基于BIOT理论计算弹性波在多孔双相介质中的传播

资 源 简 介

基于BIOT理论计算弹性波在多孔双相介质中的传播

详 情 说 明

多孔双相介质中的弹性波传播一直是地球物理学和工程力学领域的重要研究课题。BIOT理论为这一复杂问题提供了系统的理论框架，能够准确描述弹性波在流体饱和多孔介质中的传播特性。

BIOT理论的基本假设是将多孔介质视为由固体骨架和孔隙流体组成的双相系统。该理论考虑了固体与流体之间的惯性耦合和粘性耗散效应，以及孔隙流体的压缩性。通过这些因素的综合作用，BIOT理论成功预测了三种不同类型的体波：快纵波、慢纵波和横波。

快纵波表现为固体骨架和孔隙流体的同相运动，其传播速度最快。慢纵波则对应于两者的反相运动，传播速度较慢且衰减明显。横波仅存在于固体骨架中，因为流体不能承受剪切应力。这些波的特性取决于介质的孔隙度、渗透率、流体粘度和固-流耦合参数等。

在实际应用中，BIOT理论的计算需要求解耦合的偏微分方程组。通常采用有限差分或有限元等数值方法进行求解，以获得弹性波场在复杂介质中的传播特征。这些计算结果在油气勘探、地下水探测和岩土工程等领域具有重要应用价值。