基于混合网格剖分的起伏地表旅行时计算方法研究

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地震波场数值模拟是研究复杂地区地震资料采集、处理和解释的有效辅助手段,它是假定在已知地下介质结构和模型参量的情况下,模拟地震波在地下介质中的传播规律,是研究各种介质地质条件下构造、物性和岩性等各种地质因素与地震波运动学和动力学响应特征之间关系的一门技术。
　　地震波场数值模拟主要包括几何射线法和波动方程法两大类,其中射线追踪数值模拟因其效率高,精度好,在正演模拟、层析成像、偏移、地震波反演等各方面具有广泛应用,是地震模拟中的一种重要方法。本文对射线追踪方法的网格剖分和计算方法及其在起伏地表复杂模型中的应用进行了研究。
　　射线追踪方法是指给定激发点和接收点的位置及地层介质的速度,从而求取激发点到接收点间的射线路径及旅行时,射线追踪求取的射线路径和计算旅行时的精度直接影响着偏移成像、速度分析、走时反演和层析成像的质量。因此,研究快速且更高精度的射线追踪方法,对于解决层析成像等地震波场模拟问题有着重要意义。旅行时线性插值法(LTI)在计算初至波旅行时和射线路径时具有计算原理简单,效率高等特点,得到了广泛应用。本文针对LTI法的网格剖分过程和旅行时计算公式进行了改进,在计算精度、计算效率和功能扩展等三方面,完成了部分技术改进。
　　一、传统的LTI算法使用的是矩形网格剖分,这种剖分方法由于受到矩形网格间距的限制,在界面处不能很好的与真实界面拟合,在旅行时及射线路径追踪过程中容易受到网格的限制而造成射线路径与旅行时计算的误差。因此,本文对LIT法网格剖分过程进行了改进,采用由矩形网格和不规则网格组成的混合网格对模型进行剖分,通过模型测试验证了采用混合网格剖分的模型的近似速度界面与真实界面的贴合度高,更能反映真实界面位置。
　　二、传统的LTI算法使用的是适应于矩形网格剖分的旅行时计算方法,该方法仅适用于网格边界为水平或垂直的情况。因此,为适应本文所提出的基于混合网格剖分剖分方法,对原LTI算法公式进行了改进,提出了适用于任意网格的LTI旅行时计算公式,在界面处将网格划分为非规则网格处使用该计算方法,在非界面处仍使用矩形网格剖分并使用传统的LTI旅行时计算公式进行计算。
　　三、将上述方法应用于起伏地表条件下的地质模型,并结合分区多步计算方法,实现了起伏地表条件下的二维层状介质模型中多次波的旅行时计算和射线追踪,模型测试结果表明该方法在追踪多次波时具有数值稳定、误差收敛等特点,说明该方法在对于起伏地表模型的多次波射线追踪具有不错的效果。

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作者
宋御杰;
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作者单位

长安大学;

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授予单位长安大学;
学科地球探测与信息技术
授予学位硕士
导师姓名李庆春;
年度 2014
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类地震观测结果的解释与处理;数理地震学;
关键词
地震波场; 数值模拟; 起伏地表; 射线追踪; 混合网格剖分; 旅行时线性插值;

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