本文選題：地震映像 + 正演模擬�。� 參考：《湖南科技大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：地震映像法是在最佳偏移距反射波地震勘探的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,具有數(shù)據(jù)采集高效、快捷,采集方式靈活和數(shù)據(jù)處理相對簡單等優(yōu)勢,能有效的對空洞、溶洞、起伏基巖面、管線和大型混凝土構(gòu)件的質(zhì)量進行探測,作為淺層地震勘探的一種新方法已得到較為廣泛的使用。地震映像資料中包含有時域和頻域資料,目前在資料處理中主要利用時域數(shù)據(jù),對頻域資料利用甚少。利用時、頻域?qū)Φ卣鹩诚褓Y料進行綜合分析處理能有效提高解譯的準確性。因此,對地震映像進行正演模擬,分析和總結(jié)不同模型條件下的地震映像記錄的時頻特征具有重要的理論和實際意義。本文在有限差分理論的基礎(chǔ)上,采用交錯網(wǎng)格法對二維彈性波動方程進行數(shù)值求解,獲取差分格式,通過分析,選取二維一階彈性波動方程交錯網(wǎng)格有限差分作為震源處理方法,以變系數(shù)吸收邊界為人工邊界,建立了各向同性半空間模型、水平層狀介質(zhì)模型和含有低速異常體模型。在數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上,編寫相應(yīng)地震映像正演模擬程序,進行數(shù)值模擬,獲得了不同模型的地震映像波形記錄和不同時間點的波場快照,并選取相關(guān)記錄道進行S變換,得到S變換時-頻分布圖。從時域及頻域角度分別對正演模擬所獲得的成果進行分析、總結(jié),得到以下幾點認識:①在各向均勻介質(zhì)中,地震波由激勵點呈圓弧形向四周傳播,能量逐步衰減,波形記錄中以直達波為主;②介質(zhì)呈水平層狀結(jié)構(gòu)時,波場快照顯示,波傳播層界面時會產(chǎn)生反射、折射和透射現(xiàn)象,波型發(fā)生轉(zhuǎn)換,各種波在界面附近疊加,使波場復(fù)雜化,波形記錄中存在著折射波、反射波和面波三種強能量,而在時-頻分布圖中表現(xiàn)為兩個能量團,折射波和反射波因波至?xí)r間相差不大,在S變換過程中無法分離,疊加形成一個能量團,另一能量團由面波形成,隨時間增長頻率逐步衰減;③地震波傳播在過程遇到低速體時,在低速異常體的角點處將會產(chǎn)生繞射現(xiàn)象,對角點附近的波場產(chǎn)生干擾,地震波在低速異常體頂部界面上無法產(chǎn)生折射波,但在底部界面能產(chǎn)生折射波,使接收到折射波的波至?xí)r間較兩側(cè)大,同時面波在低速異常體位置會出現(xiàn)振幅偏小甚至缺失現(xiàn)象,在時-頻分布圖上顯示,面波主頻較均勻介質(zhì)和層狀介質(zhì)明顯偏低,且地震波傳播至低速體后頻率迅速下降,能量快速衰減。將上述規(guī)律應(yīng)用到實測地震映像資料的解釋中,取得了較好的應(yīng)用效果,驗證了地震映像正演模擬結(jié)果的正確性,同時表明,通過正演模擬獲得的不同模型條件下的時頻特征對實測數(shù)據(jù)的解釋具有一定的指導(dǎo)意義。
[Abstract]:The seismic mapping method is developed on the basis of the best offset reflection wave seismic exploration. It has the advantages of high efficiency, fast data acquisition, flexible acquisition method and relatively simple data processing. It can effectively deal with cavities, caverns and undulating bedrock surfaces. As a new method of shallow seismic exploration, the quality of pipeline and large concrete members has been widely used. There are time-domain and frequency-domain data in seismic image data. At present, time-domain data are mainly used in data processing, but frequency-domain data are seldom used. Comprehensive analysis and processing of seismic image data in time and frequency domain can effectively improve the accuracy of interpretation. Therefore, it is of great theoretical and practical significance to carry out forward modeling of seismic images and analyze and summarize the time-frequency characteristics of seismic image records under different model conditions. In this paper, based on the finite difference theory, the staggered grid method is used to solve the two-dimensional elastic wave equation numerically, and the difference scheme is obtained. Two dimensional first order elastic wave equation staggered grid finite difference method is selected as the focal processing method. The isotropic half-space model, horizontal layered medium model and the model with low velocity anomaly are established with the absorbing boundary of variable coefficient as artificial boundary. Based on the mathematical model, the corresponding forward simulation program of seismic image is compiled to simulate the seismic image waveform of different models and the snapshot of wave field at different time points. The time frequency distribution of S transform is obtained. The results of forward modeling are analyzed from time domain and frequency domain respectively, and the following conclusions are obtained: in every direction of homogeneous medium, the seismic wave propagates from excitation point to circumference, and the energy gradually attenuates. The wave field snapshot shows that reflection, refraction and transmission will occur at the interface of the wave propagation layer when the direct wave is the main medium with horizontal layered structure in the waveform recording, the wave pattern will be converted, and all kinds of waves will be superimposed near the interface, which will complicate the wave field. There are three kinds of strong energy in the waveform record: refraction wave, reflected wave and surface wave, but in the time-frequency distribution diagram there are two energy groups. The difference between refraction wave and reflected wave arrival time is not different, so it can not be separated in S transform process. Superimposed to form an energy mass, the other energy mass is formed by a surface wave. The propagation of seismic waves gradually attenuates with the increasing frequency of time. When the slow velocity body is encountered in the process, diffraction will occur at the corner of the low velocity abnormal body. The wave field near the diagonal point interferes, the seismic wave can not produce refraction wave at the top interface of the low velocity anomaly body, but it can produce the refraction wave at the bottom interface, so that the arrival time of the received refraction wave is longer than that of both sides. At the same time, the amplitude of the surface wave will be smaller or even absent in the position of the low velocity anomaly body. In the time-frequency distribution diagram, the main frequency of the surface wave is obviously lower than that of the homogeneous medium and the layered medium, and the frequency of the seismic wave decreases rapidly after the seismic wave propagates to the low velocity body. The energy decays rapidly. The application of the above rule to the interpretation of the measured seismic image data shows that the validity of the forward modeling results of the seismic image is verified, and it is also shown that, The time-frequency characteristics of different models obtained by forward modeling have a certain guiding significance to the interpretation of measured data.
【學(xué)位授予單位】：湖南科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：P631.4

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本文編號：1802246