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基于双相各向异性介质模型,首先推导了双相各向异性介质中弹性波传播的动力学方程及其Galerkin变分方程和有限元运动方程,然后给出了孔隙弹性波方程的有限元数值解法以及二维双相PTL介质中波场模拟的人为吸收边界条件. 最后,利用本文给出的有限元方法对双相PTL介质和双相各向同性介质中的弹性波传播进行了数值模拟. 结果表明:有限元方法和吸收边界条件有效、可行,在理想相界条件下,不论是从固体位移,还是从流体位移的波场快照都能看到明显的慢速拟P波;在黏滞相界情况下,能否观察到慢速拟P波,与含流体地层介质的耗散性质有关.对实际含流体介质,从流体位移分量的波场快照比从固体位移波场快照更容易观察到慢速拟P波. 相似文献
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《地球物理学进展》2015,(1)
BISQ模型同时包含了合流体孔隙介质中Biot流动和喷射流动两种重要的力学机制.基于BISQ模型的双相各向同性介质弹性波波动方程是一个复变系数偏微分方程组.本文率先建立了该方程的25点频率-空间域有限差分数值解法,在理想相界和黏滞相界情况下,对Biot流动和喷射流动共同作用下的双相各向同性介质中的波传播进行了数值模拟,通过与仅受Biot流动作用下的波场模拟结果的对比,分析了两种机制耦合作用对弹性波传播的影响.同时,本文也研究了波在双层双相各向同性介质分界面处的反射和透射特征.数值模拟结果表明:在Biot流动和喷射流动耦合作用下,双相介质中传播的快P波的速度和振幅都小于仅考虑Biot流动的双相介质中的快P波,且慢P波的衰减也更为强烈,而S波的波速和振幅则无明显差异.这表明局部喷射流动对P波的衰减和频散具有重要影响,而对S波的影响较小;慢P波的强烈衰减使得其在波场快照中无法被观测到,双层双相介质中的波传播现象类似于单相介质的情况.同时本文的研究结果也表明,频率-空间域有限差分法在基于BISQ模型的双相介质中波传播数值模拟中的正确性和有效性,为开展孔隙弹性介质全波形反演问题的研究提供了研究基础. 相似文献
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介质非均匀性可引起高频S波包络的展宽．S波包络展宽是定量研究岩石圈中随机速度非均匀性的有力工具．S波的初至与其均方根包络最大振幅的一半之间的时间延迟定义为S波包络时间差，该时间的大小可反映介质非均匀性强弱．采用有限差分算法模拟了2D von Kaacute;rmaacute;n型随机介质中S波包络的展宽现象，统计分析了影响S波包络时间差的主要因素．结果表明，随机介质中S波传播的距离、随机介质速度扰动率及S波频率均可对S波包络时间差产生影响．相比较而言，速度扰动率对S波包络时间差影响程度最大，S波传播距离次之，S波频率影响程度最小． 相似文献
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高频S波随着传播距离的增大其均方根(RMS)包络逐渐变宽，我们把这种现象称为S波包络展宽现象.S波传播路径上随机分布的非均匀体对S波的多次前向散射和绕射作用是导致S波包络展宽现象的主要原因，因此可用S波包络展宽现象来研究介质非均匀性.本文采用S波包络峰值延时来对S波包络展宽现象进行量化.S波包络峰值延时定义为S波初至与其均方根包络峰值最大值之间的时间差.本文选用长白山天池火山区的小震记录，运用S波包络峰值延时对长白山天池火山口地区的介质非均匀性进行了评价.结果发现长白山天池火山区呈现强烈的介质非均匀性，在0~2 km深度范围内介质非均匀性表现出南部强北部弱的空间分布特征；在2~5 km深度范围内介质非均匀性的空间分布特征与频率具有相关性；天池火山区介质非均匀性具有明显的多尺度特性；强弱非均匀性接触带，往往是地震频发地带.根据地震与非均匀体在空间分布的相对位置，我们认为火山区介质非均匀性可能反映了火山早期喷发堆积物介质结构的差异. 相似文献
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本文以文献[4]提出的介质模型为基础,研究了饱含粘滞可压缩流体的多孔弹性介质中的地震波传播问题。文中指出,此种介质可以传播四种平面谐波。即两种S波和两种P波。这四种波都是非均匀波,其衰减和相速取决于介质特性、频率及其它定解条件(如波源、边界条件等)。本文还详细讨论了从弹性介质向双相介质入射P波、SV波的情形,并对SV波垂直入射的情形做了数值计算。所得的有关结论可用来解释一些地球物理现象,并可应用于地球物理勘探,在超声模拟实验及声学有关领域的研究中也有一定的理论意义。 相似文献
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本文基于Biot理论,推导出Zoeppritz形式的双相介质分界面上弹性波的反射与透射公式,对单相Zoeppritz公式与双相反射系数公式进行了比较,对双相介质含油、水、气不同流体时的反射规律以及孔隙度、渗透率、饱和度等储层参数对纵波反射的影响进行了研究.数值模拟分析表明,双相与单相反射公式的主要差异在于双相介质反射公式中考虑了液相、固液耦合相弹性模量的影响;油砂、水砂、气砂岩的慢P波反射差异明显;快P波反射对孔隙度的变化敏感,饱和度次之,对渗透率和频率的变化不敏感. 相似文献
