斷層處地震波傳播的彈性動力學研究.pdf

1、地震和斷層的關系錯綜復雜。地震可能導致斷層的生成,而斷層的活動也會引發(fā)地震。實際上,斷層的產生或地震的發(fā)生都和地下的構造應力有密切的聯(lián)系。從斷層處考慮,斷層的破裂直接影響著地震波的形成,而斷層處各介質的物理狀態(tài)決定了斷層未來的運動狀態(tài),彈性動力學正是研究彈性物體對動力載荷的響應。在早期的研究中,地震波理論是基于理想化的地層;均勻的或具有層狀結構的。在實際斷層情況下,需要我們考慮實際的地球介質:非均勻各向異性。就討論地震波入射到斷層面而言

2、,斷層面是一個特殊的應力間斷反射界面,兩側介質間的關系是一個彈性接觸關系。從數學力學角度觀察,地震波入射到斷層面可以歸結為一個彈性動力學問題,即研究彈性體在外力的作用下,彈性體瞬態(tài)變形和應力變化的規(guī)律。地震波的傳播在斷層處我們可以歸結為波動方程的邊界問題,分界面的作用在于提供了某些邊值條件,也就是常說的不連續(xù)分布問題。對復雜介質建模和數值模擬隨著計算機技術的發(fā)展越來越成熟,間接導致了現(xiàn)代彈性波理論的飛速發(fā)展。要建立更加適用的模型就需要對

3、介質的參數有一定的了解。通過研究地震波,利用現(xiàn)有的介質理論,可以得到斷裂走向,介質密度等重要參數,而用數值方法模擬彈性波在復雜介質中的傳播,研究彈性波的傳播特性,對復雜介質的某些參數對波傳播的影響的認識將會有很大的幫助。
　　 本文從彈性介質的體積元出發(fā),探討了體積元的彈性力學、動力學,并由此推導彈性介質在力學上的微分型理論,進而從連續(xù)介質力學的質量守恒,線動量守恒,角動量守恒以及能量守恒出發(fā),研究出彈性介質瞬態(tài)變形和應力變化的

4、規(guī)律,從而進一步研究了彈性波在地下介質中的彈性動力學理論,并借助計算機手段實現(xiàn)了波場的正演模擬,得出地震波在斷層處的彈性動力學特征?？偨Y了研究斷層地震波的現(xiàn)狀,從彈性波動力學方程及其核心問題的角度出發(fā),分析了彈性波在均勻和非均勻各向同性介質中的波場,在掌握了正演原理及正演模型建立技術的基礎上,通過Tesseral2-D正演模擬軟件,探討了影響彈性動力學方程解的精確性的因素,并建立多個模型,深入研究了實際地層中含有破碎帶的地層對彈性波傳播