Résumé - Investigation numérique de la dispersion des ondes dans les milieux granulaires : inversion à l'échelle des grains et rôle des effets de bord

Investigation numérique de la dispersion des ondes dans les milieux granulaires : inversion à l'échelle des grains et rôle des effets de bord

2025-07-10 06:16:23

{"Ning Liu","Wen-Tao Hu"}

{physics.geo-ph}

Cette recherche investigate la diffusion des ondes dans les milieux granulaires, en se concentrant sur l'utilisation de la méthode des éléments discrets (DEM) pour simuler la propagation et la diffusion des ondes élastiques. L'étude met en avant l'importance de comprendre le rôle des effets de bord sur la diffusion des ondes et l'exactitude de l'inversion dans les matériaux granulaires. Les ondes coda sismiques, autrefois considérées comme du bruit, sont maintenant reconnues comme des signatures critiques de la diffusion des ondes dans les sismogrammes. Ces ondes proviennent d'hétérogénéités à petite échelle à l'intérieur de la Terre et portent de riches informations sur l'hétérogénéité sous-sol. L'équation de transfert radiatif basée sur l'énergie (RTE) fournit un cadre théorique pour relier les caractéristiques de diffusion aux propriétés microstructurales, telles que la taille des grains, le nombre de coordination et la porosité. Cependant, l'équation RTE suppose un milieu infini, ce qui est rarement satisfait dans des scénarios réels, ce qui met en lumière la nécessité d'évaluer comment les effets de bord influencent la diffusion des ondes et l'exactitude de l'inversion. L'étude utilise la DEM pour simuler la propagation et la diffusion des ondes élastiques dans les milieux granulaires, en modélisant explicitement les interactions à l'échelle des grains et les caractéristiques du champ d'ondes formées par l'hétérogénéité microstructurale et la géométrie des bords. En utilisant le cadre de l'équation RTE, les chercheurs inversent l'énergie des ondes diffuses pour estimer les paramètres microstructuraux et évaluer les effets des conditions de bord absorbantes (infinites) et rigides (limitées) sur les performances d'inversion. Les résultats montrent que la DEM reproduit efficacement les champs d'ondes dans les milieux granulaires et que l'inversion basée sur l'équation RTE est une approche feasible pour récupérer les propriétés à l'échelle des grains. Cependant, les réflexions aux bords déforment significativement le champ d'ondes, entraînant des erreurs importantes dans les résultats d'inversion. Cette recherche fournit de nouvelles perspectives sur la diffusion des ondes dans les matériaux granulaires et offre des orientations théoriques pour la conception et l'interprétation des expériences sismiques dans les environnements de régolithe planétaire. Les principales découvertes incluent : - La DEM simule efficacement la diffusion des ondes dans les milieux granulaires. - L'inversion basée sur l'équation RTE est une approche feasible pour récupérer les propriétés à l'échelle des grains. - Les réflexions aux bords déforment significativement le champ d'ondes, entraînant des erreurs dans les résultats d'inversion. - Comprendre les effets de bord est crucial pour la conception et l'interprétation des expériences sismiques dans les environnements de régolithe planétaire. Cette recherche fournit des connaissances fondamentales pour la conception des expériences sismiques et l'interprétation des données dans les environnements de régolithe planétaire, en particulier pour les futures missions sismiques vers la Lune et Mars. La caractérisation sous-sol en ces environnements dépend de stratégies d'inversion robustes adaptées aux conditions d'observations contraintes.