基于彈性波動力學(xué)的檢波器耦合系統(tǒng)研究.pdf

1、檢波器與介質(zhì)之間的耦合作用是影響地震記錄質(zhì)量的關(guān)鍵因素。準(zhǔn)確地描述檢波器-介質(zhì)耦合系統(tǒng)的耦合響應(yīng)一直是國內(nèi)外地球物理學(xué)者關(guān)注的重點。本文開展了基于彈性波動力學(xué)理論的檢波器-介質(zhì)耦合系統(tǒng)研究，此項工作在國內(nèi)尚屬首次。
　　針對傳統(tǒng)振動力學(xué)耦合模型的局限性，提出以剛性柱狀體模型模擬實際檢波器尾錐，并定義耦合系數(shù)量化描述耦合系統(tǒng)的耦合響應(yīng)。基于彈性波動力學(xué)理論，結(jié)合格林函數(shù)構(gòu)造點震源的速度場;利用互易定理求解剛性柱體模型表面質(zhì)點的速度表

2、達(dá)，經(jīng)推導(dǎo)得到彈性波動力學(xué)耦合系統(tǒng)耦合響應(yīng)表達(dá)。
　　結(jié)合多種介質(zhì)條件，開展數(shù)值模擬計算研究，考察地表介質(zhì)縱波速度、泊松比、密度以及檢波器質(zhì)量、尾錐長度、半徑等6種因素對耦合模型耦合響應(yīng)的影響。模擬結(jié)果表明，介質(zhì)縱波速度的增大，泊松比的降低以及介質(zhì)密度的增加都會引起疏松（土壤）介質(zhì)的高頻耦合響應(yīng)，但對固結(jié)（巖石）介質(zhì)耦合系統(tǒng)的影響并不明顯。增加檢波器質(zhì)量及采用較粗的檢波器尾錐會使得疏松介質(zhì)耦合系統(tǒng)產(chǎn)生低頻耦合響應(yīng)，而采用長度較長或

3、半徑較細(xì)的檢波器尾錐則會引起固結(jié)介質(zhì)耦合系統(tǒng)較為明顯的高頻耦合響應(yīng)。
　　通過對比波動力學(xué)耦合模型與傳統(tǒng)的振動力學(xué)模型在不同介質(zhì)條件下的數(shù)值計算結(jié)果，得到以下結(jié)論:(1)在疏松低速介質(zhì)條件中，波動力學(xué)耦合模型的耦合響應(yīng)頻率低于振動力學(xué)模型，且兩者峰值頻率隨著介質(zhì)條件趨向致密而逐步接近;(2)在固結(jié)介質(zhì)條件中，波動力學(xué)耦合模型與振動力學(xué)耦合模型的耦合響應(yīng)較為接近;(3)兩種模型在疏松介質(zhì)條件中的耦合響應(yīng)差異推測為由于兩種理論采用不同