飽和多孔介質中彈性波的數值模擬.pdf

1、由于地球上大量地表水和地下水的存在，所以飽和介質是非常普遍的，是地下勘測和實際工程中常見的一種介質，也是巖土工程、地震工程和地球物理等學科領域的一個重要課題。飽和多孔介質是由固相和流相組成，不同的固相和流相又構成了不同特征性質的飽和多孔介質，所以對固相、流相和固流的相互作用的研究，是研究飽和介質的重要內容。通過彈性波在飽和介質中的傳播規(guī)律和特性，可以較準確的分析判斷飽和多孔介質中的固相、流相和固流的相互作用，是研究多孔飽和介質的一個有效

2、方法。
　　本文通過回顧總結飽和多孔介質和數值模擬方法的研究成果與現狀，以Biot多孔介質理論為基礎，建立了一階的速度—應力彈性波波動方程，并利用數值模擬的方法進行求解，成功地對彈性波在飽和多孔介質中的傳播進行了數值分析模擬，驗證了彈性波傳播時存在兩類縱波和一類橫波，且慢縱波衰減比較大，一般很難被發(fā)現。
　　本文采用了交錯網格有限差分方法進行數值模擬，這種方法運用廣泛，有較高的精度，并考慮了差分的穩(wěn)定性和頻散問題，能高效的反

3、映介質中波場的傳播規(guī)律。在人工截斷邊界處，利用完全匹配層吸收邊界條件，很好的消弱了波的反射和散射，得到了較為理想的吸收效果。
　　基于Biot理論，對波在多孔飽和介質中的衰減進行了討論，分析了孔隙率、達西定律中的滲透系數和流體粘度等材料參數對彈性波衰減的影響。在有吸收邊界條件的情況下，對單層和多層飽和多孔介質進行了研究模擬。并且對含氣夾層的液飽和與液飽和、含液夾層的氣飽和與氣飽和的波場圖進行了對比，得到氣體與固相的粘性耦合變小，慢