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高频S波随着传播距离的增大其均方根(RMS)包络逐渐变宽,把这种现象称为S波的包络展宽现象。S波传播路径上随机分布的非均匀体对S波的多次前向散射和绕射作用是导致S波包络展宽现象的主要原因,因此可用S波的包络展宽现象来研究介质的非均匀性。采用S波包络峰值延时对S波包络展宽现象进行量化。S波包络峰值延时定义为S波初至与其RMS包络峰值最大值之间的时间差。文中对长白山天池火山区204个小震记录进行了S波包络展宽分析,研究发现长白山天池火山区小震S波包络展宽现象明显,S波包络峰值延时与震中距、频率呈正相关;运用统计学方法获取了长白山天池火山区不同频带下S波包络峰值延时与震中距之间的关系。研究结果对认识S波包络展宽的特征以及定量研究长白山天池火山区介质的非均匀性具有重要意义 相似文献
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随着地震工程和能源地震勘探的深入发展,人们所遇到的地下介质愈来愈复杂．常规的各向异性介质理论或双相各向同性介质理论难以精确描述含流体的各向异性介质,如裂缝性气藏、含水页岩等．本文以Biot双相各向异性介质理论为基础,利用弹性平面波方程,推导出了任意双相各向异性介质中弹性波的Christoffel方程．根据Christoffel方程,计算并分析了频率对双相横向各向同性介质中弹性波的相速度、衰减、双相振幅比和偏振特征的影响．结果表明,在4类波(快纵波、慢纵波、快横波和慢横波)中,频率对慢纵波影响最大;当耗散很大时,快纵波、快横波和慢横波的流固相振幅比值近似为1．对偏振特征分析的结果表明,在双相各向异性介质中,弹性波的固相位移偏振方向与流相位移偏振方向将不再保持同向或反向,而是呈不同大小的夹角． 相似文献
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用非零偏P-P波、P-SV波计算零偏反射纵波和反射横波 总被引：3，自引：2，他引：3
在P波入射时，地下同一点产生的P－P波和P－SV波是入射角、界面两侧纵波阻抗和横波阻抗的函数，并且两者是耦合的，利用两者的耦合关系，可在入射角确定的情况下提取与入射角无关的零偏纵波反射和横波反射。本文对此进行了理论推导，结论是：入射角为零时的纵波与横波反射系数是入射角非零时的P－P波和P－SV波反射系数的线性组合，进而可以用纵横波反射计算泊松比反向间面，把多波叠前反演转化到叠后进行，通过合成弹性参数反射剖面，直接反演弹性参数等，都很有意义。文中给出了有关的公式，并对具体实现方法和有关参数进行了讨论。 相似文献
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文中利用分别独立反演得到的华北地区 16个台的S波和P波速度结构 ,计算了各台站下方分层速度结构各层的波速比值 ,发现在强震区的波速比总体上高于弱震区 ,且地壳中的一些低速层位会出现 >1 8的波速比值 ,而在弱震区或稳定块体内部 ,各层波速比一般都低于正常波速比 1 732 ,平均值甚至 <1 7;在过渡区域 ,如位于盆地边缘或稳定块体边缘的台站 ,其波速比值有高有低 ,一般情况下 >1 732。在此基础上 ,最后我们对位于不同地质构造体的台站下方的介质性质进行了讨论 相似文献
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The simplified macro‐equations of porous elastic media are presented based on Hickey's theory upon ignoring effects of thermomechanical coupling and fluctuations of porosity and density induced by passing waves. The macro‐equations with definite physical parameters predict two types of compressional waves (P wave) and two types of shear waves (S wave). The first types of P and S waves, similar to the fast P wave and S wave in Biot's theory, propagate with fast velocity and have relatively weak dispersion and attenuation, while the second types of waves behave as diffusive modes due to their distinct dispersion and strong attenuation. The second S wave resulting from the bulk and shear viscous loss within pore fluid is slower than the second P wave but with strong attenuation at lower frequencies. Based on the simplified porous elastic equations, the effects of petrophysical parameters (permeability, porosity, coupling density and fluid viscosity) on the velocity dispersion and attenuation