Respuesta sísmica 2D de medios acústicos y porosos acoplados: una aproximación mediante elementos

• Autores: Bucher, Federico; Zyserman, Fabio Iván; Monachesi, Leonardo Bruno
• Año de publicación: 2023
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: artículo
• Materia: Física; Elementos finitos; Medios poroelásticos y acústicos acoplados; Respuesta sísmica; Finite element; Poroelastic and acoustic coupled media; Seismic response
• Institución: Universidad Nacional de La Plata

Se presenta un nuevo código, empleando elementos finitos no conformes para aproximar la respuesta sísmica bidimensional de medios heterogéneos compuestos por regiones poroelásticas y acús- ticas acopladas. Se consideraron las ecuaciones de la poroelasticidad de Biot, acopladas con la ecuación de onda escalar en términos de la presión, planteadas en el dominio espacio-frecuencia. En las interfa- ses entre los distintos medios se implementaron condiciones de continuidad adecuadas y en los bordes computacionales se consideraron condiciones de tipo absorbentes. La metodología numérica desarrolla- da permite distribuir los elementos acústicos y porosos arbitrariamente en una grilla rectangular. También permite identificar los contactos entre elementos que representan distintos medios e incorporar automá- ticamente las condiciones de continuidad entre ellos. Para cada frecuencia, el sistema lineal derivado es resuelto mediante el paquete de rutinas MUMPS. De esta manera, el presente código permite modelar la propagación de ondas sísmicas en sistemas físicos de interés geológico, geofísico y ambiental, como el lecho de cuerpos acuosos y medios fracturados, entre otros.
A new code is presented, using non conforming finite elements to approximate the two dimen- sional seismic response of heterogeneous media composed of coupled poroelastic and acoustic regions. Biot’s equations, coupled with the scalar wave equation in terms of the pressure in the space-frequency domain were considered. Appropriate continuity conditions were implemented at the interfaces between the different media, and absorbing-type conditions were considered at the computational borders. The numerical methodology developed allows the acoustic and porous elements to be arbitrarily distributed on a rectangular grid. It also allows to identify contacts between elements representing different media and to incorporate automatically the continuity conditions between them. For each frequency the derived linear system is solved by means of the MUMPS package. In this way, the present code allows mode- lling the propagation of seismic waves in physical systems of geological, geophysical and environmental interest, such as the bed of aqueous bodies and fractured media, among others.
Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas