隨著地表速度復(fù)雜區(qū)域勘探力度的加大,地震勘探作業(yè)區(qū)域的速度結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜。特別地,在我國(guó)西部探區(qū)和山前帶區(qū)域,由于構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和風(fēng)化作用的影響,地表構(gòu)造特別復(fù)雜,低速異常普遍存在,由地表起伏引起的地震資料信噪比低、靜校正問(wèn)題復(fù)雜以及觀測(cè)系統(tǒng)布置困難等問(wèn)題正影響著復(fù)雜區(qū)域地震工作的開展。為了研究這一系列實(shí)際問(wèn)題,必須對(duì)復(fù)雜地表下地震波的傳播規(guī)律有清醒的認(rèn)識(shí)。在地震波傳播的研究中,地球物理界普遍認(rèn)可地震波傳播數(shù)值模擬,也就是通常所說(shuō)的正演模擬。正演模擬的算法很多且各有優(yōu)勢(shì),本次選擇有限差分法和譜元法進(jìn)行研究。有限差分法使用差分格式替代空間偏導(dǎo)項(xiàng),該方法編程難度小、計(jì)算效率高以及對(duì)復(fù)雜地質(zhì)模型適用的優(yōu)點(diǎn)使其被廣泛采用。而譜元法作為一種高階有限元法,兼具有限元法剖分模型的貼體性和譜方法的計(jì)算效率,逐漸被更多人關(guān)注。本文先總結(jié)了復(fù)雜地表?xiàng)l件下地震波數(shù)值模擬方法,再?gòu)挠邢薏罘址ê妥V元法入手完成以下研究工作:1)通過(guò)應(yīng)力鏡像法實(shí)施自由邊界條件后,使用交錯(cuò)網(wǎng)格差分完成了起伏地表下彈性波方程有限差分法數(shù)值模擬;2)在彈性波方程弱形式的基礎(chǔ)上,使用Galerkin譜展開法、Lagrange插值基函數(shù)以及Gauss-Lobatto-Legendre積分方法,完成了起伏地表下彈性波方程譜元法數(shù)值模擬;3)對(duì)比有限差分法和譜元法的精度、計(jì)算效率和計(jì)算機(jī)內(nèi)存占用情況,并使用MPI+CUDA的異構(gòu)并行技術(shù)完成譜元法的加速。4)使用譜元法對(duì)地表起伏以及地表速度復(fù)雜模型進(jìn)行彈性波傳播數(shù)值模擬,并對(duì)波場(chǎng)特征做了詳細(xì)分析。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn):1)譜元法的貼體網(wǎng)格劃分能克服矩形網(wǎng)格剖分帶來(lái)的角點(diǎn)數(shù)值散射,提高了數(shù)值模擬精度;2)有限差分法的計(jì)算時(shí)間和計(jì)算機(jī)內(nèi)存占用均小于譜元法,但是并不能改善其由于矩形網(wǎng)格劃分所帶來(lái)的數(shù)值散射,使用MPI+CUDA的異構(gòu)并行技術(shù)能極大的提高計(jì)算效率,使較大模型的正演變得現(xiàn)實(shí);3)在起伏地表模型下彈性波的傳播模式發(fā)生了很大的變化,散射波和多次波同時(shí)影響著記錄,這也是起伏地表下地震資料信噪比低的原因。
【學(xué)位單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：P631.4
【部分圖文】：

圖２－３?ＰＭＬ吸收邊界模型試算快照ｔ＝６６０ｍｓ：??

圖２－５水平自由地表（地表過(guò)ｃｒＹＹ、ｃｒｚｚ方向）示意圖??２０??

圖２－６起伏自由地表（地表過(guò)（Ｊ？．、方向）示意圖，黑色實(shí)線為為地表，實(shí)心方形代表切??應(yīng)力，實(shí)心圓形代表正應(yīng)力，垂直速度平行于切應(yīng)力，水平速度垂直于正應(yīng)力??
【參考文獻(xiàn)】

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1 劉有山;滕吉文;徐濤;劉少林;司薌;馬學(xué)英;;三角網(wǎng)格譜元法地震波場(chǎng)數(shù)值模擬[J];地球物理學(xué)進(jìn)展;2014年04期

2 劉有山;滕吉文;劉少林;徐濤;;稀疏存儲(chǔ)的顯式有限元三角網(wǎng)格地震波數(shù)值模擬及其PML吸收邊界條件[J];地球物理學(xué)報(bào);2013年09期

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4 黃超;董良國(guó);;可變網(wǎng)格與局部時(shí)間步長(zhǎng)的高階差分地震波數(shù)值模擬[J];地球物理學(xué)報(bào);2009年01期

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本文編號(hào)：2891029