of P and S waves are studied in brine‐saturated sandstone compared with the results of Biot's theory. The results show that the dispersion and attenuation of P waves in simplified theory are stronger than those of Biot's theory and appear at slightly lower frequencies because of the existence of bulk and shear viscous loss within pore fluid. The properties of the first S wave are almost consistent with the S wave in Biot's theory, while the second S wave not included in Biot's theory even dies off around its source due to its extremely strong attenuation. The permeability and porosity have an obvious impact on the velocity dispersion and attenuation of both P and S waves. Higher permeabilities make the peaks of attenuation shift towards lower frequencies. Higher porosities correspond to higher dispersion and attenuation. Moreover, the inertial coupling between fluid and solid induces weak velocity dispersion and attenuation of both P and S waves at higher frequencies, whereas the fluid viscosity dominates the dispersion and attenuation in a macroscopic porous medium. Besides, the heavy oil sand is used to investigate the influence of high viscous fluid on the dispersion and attenuation of both P and S waves. The dispersion and attenuation in heavy oil sand are stronger than those in brine‐saturated sandstone due to the considerable shear viscosity of heavy oil. Seismic properties are strongly influenced by the fluid viscosity; thus, viscosity should be included in fluid properties to explain solid–fluid combination behaviour properly. 相似文献
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IntroductionItiswellknownthatanisotropylieswidelyintheundergroundmedia.Anisotropicmediawhicharemetintheseismicengineeringandseismicexplorationofenergyaremainlycausedbytheperiodicthinlayers(PTL)andextensivedilatancyanisotropy(EDA).Insuchmedia,anisotropyleadstomorecomplicatepropagationofseismicwave,thesignificantfeatureinanisotropicmediaisvelocityanisotropy.Infact,undergroundstrataareverycomplicated,whichareusuallycomposedofsolidframeandfluid(suchasoil,gasesorwater)inpores.Inordertostudyseism… 相似文献
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弹性波在储层渗流场中的传播与衰减规律是研究波场强化采油动力学机理的重要基础.基于等效流体理论和饱和静态流体弹性波传播Biot理论，建立油水两非混相流体渗流条件下储层多孔介质中弹性波传播的动力学模型，通过算例求解与分析，发现含油水两相渗流储层多孔介质中同时存在着3种纵波P1、P2、P3和1种横波S；受频率和含水饱和度的影响，各波波速和品质因子呈现出不同变化规律，4种体波波速与频率、饱和度正相关，P1、P2波品质因子与饱和度正相关，P3和S波品质因子与饱和度负相关；最后，通过与传统静态弹性波模型结果对比，进一步分析了宏观渗流场对弹性波传播特征的影响规律，为揭示低频人工地震波辅助强化采油技术的动力学机理和工艺参数优化提供了重要理论依据. 相似文献
