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基于高阶交错网格有限差分的隧道超前探测地震波场模拟
张焕钧1,陈祖斌1,*,李昊1,杨兴林1
(1.吉林大学仪器科学与电气工程学院,长春 130026)
Seismic wave field simulation of tunnel advanced detection based on high order staggered grid finite difference method
Zhang Huanjun1, Chen Zubin1,*, Li Hao1,
Yang Xinglin1
(1.College of Instrument Science and Electrical Engineering,]ilinUniversity,Changchun130026,China)
摘要: 地震数值正演模拟是为了给隧道超前探测提供良好的模拟数据,并评价反演的准确性和稳定性所进行的仿真计算。但直接采用地面勘探所使用的数值模拟方法会产生运算速度慢,边界吸收效果差,频散严重等一系列问题。本文提出一种针对隧道超前探测的正演模拟方法,包括利用高阶交错网格有限差分求解一阶速度-应力弹性波方程来获取任意时刻的波场信息,选择合适的网格精度和差分阶数满足稳定条件,使用一种新衰减函数的PML(Perfectly matched layer)吸收边界来处理人为边界造成的反射问题,利用交错网格和FCT(Flux Corrected Transport)通量传输矫正法抑制频散。最后,本文建立了非均匀介质倾斜层状隧道模型和空洞隧道模型,对上述方法进行了仿真模拟,得到了清晰的波场和道集数据,证明了上述正演方法的可行性。