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孔隙介质弹性波传播理论在地球物理勘探、地震工程和岩土动力学等领域有着广泛的应用.而孔隙介质中的弹性波受孔隙度、渗透率、流体黏滞系数等参数的影响,因此研究波场的传播特征将有助于分析和提取这些信息.本文在Biot理论的基础上,针对三维层状孔隙介质模型,利用在合成理论地震图的研究中已经被证实具有稳定、高效且适用范围较广的Luco-Apsel-Chen（LAC）广义反透射方法,给出了弹性波场的一种积分形式的半解析解,可通过数值方法高效、准确地计算层状孔隙介质中的理论波场,所以该积分形式的半解析解可为三维层状孔隙介质波场传播特征的理论数值模拟研究提供一种新的途径和手段. 相似文献
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基于前一篇文章中得到的关于三维层状孔隙介质中弹性波场的积分形式半解析解,本文通过离散波数法开展了数值模拟.将全空间均匀孔隙介质中单力点源和爆炸点源作用下弹性波场的解析解和我们的数值模拟结果进行对比,发现两者是完全一致的.而在一个两层半空间模型下的数值模拟,验证了固相位移Green函数的9组空间互易性情况.通过以上两种对比检验,验证了半解析解理论公式、数值模拟方法以及相应程序代码的正确性和可靠性.随后利用敏感度分析研究了不同的介质参数变化对爆炸点源在界面上会产生的反射波场的影响.通过垂直地震剖面模型的数值模拟,发现弹性波场能很好地反映孔隙介质物理性质的变化,同时也讨论了动力协调这一孔隙介质中的特殊现象.我们发展的基于半解析解的数值模拟方法可以为三维层状孔隙介质中弹性波传播特征的研究提供一种可供选择的有效工具和手段. 相似文献
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本文利用最近开发的孔隙介质震电波场算法开展了数值模拟研究,重点探讨不同结构模型中双力偶点源以及有限断层面源作用下产生的地震波及其伴随的电磁信号的时域和频域特征,考察了不同震源时间函数类型对震电波场数值模拟结果的影响,并以Ricker子波为例讨论了震电波场的频率响应特征.结果表明:地震电磁信号的波形、振幅和持续时间等都不同程度受到模型结构的影响,结构越复杂,波形也越复杂;不同震源(双力偶点源与有限断层面源、震源时间函数类型、Ricker子波峰值频率)产生的位移场和电磁场在波形和频谱响应方面整体上呈现相似的特征,但在波形和频谱的幅度和复杂程度方面存在一定差异. 相似文献
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自从发现震电现象以来,众多学者进行了相关研究.其中,Pride提出了一套描述流体饱和孔隙介质中震电波场的耦合与传播的宏观控制方程组,该方程组后来被广泛地应用到相关的震电研究中.Chen发展了一套广义反透射系数方法并将其应用到层状介质合成地震图的研究当中,该方法数值计算效率高并且可以处理带弯曲界面层状介质这种复杂模型.基于Pride的震电波场控制方程组,我们将Chen的广义反透射系数方法推广应用到层状孔隙介质中震电波场的数值模拟研究中,但是在数值计算过程中发现,当含源层的厚度相对于地震波波长较大时（即高频情况）,会出现数值计算的不稳定,此即为高频不稳定性问题.针对高频不稳定性问题,一种自然的处理方法就是在原来的含源层中插入两个虚拟界面,构造出一个新的含源薄层,但是这会带来一些额外的计算量,此外,由于虚拟含源薄层的厚度是有限的,必须针对具体模型参数设定一个合适的厚度值.高频不稳定性问题同样存在于层状介质合成地震图的数值计算过程中,Chen提出了一种解析的处理方法,即在原含源层内引入一无限薄的虚拟含源薄层,通过解析的方法解决高频不稳定性问题,该方法不会降低计算效率且适用于任意参数模型.本文首先对层状孔隙介质中的震电波场数值计算公式进行分析,指出源项积分中的指数增长因子是导致高频不稳定性问题的根本原因;其次将Chen在合成地震图数值模拟研究中采用的解析处理方法推广到震电波场研究中,得到了适用于数值计算的公式;然后给出数值算例,并针对一个含源层过厚的模型,比较了自然处理方法和解析处理方法,两种方法得到的结果具有相当好的一致性,而解析处理方法计算效率更高,证实了本文给出的解析处理方法在解决层状孔隙介质震电波场数值模拟的高频不稳定性问题方面的有效性. 相似文献
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为了更好地理解和解释土壤结构、多相流混合物和流体矿化度对震电测量的影响，本文基于Pride和Revil分别提出的动电耦合控制方程组，采用LAC广义反射与透射系数法对均匀、横向各向同性的多层含流体孔隙介质进行数值模拟研究.本文分别研究了包气带、不同土壤结构的地层和污染物侵入含水层等三种不同地质背景的震电信号.数值结果表明：含水饱和度剧烈变化比均匀变化能激发出更强的动电效应；按照含水饱和度划分的地层层厚与主导的地震波长一致时，震电信号振幅最大；由于S波比P波波长短，所以S波转换的磁场分辨“薄层”能力更强；Pride与Revil的理论模型在地层富含黏土且孔隙中流体部分饱和时存在差异；当土壤为三孔的形式且富含黏土矿物时，基本上不满足“薄”双电层假设条件；黏土含量越高，砂土含量越低，电场总场及界面响应振幅越大；和依照饱和度划分的地层对比，震电信号不仅可以探测到含非水相液体(NAPL)地层的存在，而且分辨率远高于前者；非水相液体的密度和黏度会对震电信号产生明显影响；震电信号同样对流体矿化度变化敏感，非同震电磁信号对流体矿化度变化敏感主要体现于矿化度变化界面附近的隐失波，自由表面附近接收的震电信号无... 相似文献
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