Skip to main content
Erschienen in: Journal of Elasticity 2/2017

07.11.2016

On Backus Average for Generally Anisotropic Layers

verfasst von: Len Bos, David R. Dalton, Michael A. Slawinski, Theodore Stanoev

Erschienen in: Journal of Elasticity | Ausgabe 2/2017

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

In this paper, following the Backus (in J. Geophys. Res. 67(11):4427–4440, 1962) approach, we examine expressions for elasticity parameters of a homogeneous generally anisotropic medium that is long-wave-equivalent to a stack of thin generally anisotropic layers. These expressions reduce to the results of Backus (1962) for the case of isotropic and transversely isotropic layers.
In the over half-a-century since the publications of Backus (1962) there have been numerous publications applying and extending that formulation. However, neither George Backus nor the authors of the present paper are aware of further examinations of the mathematical underpinnings of the original formulation; hence this paper.
We prove that—within the long-wave approximation—if the thin layers obey stability conditions, then so does the equivalent medium. We examine—within the Backus-average context—the approximation of the average of a product as the product of averages, which underlies the averaging process.
In the presented examination we use the expression of Hooke’s law as a tensor equation; in other words, we use Kelvin’s—as opposed to Voigt’s—notation. In general, the tensorial notation allows us to conveniently examine effects due to rotations of coordinate systems.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Anhänge
Nur mit Berechtigung zugänglich
Literatur
1.
2.
Zurück zum Zitat Backus, G.E.: Long-wave elastic anisotropy produced by horizontal layering. J. Geophys. Res. 67(11), 4427–4440 (1962) ADSCrossRef Backus, G.E.: Long-wave elastic anisotropy produced by horizontal layering. J. Geophys. Res. 67(11), 4427–4440 (1962) ADSCrossRef
3.
Zurück zum Zitat Berryman, J.G.: Range of the \(P\)-wave anisotropy parameter for finely layered VTI media. Stanf. Explor. Proj. 93, 179–192 (1997) Berryman, J.G.: Range of the \(P\)-wave anisotropy parameter for finely layered VTI media. Stanf. Explor. Proj. 93, 179–192 (1997)
4.
5.
Zurück zum Zitat Brisco, C.: Anisotropy vs. inhomogeneity: algorithm formulation, coding and modelling, Honours Thesis, Memorial University (2014) Brisco, C.: Anisotropy vs. inhomogeneity: algorithm formulation, coding and modelling, Honours Thesis, Memorial University (2014)
6.
Zurück zum Zitat Carcione, J.M., Picotti, S., Cavallini, F., Santos, J.E.: Numerical test of the Schoenberg-Muir theory. Geophysics 77(2), C27–C35 (2012) CrossRef Carcione, J.M., Picotti, S., Cavallini, F., Santos, J.E.: Numerical test of the Schoenberg-Muir theory. Geophysics 77(2), C27–C35 (2012) CrossRef
7.
Zurück zum Zitat Chapman, C.H.: Fundamentals of Seismic Wave Propagation. Cambridge University Press, Cambridge (2004) CrossRef Chapman, C.H.: Fundamentals of Seismic Wave Propagation. Cambridge University Press, Cambridge (2004) CrossRef
9.
Zurück zum Zitat Danek, T., Kochetov, M., Slawinski, M.A.: Effective elasticity tensors in the context of random errors. J. Elast. 121(1), 55–67 (2015) MathSciNetCrossRefMATH Danek, T., Kochetov, M., Slawinski, M.A.: Effective elasticity tensors in the context of random errors. J. Elast. 121(1), 55–67 (2015) MathSciNetCrossRefMATH
10.
Zurück zum Zitat Danek, T., Slawinski, M.A.: Backus average under random perturbations of layered media. SIAM J. Appl. Math. 76(4), 1239–1249 (2016) MathSciNetCrossRefMATH Danek, T., Slawinski, M.A.: Backus average under random perturbations of layered media. SIAM J. Appl. Math. 76(4), 1239–1249 (2016) MathSciNetCrossRefMATH
11.
