热弹性介质中波传播特征

深层-超深层油气地震勘探涉及高温介质地震波传播问题,热弹介质参数对地震波传播有重要影响.含弛豫时间修正项的Lord-Shulman双曲型耦合热弹波动方程从理论上预测了热弹性介质中存在快纵波、慢纵波(一种准静态慢纵波,简称热波)和横波的传播,两个纵波为热耗散衰减波而横波不受介质热特性的影响.本文结合平面波频散分析和格林函数法数值模拟,详细研究两个热耗散衰减波的频散和衰减特征,着重分析热导率、热膨胀系数及比热的变化对波速和衰减的影响.研究表明热导率作为主要参数决定了波速与衰减的临界变化,热膨胀系数对波速和衰减的幅度有明显影响,比热则兼顾了前两个热弹系数的影响特征.最后,利用热弹性动力学频率域的二阶格林函数进行波场快照数值模拟,展示热弹性介质中纵波、横波和热波的传播行为.     

饱和孔隙弹性介质中的Rayleigh波及一维动力学问题

本文依饱和孔隙介质动力学的基本方程组,对Rayleigh波在二相介质中的传播及一维土层动力学问题进行了探讨。数值计算表明:Rayleigh波速度在饱和孔隙弹性介质中大大小于在非饱和弹性介质中传播的速度;一维土层地面位移对有惯性力作用(a≠0)与忽略惯性力作用(a=0)也有很大差异。并对一维土层在阶梯形加载、脉冲式加载、正弦加载状态进行求解,为在实践中定性估计地基由于这类荷载作用产生的运动性态提供参考。     

地震反射数据Q值估计及其在油气勘探中的应用

油气地震勘探中,地震波在实际介质中传播时会产生明显的吸收衰减现象,导致地震信号中的主频向低频移动,频带宽度变窄,相位发生畸变,制约了地震勘探识别薄层的分辨能力。为了获得更高分辨率的地震成像,文章介绍了一种在地震反射数据成像域进行Q值估计建模的方法与流程,并利用估计出的Q值通过偏移成像对数据进行衰减补偿,实现高分辨率成像。该方法在时间域引入等效Q值的概念,首先在初步黏弹性时间偏移成像域的时窗内,通过数据在时窗内的补偿效果来确定时间域的等效Q值参数,接着通过在深度域层速度上计算成像射线获得时深转换关系,进而对转换到时间域层Q值的等效参数进行时深转换,完成最终深度域Q值建模,最后将该关键参数作为黏弹性叠前深度偏移的输入,进行复杂构造的黏弹性补偿成像。同时使用中国东部某实际地震数据来验证方法的有效性,验证结果表明发展的流程和方法可较好实现深度域负责构造Q值建模和成像域补偿,实现复杂构造高分辨成像。     

弹性介质分向插值无限元

无限元是一种有效的人工边界,可用于处理弹性波的传播问题。在传统动力无限元的基础上,提出了一种采用分向插值技术的新型动力无限元,详细地推导了这种无限元的形函数,建立了完全解析形式的刚度矩阵,以提高计算效率,采用该无限元边界,计算了弹性介质中的线源Lamb问题,通过对比解析解答的地基表面位移,验证了该无限元的有效性。算例分析表明,采用此类无限元时,有限元单元边长建议取不超过1/8剪切波波长,网格边界到激励源点的距离宜取5倍剪切波波长。无限单元中的幅值衰减系数对计算结果影响甚微,建议取较小值。     

球面波的反射P波AVO分析

本文对球面波反射P波反射系数计算公式进行了推导,根据推导公式计算出第I类AVO和第Ⅲ类AVO介质中反射系数及相位随入射角的变化,并与基于平面波的Zoeppritz方程计算的结果进行对比.结果显示,对于第I类AVO介质,球面波反射系数在临界角附近较基于平面波的Zoeppritz方程计算结果更精确;同时受界面深度的影响较大,随深度的增加,球面波AVO趋势接近平面波AVO.最后,通过数值模拟技术,对模型数据和实际数据进行模拟,对平面波AVO道集和球面波AVO道集进行了验证分析.浅层的第I类AVO现象,在近临界角和超临界角处折射引起反射系数与相位的变化较大,对于第Ⅲ类AVO现象,由于不存在临界角问题,球面波模拟结果与基于平面波的Zoeppritz计算结果差别较小.上述计算分析,可为实际资料的大偏移距道集的AVO分析提供理论基础.     

简谐波在黏弹性介质中波动传播的应力场研究

得到了简谐波在具有Kelvin模型黏弹性介质中的外行扩散波与内行入射波应力场表达式。将波动在介质中的传播分为外行扩散波与内行入射波两部分,先得到简谐波在弹性介质中波动传播时外行扩散波与内行入射波各自的应力场,结合弹性波理论与黏弹性理论,分别得到了波动在Kelvin模型黏弹性介质中外行扩散波与内行入射波两部分的应力场,并将外行扩散波与内行入射波两部分的应力场分别表示为外行扩散波与内行入射波位移与速度场的表达式,其结果有利于波动理论在黏弹性介质中的应用     

列车荷载下上覆弹性层横观各向同性饱和地基的动力响应

基于Biot多孔弹性介质的波动理论,构造了轨道、道碴、枕木及弹性层的横观各向同性饱和地基在列车荷载下的动力计算模型。利用Fourier变换,得到了列车荷载作用下横观各向同性软土地基上弹性层动力响应的解析结果。利用离散Fourier逆变换得到数值计算结果,分析了荷载速度、地基的各向异性参数、弹性层刚度系数及厚度对位移和孔压响应的影响。分析结果表明：弹性层对控制地基振动作用显著,地表振动幅值随荷载速度的增加而增大,软土的横向弹性模量对地表振动及土中孔压有较大影响。     

弹性介质边坡模糊有限元方法研究

针对弹性介质体边坡内存在的模糊特性,从弹性力学的基本方程式入手,应用模糊运算法则、模糊积分和模糊微分等方法,推导了弹性力学几何方程、物理方程和平衡方程的模糊表达形式。利用最小模糊位能原理,建立了考虑多参数模糊性的模糊有限元控制方程。数值算例表明,弹性介质体边坡考虑模糊特性影响的情况下的分析成果,能更全面地反映出计算参数模糊特性变化引起的边坡内力和位移的改变情况。     

Construction of constant-Q viscoelastic mode with three parameters

The popularly used viscoelastic models have some shortcomings in describing relationship between quality factor （Q） and frequency, which is not consistent with the observation data. Based on the theory of viscoelasticity, a new approach to construct constant-Q viscoelastic model in given frequency band with three parameters is developed. The designed model describes the frequency-independence feature of quality factor very well, and the effect of viscoelasticity on seismic wave field can be studied relatively accurate in theory with this model. Furthermore, the number of required parameters in this model has been reduced fewer than that of other constant-Q models, this can simplify the solution of the viscoelastic problems to some extent. At last, the accuracy and application range have been analyzed through numerical tests. The effect of viscoelasticity on wave propagation has been briefly illustrated through the change of frequency spectra and waveform in several different viscoelastic models.