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《地震數(shù)值模擬實驗報告》由會員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、本科生實驗報告實驗課程數(shù)值模型模擬學(xué)院名稱地球物理學(xué)院專業(yè)名稱勘查技術(shù)與工程學(xué)生姓名ZRY學(xué)生學(xué)號指導(dǎo)教師實驗地點(diǎn)624實驗成績—O—五年4月二O—五年5月成都理工大學(xué)《地震數(shù)值模擬》實驗報告實驗時間2015年5月31日開課單位地球物理學(xué)院指導(dǎo)教師實驗題目:疊加地震記錄的相移波動方程正演模擬實驗姓名學(xué)號班級專業(yè)勘查技術(shù)與工程院(系)地球物理學(xué)院單內(nèi)容理解寫作結(jié)構(gòu)項程序設(shè)計成模型設(shè)計計算結(jié)果績結(jié)果分析丿;t成績實驗二疊加地震記錄的相移波動模擬實方程正演驗摘要利用C語言編制地質(zhì)模型的相移波動方程止演模擬,改變繞射點(diǎn)位置、速度,再做正演
2、模擬。關(guān)鍵字:地震模型;正演記錄1.1實驗?zāi)康恼莆崭飨蛲越橘|(zhì)任意構(gòu)造、水平層狀速度結(jié)構(gòu)地質(zhì)模型的相移波動方程正演模擬基本理論、實現(xiàn)方法與程序編制,由正演記錄初步分析地震信號的分辨率。1?2實驗內(nèi)容1、基本要求:(1)點(diǎn)繞射構(gòu)造和水平層狀速度模型(參數(shù)如圖1所示)的正演數(shù)值模擬;1)削波的正演;2)無削波的震正演;(2)計算屮點(diǎn)和兩個邊界的信號位置,分析實驗結(jié)果的正確性;(3)做同樣模型的褶積模型數(shù)值模擬,對比分析分析兩者的異同。(4)改變繞射點(diǎn)位置、速度,再做正演模擬。2、較高要求:(1)使用雷克子波做爆炸源,對三個不同的主頻:
3、25hz、50hz和75hz分別做點(diǎn)繞射模型的正演模擬;(2)設(shè)計復(fù)雜反射構(gòu)造模型,再做正演模擬。1?3實驗原理1、地震波傳播的波動方程設(shè)(x,z)為空間坐標(biāo),t為時間,地震波傳播速度為譏兀,Z),則二位介質(zhì)中任意位置、任意吋刻的地震波場為/?(z,x,r):壓縮波一一縱波。則二維各向同性均勻介質(zhì)中地震波傳播的遵循聲波方程為152p(x,z;t)52p(x,z,t)d2p(x,z,t)dx2dz2V2(x,z)dt22、傅里葉變換的微分性質(zhì)〃(/)與其傅里葉變換的P(co)的關(guān)系:p(3)=fp^e~ia)tdt丿—8p(t)=r
4、00p()e~la>td(jo—OO則有時間微分性質(zhì)(ia))p(o>)=Jdp(t)0-阪必(i3)2p(3)=Jo)為頻率,o)=27i/T,T為周期。同理有空間微分性質(zhì):k為頻率,k=2n/A,A為波長。(ik)p(k)=00dp(x)-^e~ia)xdx-oodx00(ik)2p(/c)=Je~ia)xdx3、地震波傳播的相移外推公式令速度V不隨兀變化,只隨z變化,則利用傅里葉變換微分性質(zhì)(3)和(4)式,把波動方程(1)式變換到頻率?波數(shù)域,得:(ik)2p(y)+九需'3)=無P&Z?J2p(k,z,3)dz2
5、八2Zz2V(Z)2P(k,z,3)令:鞏Z)2則(5)式的解為:P(k,z,3)=C1e"lkzZ+c2e+lkzZ包括上行波和下行波兩項。正演模擬取上行波:(k,z,3)=qe-1^2若Zj和Zj+]間隔為口,速度”(z)在此間隔內(nèi)不隨Z變的常數(shù),⑺式實現(xiàn)波場從Zj+]到Zj的延拓,B
6、J:P(k,z”3)=C1e_ikzAz在深度勾+1開始向上延拓到習(xí),若延拓深度為零,即:AZ=Z/+i-Zj=O,則P(k,Zj=Zj+「3)=ceTkz(Zj+】—Zj)=ce-ikzxo—C對于任意深度Zj+1到Zj的延拓,可得正演模擬屮
7、地震波的傳播方程(延拓公式)P(k,z”3)=P(k,Zj+i,o))eTkz(zj+i-Zj)4、初始條件和邊界條件按照爆炸界而理論,反射界而震源在t=0時刻同時起爆,此時刻的波場就是震源。根據(jù)不同情況,可直接使用反射系數(shù)脈沖或子波作震源。如果直接使用反射系數(shù)作震源脈沖,則初始條件可表示為:Po(x,z,t)=r(x,z)0其他Po(x,z,t)對時間刑空間X做二維傅立葉變換,貝I」得頻率?波數(shù)域的初始波場Po(k,z,3)邊界條件:Po(x,Z,t)r(x,Z)t=0,XminV尤
8、X=其他,Z=其他其他參數(shù)都是在Xmin<%VXmaxMmin
9、而消除邊界強(qiáng)反射的影響。假設(shè)橫向總長度為NX,以兩邊Lx道吸波為例,有以下吸波公式:Abs(Nx—lx)=Abs(Ix)=Jsin(寸x0