三維復雜介質(zhì)中瑞雷面波傳播特性研究.pdf

1、瑞雷面波憑借其衰減小、信噪比高、抗干擾能力強、分辨率高及在層狀介質(zhì)中具有頻散特性，在地震勘察和工程檢測領域有著廣泛的應用，其數(shù)值模擬也日益受到學界重視。為了更加接近真實的地質(zhì)模型，為實際的瑞雷面波勘探提供充足的理論支撐，通過交錯網(wǎng)格有限差分數(shù)值模擬，對三維復雜介質(zhì)中的瑞雷面波傳播特性進行了研究。
　　 三維波動方程數(shù)值模擬對計算機內(nèi)存和計算速度有很高的要求，為了克服單PC串行算法在三維數(shù)值計算時數(shù)據(jù)存儲量小和計算速度慢的局限，采

2、用基于消息傳遞接口(Message Passing Interface，MPI)的并行算法對瑞雷面波進行了交錯網(wǎng)格有限差分正演模擬。將模擬區(qū)域劃分為若干個子區(qū)域，各個進程互相協(xié)同，并行完成各個子區(qū)域的數(shù)值模擬，從而達到加速模擬速度，擴大模型規(guī)模的目的。
　　 數(shù)值模擬過程中，采用聲學-彈性界面近似法(Acoustic-Elasticboundary Approach，AEA)處理水平自由地表，吸收邊界通過指數(shù)衰減的方法處理。模擬

3、所得的單道地震記錄與解析解的對比結(jié)果和波場快照驗證了模擬的可行性和正確性。本文對水平層狀介質(zhì)(三層速度遞增、含軟夾層)、地表裂縫、地下空洞、地表水平傾斜、地表隆起、地表凹陷等模型下的瑞雷面波進行了數(shù)值模擬。在模擬起伏地表模型中的瑞雷面波時，采用坐標映射的方法，先將地形函數(shù)及其導數(shù)引入波動方程后再通過交錯網(wǎng)格有限差分求解。通過一系列數(shù)值模擬算例，分析了瑞雷面波高階模式形成機理，直觀地揭示了瑞雷面波在復雜介質(zhì)中的傳播過程，并研究了其傳播特性