基于非结构网格的隧道有限元逆时偏移成像

作者：王京,刘江平,程飞,杨怀杰,黄一凡

摘要：波场外推的精度对于逆时偏移成像结果至关重要。目前隧道逆时偏移成像波场外推过程中大都采用有限差分进行,用'以直代曲'的矩形网格来构建岩溶、断层破碎带等复杂隧道模型,容易造成数值频散,从而降低逆时偏移成像精度。为此,本文基于能够采用非结构网格对复杂模型进行贴体剖分的有限元法,进行隧道逆时偏移波场外推,建立了适用于非结构网格有限元法的Poynting矢量计算方程,并以此来压制低频噪音干扰;利用有限元网格剖分灵活性的特点,通过在逆时偏移成像中考虑隧道空间来压制对称假象;最后,对隧道观测系统进行了讨论,并对复杂隧道模型和实际资料进行成像。结果表明:本文所采取的基于非结构网格噪音压制策略能够有效压制低频噪音和对称假象的干扰,获得更加清晰的逆时偏移成像结果;隧道双边观测系统更有利于获得倾斜界面的真实位置;复杂模型和实际资料的成像结果进一步说明了方法的有效性。

发文机构：石家庄铁道大学土木工程学院 道路与铁道工程安全保障省部共建教育部重点实验室（石家庄铁道大学） 河北省金属矿山安全高效开采技术创新中心 中国地质大学（武汉）地球内部多尺度成像湖北省重点实验室 中国地质大学（武汉）海洋学院 核工业北京地质研究院

关键词：隧道超前探测有限元非结构网格Poynting矢量对称假象Tunnel advanced predictionfi nite element methodunstructured meshPoynting vectormirror artifacts

分类号： U45[建筑科学—桥梁与隧道工程]