層狀黏彈性雙相介質(zhì)的動(dòng)力響應(yīng)與物性參數(shù)反演研究.pdf

1、本文以黏彈性雙相介質(zhì)模型為研究對(duì)象，在黏彈性介質(zhì)理論和Biot連續(xù)介質(zhì)理論基礎(chǔ)上，以有限元方法作為正演的主要工具，對(duì)其進(jìn)行了動(dòng)力響應(yīng)分析；并進(jìn)一步以可量測(cè)的地表響應(yīng)信息為依據(jù)，利用同倫方法對(duì)黏彈性雙相介質(zhì)的多個(gè)材料參數(shù)進(jìn)行了數(shù)值反演研究。 文章首先推導(dǎo)了黏彈性雙相介質(zhì)的顯式有限元表達(dá)式，并編制了程序；給出了黏彈性雙相介質(zhì)交界面的連續(xù)條件，這樣就可以方便地應(yīng)用于分層地質(zhì)模型的計(jì)算。利用本文編制的有限元程序，對(duì)黏彈性雙相介質(zhì)的單層、

2、雙層、三層半空間地質(zhì)模型的動(dòng)力響應(yīng)特征和介質(zhì)的材料參數(shù)變化對(duì)地表位移、速度和加速度的影響進(jìn)行了數(shù)值分析。 在實(shí)際工程中，地表的時(shí)域響應(yīng)(包括位移、速度、加速度等)通常容易被測(cè)得，并包含了豐富的介質(zhì)信息。將其直接應(yīng)用于介質(zhì)物性參數(shù)的反演，其結(jié)果會(huì)更合理，更利于實(shí)際的工程應(yīng)用。本文從介質(zhì)響應(yīng)的理論合成與實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)(可用正演結(jié)果來模擬)相擬合這一點(diǎn)出發(fā)，將介質(zhì)波動(dòng)方程的參數(shù)反演問題，轉(zhuǎn)化為非線性算子方程的零點(diǎn)求解問題或者某種確定性非

3、線性泛函的極小值問題；并分別從非線性算子方程零點(diǎn)求解和泛函求極小值出發(fā)構(gòu)造同倫函數(shù)，對(duì)單層半空間地質(zhì)模型、帶彈性覆蓋層的雙層半空間模型及三層半空間地質(zhì)模型的黏彈性雙相介質(zhì)的材料參數(shù)進(jìn)行反演研究。結(jié)果表明，根據(jù)最小泛函原理得到的同倫反演方法收斂范圍更大，收斂速度更快，較適用于時(shí)域信息對(duì)介質(zhì)參數(shù)反演的分析計(jì)算。為驗(yàn)證該反演方法的穩(wěn)定性，本文對(duì)反演算例進(jìn)行了抗噪聲分析，當(dāng)測(cè)量數(shù)據(jù)加入5％的隨機(jī)噪聲時(shí)，仍能獲得令人滿意的反演效果，表明該方法具有