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本文首次采用Rayleigh面波双台法研究中国西部及其邻域的三维横波速度结构.共处理了超过3000条双台资料，经仔细挑选共获得110条高质量的双台Rayleigh波相速度频散资料.采用Tarantola的概率方法反演得到研究区域内15～120 s的Rayleigh相速度分布图像.采用Tarantola非线性问题的最小二乘反演方法反演得到研究区域内2°×2°的三维横波速度结构.利用不同周期的Rayleigh面波相速度大致对λ/3波长附近深度的横波速度最为敏感这一物理特性，在反演过程中引入一种层速度自适应调整的技巧，可以较好地加快收敛和提高反演的稳定性.反演得到的横波速度结构的主要结论为：（1）青藏高原的西部地区下地壳和上地幔顶部横波速度很高，软流层不发育；而青藏高原东缘地区的下地壳和上地幔顶部速度明显偏低，很可能是青藏高原地壳低速物质沿青藏高原东部边缘地区向南运动、形成经川滇地区连接缅甸北部低速区的低速物质运移通道；在青藏高原东北部边缘地区，下地壳的速度明显低于中地壳的速度；（2）青藏高原南部的拉萨地块具有较高速度的上地幔顶盖层，从南向北拉萨地块的软流层埋深约从130 km减至100 km，软流层厚度约从40 km增至80 km；北部羌塘地块的下地壳速度偏低，上地幔顶盖层缺失，速度很低，软流层的厚度较大；（3）塔里木盆地和准噶尔盆地都表现出较高的上地幔横波速度结构，软流层不明显，准噶尔盆地下地壳的厚度和速度都比塔里木盆地的高；（4）蒙古高原西部的下地壳上地幔顶部速度明显低于蒙古高原东部地区的，且在蒙古高原中西部地区存在巨厚的低速软流层.该软流层越往蒙古高原东部厚度越小，上覆顶盖层的速度和厚度越大.对上述反演结果作了地质解释. 相似文献
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Introduction On October 18 and 19, 1989, a sequence of earthquakes with magnitude MS=5.5, 5.8 and 5.5 occurred in the southeast part of Datong basin, Shanxi Province, China. One year and five months later, on March 26, 1991, another strong earthquake with magnitude MS=5.8 strikes the Datong basin once more. After both October 1989 and March 1991 earthquakes, the Institute of Geophysics, China Seismological Bureau (IGCSB) made near-field observations for aftershocks. 5 DCS-302 digital… 相似文献
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在1989年10月和1991年3月大同地震余震的近场记录中,发现P波与S波到时之间还存在一个附加震相. 对地震的精确定位表明,有一些带有附加震相的地震记录是在临界角之内的台站得到的,因而可以排除附加震相为地表折射波的可能性. 用质点运动轨迹分析方法对附加震相的振动方向进行分析后认为,附加震相的运动特性与P波的运动特性一致,因而,可能是来自沉积盆地底部的S-P转换波. 设定一个低速的沉积层覆盖在速度较高的基岩之上的速度结构模型,用合成地震图技术模拟出这次地震的附加震相,从而确认该附加震相为盆地底部的S-P转换波. 调整传播路径上沉积基底的深度,可以得到一个概略性的盆地底部的图象,即大同盆地底部是一个沿桑干河河谷中部深、两側浅的V形盆底. 相似文献
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根据兰州数字遥测地震台网记录的祁连山中东段的地震资料,利用近震的几种体波及地震波初动的3种振幅比:尾波振幅比、纵波与横波振幅比、初动纵波与横波最大振幅的振幅比的4个振幅比参数rco、Rco、Sco1、Sco2,对该区的2000年6月6日景泰MS5.9地震、2001年7月11日肃南MS5.3地震和2000年9月12日兴海MS6.6地震及余震群进行分析研究。结果表明中强震前各类振幅比会出现高值异常,振幅比参数出现异常后大部分大约1~4个月发震。振幅比参数Sco1、Sco2对应地震关系更明显,说明初动纵波的振幅比由于最先到达,它不受其他波迭加的干扰,能较好的反映孕震区的信息。 相似文献
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本文通过对双震型地震序列的地震波动力学特征的研究，提出了识别双震中第二主震前震的可能性。结果表明、在双震第一主震发生后，序列地震的Ｐ波垂直分量初动一致时，可依据波形来识别第二主震的前震；而初动不一致时有三种情况：１、两组初动中有一组Ｐ、Ｓ波振幅比仍保持为过原点的直线而另一组离散，２、两组初动的振幅比分别为过原点的直线；３、两组初动的振幅比共同组成过原点的直线，对前两种情况可识别第二主震的前震，最后一种情况难以识别。总体达６０－７０％的可识别率。 相似文献