Modelado numérico de propagación de ondas sísmicas en medios poroelásticos acoplados con acústicos

• Autores: Bucher, Federico; Monachesi, Leonardo Bruno; Zyserman, Fabio Iván; Castromán, Gabriel Alejandro
• Año de publicación: 2022
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: artículo
• Materia: Ingeniería; Elementos finitos; Medios poroelásticos y acústicos acoplados; Respuesta sísmica; Finite element; Acoustic/poroelastic coupled media; Seismic response
• Institución: Universidad Nacional de La Plata

En este trabajo presentamos un código basado en el método de elementos finitos para si- mular la respuesta sísmica unidimensional de medios poroelásticos y acústicos acoplados. Para modelar la propagación de ondas en el medio poroelástico, consideramos las ecuaciones de la teoría de Biot en términos de los campos de desplazamiento de la matriz sólida y del fluido poral, mientras que para el medio acústico utilizamos las ecuaciones de la Mecánica clásica. Por un lado, en las interfases físicas implementamos condiciones de borde apropiadas para este tipo de contacto, y por otro lado en las fron- teras computacionales implementamos condiciones absorbentes. El código cuenta con la propiedad de identificar el tipo de medio correspondiente a cada elemento y asignar las propiedades físicas del mismo, facilitando la consideración de medios heterogéneos con distribuciones arbitrarias de capas poroelásticas y acústicas. Finalmente, realizamos un análisis de sensibilidad en términos de la porosidad, tomando co- mo referencia medios porosos saturados que se encuentran presentes en distintos problemas geofísicos, tales como sistemas glaciarios y reservorios de hidrocarburos y de agua, entre otros.
In this work we present a code based on the finite element method to simulate the one- dimensional seismic response of coupled poroelastic and acoustic media. In order to model the wave propagation in a poroelastic medium, we consider the equations of Biot’s theory in terms of the solid matrix and fluid displacement fields, while for the acoustic media we used the equations of Classical Mechanics. On the one hand, appropriate boundary conditions for this type of contact were implemented at the physical interfaces. On the other hand, absorbing conditions were implemented at the computational boundaries. The code has the property of identifying the type of medium in each element and assigning its physical properties, facilitating the consideration of heterogeneous media with arbitrary distributions of poroelastic and acoustic layers. Finally, we performed a sensitivity analysis in terms of porosity, taking as a reference saturated porous media that are present in different geophysical problems such as glacial systems and reservoirs of hydrocarbons and water, among others.
Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas