基于拓扑导数方法的微震事件全波形反演重建
地球物理
2024-01-18 v1
摘要
微震事件自然发生于地质构造和准脆性工程系统中，为洞察材料退化与破坏的演化过程提供了有力窗口。精确表征这些事件对于全面理解其背后的破裂机制及潜在影响至关重要。本文提出一种算法，用于在三维有界弹性体（已知几何形状和材料属性）中，通过联合震源定位和矩张量反演，实现微震事件的空间重建与表征。假设可获得全波形“声发射”记录，且其频谱内容可通过傅里叶变换揭示，反演求解基于：(i) 时谐（正演）弹性动力学模型，以及 (ii) 拓扑导数的概念，作为稳健事件重建的框架。利用新微表面产生所激发的弹性波场与一组适当偶极子和双力偶（其强度通过地震矩张量合成）所产生波场之间的等效性，我们将反问题表述为在试算网格位置上求解矩张量的实部（同相）和虚部（异相）分量。通过这种方式，最优解通过在预设网格上的组合搜索获得，本质上允许在感兴趣区域内对事件重建进行逐步细化。数值实验展示了该反演方案的关键特征，包括多事件重建、“离网”微震事件定位以及处理含噪数据的能力。结果特别强调了多频事件重建在降低对传感位置数量需求方面的效用。
引用
@article{arxiv.2401.08677,
title = {Full-waveform reconstruction of micro-seismic events via topological derivative approach},
author = {A. A. M. da Silva and A. A. Novotnty and A. A. S. Amad and B. B. Guzina},
journal= {arXiv preprint arXiv:2401.08677},
year = {2024}
}