基于曲网格有限差分法的三维槽波数值模拟及频散分析OA

【背景】随着煤矿智能化建设的全面推进,构建高精度、透明化的地质模型是实现煤矿智能开采的前提,而精准识别煤层内部褶曲、断层等隐蔽地质异常体是保障安全生产的关键难题。槽波地震勘探凭借其探测距离大、精度高、频散效应明显及对波形特征较易识别等优势,成为探测井下隐伏构造的重要手段。传统槽波模拟方法在刻画起伏煤层界面时易产生误差,影响对褶曲、断层等构造的精准识别。【目的和方法】为更好地研究槽波在复杂煤层中的传播规律及频散特性,采用曲网格有限差分法进行三维槽波正演模拟。基于贴体网格精确描述起伏界面,分别采用DRP/opt MacCormack差分格式和四阶Runge-Kutta算法逼近空间和时间偏导数项,通过相移法提取瑞雷型和勒夫型槽波的频散曲线,并与理论频散曲线进行对比分析。【结果和结论】含褶曲或断层的弯曲煤层模型测试结果表明,与传统规则网格有限差分相比,曲网格有限差分模拟得到的槽波波形更为连续,能有效消除因起伏界面的阶梯状近似引起的虚假散射,提高模拟结果的准确性。对比2种网格模拟结果的频散能量,曲网格的频散能量与理论曲线吻合度更高、形态更连续、振荡更小,有利于频散曲线精确拾取。曲网格有限差分法可显著提升槽波在起伏煤层中的模拟精度,为实际槽波勘探提供可靠的正演基础。