射線追蹤方法是研究地震正反演問題的基本工具,可用于計(jì)算旅行時(shí)和射線路徑。傳統(tǒng)的射線追蹤理論大部分是基于各向同性介質(zhì)的假設(shè)發(fā)展起來的,但真實(shí)地層很多時(shí)候表現(xiàn)出各向異性的特征。在各向異性地層中,地震波的傳播速度會(huì)隨傳播方向的變化而變化,從而導(dǎo)致射線路徑變得非常復(fù)雜。在構(gòu)造活動(dòng)不明顯的地區(qū),地表沉積形成的地層的彈性性質(zhì)多表現(xiàn)出垂向隨深度變化明顯而水平橫向變化較小的特點(diǎn),這類地層可以近似模擬為VTI（Vertical transversely isotropy）介質(zhì)。本文提出了一種適用于水平層狀VTI介質(zhì)的射線追蹤彎曲法。在一水平層狀VTI介質(zhì)中,沿一射線路徑上任意一點(diǎn)的射線參數(shù)的值是不變的,對(duì)于給定的模型參數(shù)、震源與檢波點(diǎn)位置,只要確定了射線參數(shù),便可以唯一確定射線在每一層中傳播的路徑及走時(shí)。本文采用Thomson參數(shù)來描述VTI介質(zhì)的各向異性,通過利用牛頓迭代法求解非線性偏移距方程來獲得模型的射線參數(shù)。由于VTI介質(zhì)中精確的相速度表達(dá)式與射線參數(shù)的關(guān)系非常復(fù)雜,使得P波、SV波和SH波的相速度與群速度間的關(guān)系也變得復(fù)雜,導(dǎo)致無法通過解析的方法來求解非線性偏移距方程和非線性旅行時(shí)方程�；趯�(duì)... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：96 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

描述波前及射線的變量[56]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-21-圖3-2打靶法射線追蹤示意圖[56]化簡公式（3-12）用來解決初值問題的過程實(shí)際上要依賴于介質(zhì)模型參數(shù)的選取，在具有恒定速度梯度的三角或四面體網(wǎng)格狀介質(zhì)模型中，地震波的射線路徑可以有多種表示形式，比如參數(shù)化為，=(0)[0(0)102,0(0)102,1√12102]+(314)式中——射線的起始點(diǎn)；——速度梯度；(0)——在0點(diǎn)處的速度值；[,,]——射線路徑的單位切向量；[0,0,0]——在射線段起始點(diǎn)處的單位切向量。對(duì)應(yīng)的旅行時(shí)表達(dá)式則為，=12ln[(1+1)(101+0)]+0(315)式中0——從震源點(diǎn)到射線段起始點(diǎn)處的旅行時(shí)。應(yīng)用到四面體網(wǎng)格模型或二維情況下的三角網(wǎng)格時(shí)，可以通過簡單的坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)將速度梯度旋轉(zhuǎn)到z軸方向。因?yàn)榛诮馕鲂问降纳渚�追蹤方法僅適用于特定的速度模型，所以研究者們還發(fā)展了基于數(shù)值解的方法來求解公式（3-12）。首先需要將公式（3-12）簡化為一階初值方程組，簡化方式有很多，例如，給出射線方向單位向量如下，=[,,](316)式中——射線方向與軸方向的夾角；

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-23-3.4彎曲法彎曲法是傳統(tǒng)射線追蹤方法中的一種，其計(jì)算效率一般情況下比試射法高。該方法利用已知模型中給定的一條初始路徑，通過不斷擾動(dòng)射線參數(shù)，使迭代收斂至一條滿足走時(shí)最小準(zhǔn)則的路徑[56]，如圖3-3所示。一般不同的檢波點(diǎn)—震源點(diǎn)組合對(duì)應(yīng)不同的射線路徑，而彎曲法每次只能確定其中的一條射線，且彎曲法是在局部范圍內(nèi)搜索目標(biāo)函數(shù)最小值，不能保證全局最校圖3-3彎曲法射線追蹤示意圖[56]實(shí)現(xiàn)彎曲法的一種常規(guī)做法是先推導(dǎo)出運(yùn)動(dòng)射線追蹤方程式（3-12）的邊界值形式[56]，然后采用迭代方法進(jìn)行求解。推導(dǎo)方式有多種，下面簡要介紹文獻(xiàn)[24]中提出的方法。若設(shè)震源點(diǎn)表示為，接收點(diǎn)表示為，那么射線從震源S出發(fā)到達(dá)接收點(diǎn)R的旅行時(shí)可用積分形式表示為[24]，=∫(321)式中——慢度；——射線長度。射線路徑可用單調(diào)函數(shù)參數(shù)化表示，即=()，是歸一化路徑長度（=/，是射線路徑的總長度），因此路徑長度的擾動(dòng)可以表示為，=√=√2+2+2=(322)其中，()表示關(guān)于的微分，歸一化路徑長度的存在使得=和=0.帶入公式（3-21）可得，=∫(323)通過變分法可以求得該積分的極值，對(duì)任意被積函數(shù)(,(),())，歐拉

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]三維TTI介質(zhì)高效射線追蹤方法[J]. 楊穎航,王真理,徐濤,楊長春.  地球物理學(xué)報(bào). 2018(04)
[2]地震波射線追蹤方法研究綜述[J]. 王東鶴,陳祖斌,劉昕,李娜.  地球物理學(xué)進(jìn)展. 2016(01)
[3]起伏地表?xiàng)l件下各向異性地震波最短路徑射線追蹤[J]. 趙后越,張美根.  地球物理學(xué)報(bào). 2014(09)
[4]地震波初至走時(shí)的計(jì)算方法綜述[J]. 趙烽帆,馬婷,徐濤.  地球物理學(xué)進(jìn)展. 2014(03)
[5]復(fù)雜介質(zhì)中地震波前及射線追蹤綜述[J]. 李強(qiáng),白超英.  地球物理學(xué)進(jìn)展. 2012(01)
[6]基于波前構(gòu)建法的TTI介質(zhì)射線追蹤[J]. 白海軍,孫贊東,王學(xué)軍.  石油地球物理勘探. 2011(S1)
[7]最短路徑算法下二維層狀介質(zhì)中多次波追蹤[J]. 唐小平,白超英.  地球物理學(xué)進(jìn)展. 2009(06)
[8]最短路徑算法下三維層狀介質(zhì)中多次波追蹤[J]. 唐小平,白超英.  地球物理學(xué)報(bào). 2009(10)
[9]TI介質(zhì)中的相速度和群速度及射線參數(shù)[J]. 李磊.  石油物探. 2008(04)
[10]復(fù)雜介質(zhì)地震定位中震源軌跡的計(jì)算[J]. 趙愛華,丁志峰,孫為國,王椿鏞.  地球物理學(xué)報(bào). 2008(04)

博士論文
[1]三維TI介質(zhì)中P波NMO速度及VSP走時(shí)聯(lián)合反演[D]. 張建中.中國地震局地質(zhì)研究所 2005



本文編號(hào)：3531247