基于非結構網格的隧道有限元逆時偏移成像

作者：王京,劉江平,程飛,楊懷杰,黃一凡

摘要：波場外推的精度對于逆時偏移成像結果至關重要。目前隧道逆時偏移成像波場外推過程中大都采用有限差分進行,用'以直代曲'的矩形網格來構建巖溶、斷層破碎帶等復雜隧道模型,容易造成數值頻散,從而降低逆時偏移成像精度。為此,本文基于能夠采用非結構網格對復雜模型進行貼體剖分的有限元法,進行隧道逆時偏移波場外推,建立了適用于非結構網格有限元法的Poynting矢量計算方程,并以此來壓制低頻噪音干擾;利用有限元網格剖分靈活性的特點,通過在逆時偏移成像中考慮隧道空間來壓制對稱假象;最后,對隧道觀測系統進行了討論,并對復雜隧道模型和實際資料進行成像。結果表明:本文所采取的基于非結構網格噪音壓制策略能夠有效壓制低頻噪音和對稱假象的干擾,獲得更加清晰的逆時偏移成像結果;隧道雙邊觀測系統更有利于獲得傾斜界面的真實位置;復雜模型和實際資料的成像結果進一步說明了方法的有效性。

發文機構：石家莊鐵道大學土木工程學院 道路與鐵道工程安全保障省部共建教育部重點實驗室（石家莊鐵道大學） 河北省金屬礦山安全高效開采技術創新中心 中國地質大學（武漢）地球內部多尺度成像湖北省重點實驗室 中國地質大學（武漢）海洋學院 核工業北京地質研究院

關鍵詞：隧道超前探測有限元非結構網格Poynting矢量對稱假象Tunnel advanced predictionfi nite element methodunstructured meshPoynting vectormirror artifacts

分類號： U45[建筑科學—橋梁與隧道工程]