[发明专利]一种多介质模型的频散曲线求解方法及装置

说明书

本发明公开一种多介质模型的频散曲线求解方法及装置，其中，所述方法包括步骤：根据输入的模型数据自动判断介质模型，并选择相应的振型；在广义反透射系数法的理论框架下，构造所述振型的久期函数族；基于所述久期函数族搜索介质模型中存在的全部振型，将同阶数的振型连接起来，绘制成频散曲线。本发明提供的方法能够灵活处理各种不同的介质模型，并且能够稳定、快速、高精度地计算出用户所需的面波频散曲线，具有很强的通用性。本发明在方法上、可适应的介质模型(5种介质模型，另包括板情况)和介质特殊性上、可求解的振型类型(瑞利波、勒夫波、声波)上都与现有技术不同，这三方面的任意组合均在该发明的保护范围之内。

技术领域

本发明涉及地质勘测技术领域，特别涉及一种多介质模型的频散曲线求解方法及装置。

背景技术

面波频散曲线的求解对于地震勘探(如反演地下介质模型、地质调查等)、材料的无损检测、合成振动记录等都具有非常重要的意义。对于计算面波的本征模(即频散曲线的求解)，现有的技术方法包括两类，一类是基于Haskell矩阵(或传播矩阵法)做各样的改善或修正；另一类是数值积分法，但二者对于高频数值溢出(即高频精度丢失)问题均未能彻底解决。

另一种计算面波本征模的方法是广义反透射系数法(GRTM)。该方法基于所定义的广义反透射系数，进而构建出久期函数族，使得对于具有不同振荡特征的不同振型，启用合适的久期函数来进行计算，从而快速、有效地计算出给定模型的完整频散曲线(即不存在漏根情况)。但是目前根据这种方法计算面波频散曲线仅限于固体模型和上覆液体层的固体模型(液-固模型)。实际应用中，还会碰到纯液体模型、浮冰模型(固-液模型)、含流体夹层的固体模型(固-液-固模型)。同时，对于岩土工程领域所常常碰到的介质参数异常模型，现有的方法还存在一些细节上的不足，尚不能顺利求解。

因此，鉴于当前的应用情况，迫切需要发展出能够适应于不同介质模型(包括异常模型在内)的面波频散曲线求解方法。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种多介质模型的频散曲线求解方法及装置，旨在解决现有技术无法适用于求解不同介质模型的频散曲线的问题。

本发明的技术方案如下：

一种多介质模型的频散曲线求解方法，其中，包括步骤：

根据输入的模型数据判断介质模型，并选择相应的振型；

在广义反透射系数法的理论框架下，构造所述振型的久期函数族；

基于所述久期函数族搜索介质模型中存在的全部振型，将同阶数的振型连接起来，绘制成频散曲线。

所述多介质模型的频散曲线求解方法，其中，所述模型数据包括介质模型中第j层的上下界面深度Z_j-1、Z_j，第j层的厚度d_j，第j层的密度ρ_j，第j层的剪切模量μ_j，第j层的横波速度β_j以及第j层的纵波速度α_j。

所述多介质模型的频散曲线求解方法，其中，所述根据输入的模型数据判断介质模型，包括：

以固-液-固介质模型作为参考模型，所述固-液-固介质模型中的中间液体层将固体层分为上方固体层和下方固体层；

所述上方固体层的最后一层是第isf层，固-液界面所在深度为Z_isf，中间液体层的最后一层是第ifs层，液-固界面所在深度为Z_ifs，下方固体层的最后一层为第N+1层，第N+1层的深度为Z_N+1；

根据输入的模型数据比较所述Z_isf，Z_ifs和Z_N+1三者之间的大小关系，自动判断介质模型。