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可控震源基板振动的动力有限元分析

胡建刚  
【摘要】: 可控震源是一种低频长时振动的人工震源,其振动持续时间、扫描频率范围和激发能量可根据勘探区实际情况设定,适合于厚卵石区、沙漠区、戈壁等炸药震源不易成孔的勘探区。在以往对可控震源的研究中,关注最多的是激发信号的质量,目的是怎样获取高质量的地震记录,对震源自身的探测功能关注较少,因此,利用数值模拟方法研究可控震源振动特征,成为目前亟待解决和完善的问题之一。 本文采用ANSYS/LSDYNA软件,在弹性半空间理论基础上,对可控震源进行数值仿真,从边界条件、荷载作用形式及接触方式等方面入手分析,建立正演模型,进行理论位移曲线与数值位移曲线对比,验证了数值模拟的可行性和正确性。 在上述基础上,建立10m、20m、30m、40m、50m、60m、70m、80m均匀土层和层状土层模型,通过不同高度模型的位移曲线,进一步研究了可控震源的探测深度问题。另外,根据地震波在弹性体中的传播规律及位移等效原则,提出非均匀地层的等效速度模型,验证了提出的构想等效速度公式在一定范围的适用性。 最后,本文通过工程实例对探测深度及构想等效公式做了进一步验证,得出具体的半定量化规律。


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