飽和多孔介質(zhì)中彈性波的數(shù)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(zhì)是非常普遍的，是地下勘測和實際工程中常見的一種介質(zhì)，也是巖土工程、地震工程和地球物理等學(xué)科領(lǐng)域的一個重要課題。飽和多孔介質(zhì)是由固相和流相組成，不同的固相和流相又構(gòu)成了不同特征性質(zhì)的飽和多孔介質(zhì)，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(zhì)的重要內(nèi)容。通過彈性波在飽和介質(zhì)中的傳播規(guī)律和特性，可以較準(zhǔn)確的分析判斷飽和多孔介質(zhì)中的固相、流相和固流的相互作用，是研究多孔飽和介質(zhì)的一個有效

2、方法。
　　本文通過回顧總結(jié)飽和多孔介質(zhì)和數(shù)值模擬方法的研究成果與現(xiàn)狀，以Biot多孔介質(zhì)理論為基礎(chǔ)，建立了一階的速度—應(yīng)力彈性波波動方程，并利用數(shù)值模擬的方法進(jìn)行求解，成功地對彈性波在飽和多孔介質(zhì)中的傳播進(jìn)行了數(shù)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(xiàn)。
　　本文采用了交錯網(wǎng)格有限差分方法進(jìn)行數(shù)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(zhì)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(zhì)中的衰減進(jìn)行了討論，分析了孔隙率、達(dá)西定律中的滲透系數(shù)和流體粘度等材料參數(shù)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(zhì)進(jìn)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(jìn)行了對比，得到氣體與固相的粘性耦合變小，慢