z方向，并作为膨胀源产生P波．炮点在模型中间，埋深2 m，模型尺寸为300 m（宽）!150 m（深）．检波器位于地表，间隔1m．介质参数为VP=3000m·s-1,VS=1800m·s-1，ρ=2600kg·m-3．地震记录如图2所示．直达P波在所有分量中都能看到，能量强且表现为一条直线．SV波在Ry分量中的能量强于平动分量，与P波特征相反．进一步提取每个分量的第80和第130道以观察波形的差异，如图3所示．


本文编号：3367688