title: Συμβολή της σεισμικής ανάκλασης και της τρισδιάστατης προσομοίωσης διάδοσης των σεισμικών κυμάτων στην απεικόνιση γεωλογικών σχηματισμών σε σήραγγες
title: Contribution of seismic reflection and 3D seismic modeling in imaging geological formations
Creators: name: Παπαδοπουλος-Μενιδιατης Χαραλαμπος
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2019

description: Το κύριο αντικείμενο της μεταπτυχιακής εργασίας αυτής, είναι ο εντοπισμός  ρήγματος ή σπηλαίωσης κατά τη διάνοιξη σήραγγας μελετώντας τα ανακλώμενα σεισμικά κύματα με την βοήθεια κατάλληλου αλγόριθμου για την προσομοίωση του πειράματος στις τρείς διαστάσεις καθώς και η ανάπτυξη αλγόριθμου για τη δημιουργία των μοντέλων τριών διαστάσεων. Ο εν λόγω αλγόριθμος δημιουργεί ένα σώμα στις τρεις διαστάσεις (Χ,Υ,Ζ), από ένα σύνολο πολυγώνων που δίνονται στο Χ-Υ επίπεδο, ενώνοντας τις ακμές τους. Ως δεδομένα εισόδου στον αλγόριθμο αυτό ορίζονται οι διαστάσεις του χώρου και η διακριτοποίηση αυτού, καθώς και ένα σύνολο πολυγώνων ορισμένων στο επίπεδο Χ-Υ, καθένα από τα οποία ορίζεται σε συγκεκριμένη θέση στη Ζ διεύθυνση. Για την προσέγγιση του προβλήματος αυτού μελετήθηκε η πρόσφατη βιβλιογραφία και πραγματοποιήθηκε προσομοίωση της διάδοσης σεισμικών κυμάτων σε μοντέλα όπου η σεισμική πηγή και τα γεώφωνα τοποθετούνται στα τοιχώματα της σήραγγας. Η δημιουργία του αλγόριθμου όπως και οι προσομοιώσεις των τρισδιάστατων μοντέλων πραγματοποιήθηκαν στο πρόγραμμα Matlab.
Ειδικότερα, για τη δημιουργία των μοντέλων στις τρείς διαστάσεις (3D) χρησιμοποιήθηκε ο αλγόριθμος ‘blendedPolymask’ (Sven, 2018) με τις κατάλληλες τροποποιήσεις, για να είναι δυνατή η χρήση των δεδομένων εξόδου του στη δημιουργία σεισμικών στρωμάτων στις τρεις διαστάσεις. Αρχικά δημιουργήθηκαν συνθετικά μοντέλα στις τρείς διαστάσεις. Ένα μοντέλο με τον ανακλαστήρα να απέχει 100m από το μέτωπο της σήραγγας και ένα δεύτερο με τον ανακλαστήρα να απέχει 80m. Η σεισμική πηγή τοποθετήθηκε στο μέτωπο της σήραγγας ενώ οι δέκτες κατά μήκος αυτής. Λόγω της πολυπλοκότητας των συνθετικών καταγραφών εξαιτίας της σήραγγας, πραγματοποιήθηκαν δοκιμές χωρίς να υπάρχει το σώμα της σήραγγας στο μοντέλο. Με αυτόν τον τρόπο ήταν ευκολότερη η αναγνώριση των σεισμικών κυμάτων και η περαιτέρω επεξεργασία τους. Στη συνέχεια προσομοιώθηκαν δύο δισδιάστατα μοντέλα αντίστοιχων διαστάσεων, για να μπορέσει να πραγματοποιηθεί σύγκριση αποτελεσμάτων. Τέλος, πραγματοποιείται σύγκριση μεταξύ ιχνών στην 2D προσομοίωση στην 3D προσομοίωση στο πεδίο της πίεσης (Vpr). Για να είναι δυνατή η σύγκριση των διαφορετικών ιχνών από την 2D και 3D προσομοίωση πραγματοποιήθηκε κανονικοποίηση των τιμών στο πεδίο της πίεσης (Vpr) με βάση τις τιμές της δισδιάστατης προσομοίωσης.
Η απομόνωση των ανακλώμενων κυμάτων στα πειράματα χωρίς τη σήραγγα ήταν ιδεατή, κάτι που βοήθησε και στην αναγνώριση των αντίστοιχων ανακλώμενων κυμάτων στα πιο σύνθετα δεδομένα από τα μοντέλα με τη σήραγγα. Η μέθοδος της διάδοσης των σεισμικών κυμάτων επιλύοντας την κυματική εξίσωση  στις τρεις διαστάσεις με την τεχνική των πεπερασμένων διαφορών είναι μια εξαιρετικά εύχρηστη μέθοδος, που μπορεί γρήγορα και με μεγάλη ακρίβεια να ανταποκριθεί σε πολύπλοκα γεωλογικά μοντέλα και να συμβάλει στην απεικόνιση γεωλογικών σχηματισμών σε σήραγγες.