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复杂近地表地震波响应特征研究 ——以中国西部地区为例

2020-12-07阅读(744)

复杂近地表地震波响应特征研究 ——以中国西部地区为例

论文摘要

本文的研究工作主要有两方面:任意起伏地表地震波数值模拟技术及近地表地震波场的传播特征和响应规律研究。在地震波的数值模拟方法中,分析和讨论了能够处理起伏地表自由边界条件的广义虚像法,构建了具有与内部介质模拟精度和阶数同步的高阶广义虚像法差分边界条件方程,分析了其在应用中的局限性,使其与地表条件充零法联合使用,使其在任意地表起伏模型中都能够应用;实现了完全弹性介质模型、粘弹性介质模型和横向各向同性介质模型的起伏地表情况下的地震波波场数值模拟。通过数值模拟得到了不同模型,不同介质的地震波场传播和地震合成记录,通过整理和分析得到了如下认识:在复杂近地表模型条件下,地形严重扭曲了地下波场的形态,并造成了波场的不可识别;水平自由界面情况下,面波和表层多次波是近地表干扰的主要因素,地表严重起伏情况下,二次绕射形成的侧反射波的干扰要强于面波;通过合成记录的频谱分析可以看到,地形对地震波场有一定的选频作用,突起模型的效果比较明显,对具有频率效应的介质如粘弹性介质作用的表现更加明显;地形的起伏对地震波场响应不会产生频散,也就是说地形影响不具有频散特征,同时由于地形的影响,介质类型所产生的频散特征也不是很明显。也就是说地形起伏造成的能量散射或反射都是高能量的无频散的,通过某个频带的滤波效果是不可预期的。

论文目录

  • 内容提要
  • 第1章 绪论
  • 1.1 研究目的及意义
  • 1.2 中国西部地区的地理特点与地质条件
  • 1.3 中国西部地区的人工反射地震现状
  • 1.4 复杂近地表地震波数值模拟研究进展
  • 1.5 复杂近地表地震波场研究进展
  • 1.6 技术路线及创新性研究内容
  • 1.7 论文结构安排
  • 第2章 西部地区复杂近地表模型
  • 2.1 模型建立要素
  • 2.2 模型的几何特征
  • 2.3 介质特征
  • 2.3.1 二维弹性模型
  • 2.3.2 粘弹性模型
  • 2.3.3 各向异性介质
  • 2.4 岩石物理参数特征
  • 2.4.1 黄土塬近地表岩石物理参数分布
  • 2.4.2 山地近地表岩石物理参数分布
  • 2.4.3 沙漠近地表岩石物理参数分布
  • 第3章 地震波场数值模拟基本原理
  • 3.1 高阶交错网格差分格式
  • 3.2 数值模拟中的震源实现
  • 3.3 边界条件、精度和稳定性
  • 3.3.1 计算精确性验证
  • 3.3.2 稳定性条件
  • 3.3.3 吸收边界条件
  • 3.3.4 自由边界条件
  • 第4章 广义虚像法
  • 4.1 广义虚像法的研究历史与现状
  • 4.2 广义虚像法的实现
  • 4.2.1 虚像法的实现
  • 4.2.2 广义虚像法的实现
  • 4.2.3 弹性参数方程的广义虚像法
  • 4.2.4 粘弹性介质自由边界广义虚像法
  • 4.3 广义虚像法的问题及处理方法
  • 第5章 黄土塬模型地震波场特征研究
  • 5.1 黄土塬模型的建立
  • 5.2 水平层状介质模型地震波响应
  • 5.2.1 水平均匀半空间模型地震波响应
  • 5.2.2 水平多层介质模型地震波响应
  • 5.3 地形模型地震波响应
  • 5.3.1 凹陷模型地震波响应
  • 5.3.2 突起模型地震波响应
  • 5.4 合成记录单道分析
  • 5.4.1 水平模型单道记录分析
  • 5.4.2 水平层状介质模型对比
  • 5.4.3 起伏地形模型单道记录分析
  • 5.5 合成记录频谱分析
  • 5.5.1 水平模型合成记录频谱分析
  • 5.5.2 起伏模型合成记录单道频谱分析
  • 第6章 沙漠模型地震波场特征研究
  • 6.1 沙漠模型的建立
  • 6.2 沙漠模型地震波响应
  • 6.3 合成记录单道分析
  • 6.4 合成记录频谱分析
  • 第7章 山地模型地震波场特征研究
  • 7.1 山地模型的建立
  • 7.2 山地模型地震波响应
  • 7.3 合成记录单道分析
  • 7.4 合成记录频谱分析
  • 第8章 3D 和2.5D 复杂地表地震波场研究初探
  • 8.1 3D 弹性地震波高阶交错网格差分方法
  • 8.1.1 3-D 弹性波方程
  • 8.1.2 高阶交错网格差分方程构造
  • 8.1.3 高阶多源虚像法自由边界处理
  • 8.1.4 震源及吸收边界条件
  • 8.2 数值模拟试算
  • 8.3 2.5D 地震波场数值模拟研究
  • 第9章 结论
  • 参考文献
  • 攻读博士期间发表的论文及参加的科研项目
  • 致谢
  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 导师简介及作者简介

    • 相关论文文献

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