[发明专利]一种地下裂缝地震散射响应特征模拟方法

权利要求书

1.一种地下裂缝地震散射响应特征正演模拟方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1：确定地面激发点的位置，并加载震源子波；

步骤2：将震源信号变换到频率-波数域，并将其作为入射波场u₀(x,y,z；ω)，以地下裂缝介质的背景速度作为传播速度，利用散射波传播方程(1)和(2)计算前向散射场U^f(z₁)和背向散射场U^b(z₁)：

式中，x、y和z为笛卡尔坐标系的坐标轴；i为虚数单位；ω为角频率；u₀为背景波场；k₀为背景波数；k_x、k_y和k_z为x、y和z方向的波数，且△z为沿垂直方向将地下裂缝介质模型划分为等厚的薄板厚度；△s为薄板间的水平慢度扰动量；F_x,y和分别为傅里叶正变换和反变换算子；

步骤3：将背向散射场U^b(z₁)暂时存放，用u^f(z₁)＝u⁰(z₁)+U^f(z₁)作为新的入射波场，利用散射波传播方程(1)和(2)计算下一层的前向散射场U^f(z₂)和背向散射场U^b(z₂)，继续将背向散射场U^b(z₂)暂时存放；其中，u⁰(z₁)为上层地下裂缝介质背景波场，U^f(z₁)为上层地下裂缝介质前向散射场；

步骤4：当计算到地下裂缝介质模型的加密边界时，横向上利用插值原理将常规网格波场插值到精细网格中，纵向上分割常规网格，按照波场延拓的思想进行逐层延拓；

波场由常规网格插值得到精细网格的算法为：

波场由精细网格转换到常规网格的算法为：

式中，k为横向加密的倍数；i为常规网格点次序；j为精细网格点次序；n为常规网格点数；U_kn^ki为精细网格的波场；U_nⁱ为常规网格中第i个点的波场值；U_kn^ki+j为ki+j点在精细网格中的波场；U_kn^k(i+1)为k(i+1)点在精细网格中的波场；

步骤5：重复进行步骤3，直到地下裂缝介质模型的加密边界，此时横向上将精细网格波场转换到常规网格中，纵向上按照波场延拓的思想在常规网格中进行逐层延拓；

步骤6：重复步骤5，至到地下裂缝介质模型的底部；从地下裂缝介质模型的底部开始，使用最后一层计算出的背向散射场U^b(z_n)作为入射场，利用式(2)计算向后传播的背向散射场U^bf(z_n-1)；

步骤7：利用向后传播的背向散射场U^bf(z_n-1)叠加上前面保留下来的n-1层的背向散射场作为新的入射波场，利用式(2)计算向后传播的前向散射场；

步骤8：重复步骤3～7，直到到达地下裂缝介质模型的接受位置，将波场变换到时间-空间域，并且记录下来即可得到接收地下裂缝地震散射记录。