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黏弹性介质理论的核心问题是如何建立本构方程,不同的建模方法会产生不同的黏弹性模型。组分介质模型的理论基础是:整体介质的特性是各组分性质加权叠加的结果。本文将经典Kelvin黏弹性介质理论与组分介质理论,以及岩石物理学与地震波传播理论相结合,构建出黏弹性组分介质模型,进而开展了地震波振幅、相位和品质因数等属性特征的研究。
首先,基于介质为各向同性的假设以及Kelvin黏弹性介质应力、应变方程,运用组分加权叠加,推导了黏弹性组分介质本构方程和弹性模量的组分关系方程,以及黏弹性组分介质弹性模量与弹性介质弹性模量的对应规则,并进一步推导了黏弹性组分介质等相位面传播速度、等振幅面衰减系数和品质因数的组分表达式。发现这些表征黏弹性组分介质性质的方程式都是含有组分加权函数的关系式。
其次,根据弹性模量组分关系方程与正交基函数理论,以及考虑实际地层品质因数的取值,得到在实际的地球介质中,组分加权函数的变化范围0<cΦ<0.5;从而对在取不同组分加权函数的情况时,讨论了黏弹性组分介质的相速度、衰减系数和品质因数的性质,发现与Kelvin黏弹性介质相同之处是黏弹性组分介质的这些地震参数中也存在频散现象,不同之处在于黏弹性组分介质考虑了弹性成分和黏性成分按照怎样的比例对地震波传播产生影响。
最后,研究描述介质固有衰减的品质因数时,得出在黏弹性组分介质中相速度和衰减系数中都含有品质因数,说明品质因数是黏弹性组分介质中非常重要的地震参数。
黏弹性组分介质模型以组分加权的形式凸现了各组分性质对于整体等效性质的贡献,它优于Kelvin黏弹性介质模型,具有可选性和实用性。并为更好的模拟地下介质模型提供了一个思路。