粘弹各向异性介质中瑞雷波传播特性研究

本项目以粘弹各向异性介质本构模型为基础，通过柯西剩余定理获得粘弹各向异性介质中瑞雷波频散特性、衰减特性和激发特性。利用复坡印亭定理，通过能量补偿的方法求解瑞雷波能量平衡方程，进而通过能量速度和品质因子获得粘弹各向异性介质中瑞雷波能量分布特性及预测方法。通过非均匀交错网格高阶有限差分和完全匹配层技术，分析粘弹各向异性介质中瑞雷波波场传播动力学特性，进而深入揭示多模式瑞雷波叠加耦合机理、频散分裂机理和模式跳跃形成机理。在对比分析获得粘弹各向异性介质与弹性介质瑞雷波传播特性差异的基础上，通过粘弹各向异性介质中多模式瑞雷波最优野外采集参数、高分辨率频散与衰减曲线提取及模式识别反演方法研究，将研究成果应用于工程实践，提高瑞雷波探测复杂地质结构和岩土力学参数反演解释精度及可靠性，拓宽现有瑞雷波勘探理论范畴，推动瑞雷波勘探的发展。拟在国内外重要期刊上发表论文8-10篇(SCI、EI、ISTP收录5篇）。

由于传统瑞雷波研究主要集中在弹性各向同性介质模型，然而实际地质结构更接近于粘弹各向异性介质。因此导致现有瑞雷波推断粘弹各向同性介质结构和岩土力学参数时仍然精度不高，有时甚至会导致错误的地质解释，其应用领域也受到了很大限制。.鉴于此，本项目以线性粘弹单相固体介质为基础，同时考虑了介质的VTI各向异性，针对水平地表和地下水平层状介质，设计了均匀半空间模型、二层模型和多层模型，开展了一维和二维粘弹各向异性（VA）介质中瑞雷波传播特性研究。通过本研究，获得了如下重要成果：.通过本研究，在上述模型条件下获得了如下重要研究成果：（1）通过阻尼因子和Tomsen参数建立了典型VA介质模型，利用柯西留数定理揭示了VA介质中瑞雷波频散特性和衰减特性，发现了其与弹性介质的具体差异。（2）利用复坡印亭定理，通过能量补偿的方法求解了瑞雷波能量平衡方程，进而通过能量速度和品质因子获得了典型VA介质中瑞雷波能量分布特性及预测方法。（3）通过FCT技术并结合先进的自由表面边界条件和吸收边界条件，实现了VA介质中瑞雷波地震波场高精度正演模拟技术，进而通过与弹性介质对比阐释了VA介质中瑞雷波波场动力学特性。（4）通过多模式瑞雷波频散曲线叠加计算揭示了VA介质中瑞雷波多模式在不同频段的叠加耦合机理、频散分裂机理和模式跳跃形成机理。（5）通过瑞雷波高精度地震波场正演模拟技术，获得了最优采集参数组合，提高了瑞雷波野外资料采集信噪比。利用高分辨率线性拉冬变换实现了VA介质中多模式瑞雷波频散曲线高精度和高分辨率提取。开发了多种非线性全局优化算法对理论和实测瑞雷波频散曲线进行了反演，并对其解的稳定性和多解性进行了评价。由此构建了粘弹各向异性介质中新的瑞雷波传播理论，拓宽了现有瑞雷波勘探理论范畴，推动了瑞雷波勘探技术发展。