[发明专利]一种二维水平裂缝的弹性波数值模拟方法及装置

说明书

本申请提供一种二维水平裂缝的弹性波数值模拟方法、装置，电子设备及计算机可读存储介质。该方法包括：获取裂缝的相关参数及背景介质的相关参数；其中，裂缝的相关参数包括裂缝的切向屈服度、裂缝的法向屈服度；背景介质的相关参数包括背景介质的密度和拉梅系数；将裂缝的相关参数及背景介质的相关参数输入至预先设定好的水平裂缝介质的一阶速度‑应力方程组中，得到模拟结果；其中，水平裂缝介质包括裂缝及背景介质。在本申请实施例中，通过预先设定好的水平裂缝介质的一阶速度‑应力方程组能够观测出裂缝的切向屈服度、和裂缝的法向屈服度对于模拟结果(弹性波的传播)的贡献。

技术领域

本申请涉及地震波技术领域，具体而言，涉及一种二维水平裂缝的弹性波数值模拟方法、装置，电子设备及计算机可读存储介质。

背景技术

弹性波数值模拟是模拟地震波在地球介质中的传播过程的一种方式，其可以用于实现波传播的可视化，并研究地震波传播特性与地下介质参数的关系。但是目前的模拟方式在裂缝界面处的隐式处理不能有效的观察到裂缝对地震波的贡献，而且公式复杂。此外，目前用位移参数来描述地震波的传播时，部分是用二阶公式来表示的，这对模拟精度造成了限制。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种二维水平裂缝的弹性波数值模拟方法、装置，电子设备及计算机可读存储介质，进而通过一阶的速度-应力方程组来对水平裂缝介质的弹性波数值进行模拟，以直观的展示裂缝对地震波的贡献以及提高模拟精度。

本发明是这样实现的：

第一方面，本申请实施例提供一种二维水平裂缝的弹性波数值模拟方法，包括：获取裂缝的相关参数及背景介质的相关参数；其中，所述裂缝的相关参数包括所述裂缝的切向屈服度、所述裂缝的法向屈服度；所述背景介质的相关参数包括所述背景介质的密度和拉梅系数；将所述裂缝的相关参数及所述背景介质的相关参数输入至预先设定好的水平裂缝介质的一阶速度-应力方程组中，得到模拟结果；其中，所述水平裂缝介质包括所述裂缝及所述背景介质；其中，所述水平裂缝介质的一阶速度-应力方程组的表达式为：

其中，v_x表示所述水平裂缝介质的切向速度；t表示时间；σ_xx和σ_zz均表示所述水平裂缝介质在法向方向的应力；σ_xz表示所述水平裂缝介质在切向方向的应力；ρ表示所述背景介质的密度；λ和μ表示所述背景介质的拉梅系数；Δz表示法向方向的单位长度；S_T表示所述裂缝的切向屈服度；S_N表示所述裂缝的法向屈服度；v_z表示所述水平裂缝介质的法向速度。

在本申请实施例中，通过预先设定好的水平裂缝介质的一阶速度-应力方程组能够对裂缝界面处进行显式处理。也即，通过预先设定好的水平裂缝介质的一阶速度-应力方程组能够观测出裂缝的切向屈服度、和裂缝的法向屈服度对于模拟结果(弹性波的传播)的贡献。此外，本申请实施例所提供的一阶速度-应力方程组公式简单，易于实现，能够较为简单的实现弹性波在水平裂缝中的数值模拟，而且方便提高数值模拟精度，有较强的实用性。

结合上述第一方面提供的技术方案，在一些可能的实现方式中，通过如下步骤获得所述水平裂缝介质的一阶速度-应力方程组，包括：基于所述背景介质的二阶位移方程，得到所述背景介质的二维波动方程；基于所述裂缝的线性滑动边界条件及背景介质应力方程得到所述水平裂缝介质的位移-应力方程组；将所述水平裂缝介质的位移-应力方程组与所述背景介质的二维波动方程结合，得到所述水平裂缝介质的速度-时间方程组；基于所述背景介质应力方程，得到所述背景介质的应力-时间方程组；其中，所述水平裂缝介质的一阶速度-应力方程组包括所述水平裂缝介质的速度-时间方程组和所述背景介质的应力-时间方程组。

在本申请实施例中，采用二阶位移方程和线性滑动理论，以便于得到一阶速度-应力方程组，进而便于模拟弹性波在水平裂缝介质中的传播。