基于二维-三分量各向异性弹性波方程交错网格高阶有限差分法数值模拟,本文研究了高裂隙密度煤层弹性波场及其方位各向异性特征.对不同裂隙密度均匀裂隙介质模型和含裂隙煤层的三维层状模型进行了弹性波场数值模拟.结果表明,随着裂隙密度的增大(0～0.3),干裂隙介质中弹性波波前面由圆形变为椭圆形,而饱和水裂隙介质中,拟纵波波前面则由圆形渐变为菱形,拟横波波前面则由圆形渐变为蝴蝶结形.垂直裂隙仅引起煤层顶板反射P波及转换波振幅的方位各向异性,而垂直裂隙却能引起煤层底板反射P波和转换波的速度和振幅的方位各向异性.随方位角的变化,煤层底板反射P波和转换快慢横波的同相轴呈正弦形态.煤层底板转换快、慢横波时差与裂隙密度之间存在近似线性关系,而转换慢横波振幅随裂隙密度的增加是非线性衰减的.
煤层 高裂隙密度 方位各向异性 快慢横波 波动方程 有限差分