基于谱元法的三维高精度全波形反演及其在煤矿巷道的模拟实验研究

为解决复杂地质条件下的煤层探测问题， 开展了针对采煤工作面的巷道三维弹性波全波形反演技术研究。 首先，基于 GPU/CPU并行异构算法实现谱元法高效、高精度正演模拟；其次，通过正演波场和伴随波场的互相关计算模型参数的梯度， 应用拟牛顿 L-BFGS 二阶最优化算法和

线性搜索算法迭代更新模型参数，构建高分辨率地下三维弹性速度结构模型。 主要针对煤层特征，创新性地构建多目标函数（如旅行时和包络目标函数）和多波（如直达体波和槽波）联合反演策略,理论上降低了反演的多解性和非线性。 最后，通过设计不同的三维煤矿巷道地质模型，使用提出的算法与技术反演得到高分辨率的三维速度模型， 验证了本次研究可以对煤矿工作面内的陷落柱和起伏煤岩界面识别，说明了理论算法和技术的有效性。