瑞利波波形反演中震源时间函数的研究

论文摘要

近年来,地球物理提供了多种探测浅地表地下结构的方法,高频面波法就是极具代表性的一种,它包括面波频谱分析技术和多道面波分析技术这两种典型方法,然而它们受地下介质横向不均匀程度的影响较大,有一定局限性,不适用于实际复杂野外数据的处理。而波形反演这一技术突破了水平层状介质的限制,适用于地下横向不均匀介质的探测,目前引起了很多学者的关注与研究。这种方法的优点在于它利用了地震记录中包含的所有波型信息,经过近几十年的研究和发展,波形反演技术已经取得了很大的改善和进步。尽管如此,对于面波全波形反演方法的研究仍然很少,反演过程中仍然存在很多亟待解决的问题,例如初始模型的选取,反演时地震子波的确定,以及粘弹性介质品质因子的确定等等。在上述背景下,针对面波全波形反演的难点,本论文结合课题组已有研究成果,提出一种基于震源时间函数反演的瑞利波波形反演技术。由于在大多数情况下,野外记录的震源时间函数是不为人所知的,尤其是在瞬态源的情况下,所谓的“震源时间函数”可能每一炮都不同。所以,在全波形反演中想要使用一个合适的震源时间函数去模拟观测数据是不太可能的。因此,本文采用建立子波校正滤波器的方法,在使用一个一般的地震子波进行正演模拟得到合成记录后,在反演迭代的过程中同时进行地震子波的校正滤波,从而减少合成数据和观测数据之间的残差,提高反演精度。由于建立子波校正滤波器的改善效果有限,本文同时采用提取地震子波的方法,从观测数据中对地震子波进行提取,再将提取到的子波直接用于全波形反演,进一步提高了瑞利波波形反演的精度。最后,将地震子波提取和子波校正滤波器这两种方法联合使用,通过试验证明其反演效果更好,能够有效地应用于浅地表横向不均匀介质。本文分别对速度递增的粘弹模型、空洞模型与断层模型进行了试验,得到了较好的反演结果,验证了本文所提出方法的可靠性。

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第一章绪论

1.1 选题依据

1.2 国内外研究现状

1.3 主要研究内容

第二章面波波形反演基本原理

2.1 引言

2.2 波动方程的建立

2.2.1 弹性介质中的波动方程

2.2.2 粘弹性介质-广义标准线性固体中的波动方程

2.3 格林函数

2.4 偏导数的求取

2.5 目标函数的梯度

2.5.1 弹性介质中梯度的求取

2.5.2 粘弹性介质-广义标准线性固体中梯度的求取

2.5.3 应力-速度正演模拟方法中梯度的表达式

2.6 求取速度及密度的梯度

2.7 目标函数的定义及相应的伴随震源

2.7.1 L2 范数

2.7.2 归一化波场的L2 范数或全局相关范数

2.8 FWI算法的实现

第三章震源时间函数与地震子波提取

3.1 引言

3.2 震源时间函数校正滤波器

3.2.1 时间域最小二乘法

3.2.2 相位能量均衡法

3.2.3 频率域最小二乘法

3.3 地震子波的提取

3.3.1 基本原理

3.3.2 模型测试

3.4 本章小结

第四章模型试算

4.1 粘弹模型

4.2 空洞模型

4.3 断层模型

4.4 本章小结

第五章结论与下一步工作建议

5.1 结论

5.2 下一步工作建议

参考文献

附录

1.广义标准线性固体

1.1 应力应变关系

1.2 广义标准线性固体的定义

1.2.1 时间域松弛函数的计算

1.2.2 频率域中复数模量的计算

1.2.3 品质因子Q的定义

2.τ值法和与频率无关的品质因子的近似

致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 独婷

导师: 邵广周

关键词: 瑞利波,波形反演,震源子波,子波校正,子波提取

来源: 长安大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 地质学,地球物理学

单位: 长安大学

分类号: P631.4

总页数: 78

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