波动方程有限差分模拟瑞雷波的传播，包括模拟和成像

资 源 简 介

波动方程有限差分模拟瑞雷波的传播，包括模拟和成像

详 情 说 明

利用波动方程进行有限差分模拟是地震波传播研究的经典数值方法，特别适用于模拟瑞雷面波的复杂传播特性。瑞雷波作为沿自由表面传播的弹性波，其振幅随深度衰减的特征使其成为近地表勘探的重要研究对象。

在实现过程中，首先需要建立包含介质弹性参数的二维/三维地质模型，通过时间-空间域显式差分格式离散化波动方程。为准确模拟瑞雷波，自由表面边界条件的处理尤为关键，通常采用应力镜像法或真空法来实现。每个时间步长的波场更新涉及质点振动速度与应力的交替计算，其中空间导数采用高阶差分算子逼近以提高精度。

检波器位置设置直接影响数据采集效果，灵活调整接收点阵列能优化不同深度的灵敏度。模拟生成的波场快照通过时间切片重组，可转化为直观的波前传播动画。对于成像处理，可采用能流密度矢量法提取瑞雷波能量分布，或通过频散分析反演地下速度结构。该方法在工程地质调查、地质灾害评估等领域具有重要应用价值。