Zurück zum Zitat Gazis, D.C., Tadjbakhsh, I., Toupin, R.A.: The elastic tensor of given symmetry nearest to an anisotropic elastic tensor. Acta Crystallogr. 16(9), 917–922 (1963) MathSciNetCrossRef Gazis, D.C., Tadjbakhsh, I., Toupin, R.A.: The elastic tensor of given symmetry nearest to an anisotropic elastic tensor. Acta Crystallogr. 16(9), 917–922 (1963) MathSciNetCrossRef
12.
Zurück zum Zitat Haskell, N.A.: Dispersion of surface waves on multilayered media. Bull. Seismol. Soc. Am. 43, 17–34 (1953) MathSciNet Haskell, N.A.: Dispersion of surface waves on multilayered media. Bull. Seismol. Soc. Am. 43, 17–34 (1953) MathSciNet
13.
Zurück zum Zitat Helbig, K.: Elastischen Wellen in anisotropen Medien. Getlands Beitr. Geophys. 67, 256–288 (1958) Helbig, K.: Elastischen Wellen in anisotropen Medien. Getlands Beitr. Geophys. 67, 256–288 (1958)
14.
Zurück zum Zitat Helbig, K.: Layer-induced anisotropy: forward relations between constituent parameters and compound parameters. Rev. Bras. Geofís. 16(2–3), 103–114 (1998) CrossRef Helbig, K.: Layer-induced anisotropy: forward relations between constituent parameters and compound parameters. Rev. Bras. Geofís. 16(2–3), 103–114 (1998) CrossRef
15.
Zurück zum Zitat Helbig, K.: Inversion of compound parameters to constituent parameters. Rev. Bras. Geofís. 18(2), 173–185 (2000) Helbig, K.: Inversion of compound parameters to constituent parameters. Rev. Bras. Geofís. 18(2), 173–185 (2000)
16.
Zurück zum Zitat Helbig, K., Schoenberg, M.: Anomalous polarization of elastic waves in transversely isotropic media. J. Acoust. Soc. Am. 81(5), 1235–1245 (1987) ADSCrossRef Helbig, K., Schoenberg, M.: Anomalous polarization of elastic waves in transversely isotropic media. J. Acoust. Soc. Am. 81(5), 1235–1245 (1987) ADSCrossRef
17.
Zurück zum Zitat Kumar, D.: Applying Backus averaging for deriving seismic anisotropy of a long-wavelength equivalent medium from well-log data. J. Geophys. Eng. 10, 1–15 (2013) Kumar, D.: Applying Backus averaging for deriving seismic anisotropy of a long-wavelength equivalent medium from well-log data. J. Geophys. Eng. 10, 1–15 (2013)
18.
Zurück zum Zitat Postma, G.W.: Wave propagation in a stratified medium. Geophysics 20, 780–806 (1955) ADSCrossRef Postma, G.W.: Wave propagation in a stratified medium. Geophysics 20, 780–806 (1955) ADSCrossRef
19.
Zurück zum Zitat Riznichenko, Yu.Y.: On seismic anisotropy. Izv. Akad. Nauk SSSR, Ser. Geogr. Geofiz. 13, 518–544 (1949) Riznichenko, Yu.Y.: On seismic anisotropy. Izv. Akad. Nauk SSSR, Ser. Geogr. Geofiz. 13, 518–544 (1949)
20.
Zurück zum Zitat Rudzki, M.P.: Parametrische Darstellung der elastischen Wellen in anisotropischen Medie. Bull. Acad. Cracovie 503 (1911) Rudzki, M.P.: Parametrische Darstellung der elastischen Wellen in anisotropischen Medie. Bull. Acad. Cracovie 503 (1911)
21.
Zurück zum Zitat Rytov, S.M.: The acoustical properties of a finely layered medium. Akust. ž. 2, 71 (1956). See also Sov. Phys. Acoust. 2, 67 (1956) MathSciNet Rytov, S.M.: The acoustical properties of a finely layered medium. Akust. ž. 2, 71 (1956). See also Sov. Phys. Acoust. 2, 67 (1956) MathSciNet
22.
Zurück zum Zitat Schoenberg, M., Muir, F.: A calculus for finely layered anisotropic media. Geophysics 54(5), 581–589 (1989) ADSCrossRef Schoenberg, M., Muir, F.: A calculus for finely layered anisotropic media. Geophysics 54(5), 581–589 (1989) ADSCrossRef
23.
Zurück zum Zitat Shermergor, T.: Theory of Elasticity of Microinhomogeneous Media. Nauka, Moscow (1977). In Russian Shermergor, T.: Theory of Elasticity of Microinhomogeneous Media. Nauka, Moscow (1977). In Russian
24.
Zurück zum Zitat Slawinski, M.A.: Waves and Rays in Seismology: Answers to Unasked Questions. World Scientific, Singapore (2016) CrossRef Slawinski, M.A.: Waves and Rays in Seismology: Answers to Unasked Questions. World Scientific, Singapore (2016) CrossRef
25.
Zurück zum Zitat Slawinski, M.A.: Waves and Rays in Elastic Continua. World Scientific, Singapore (2015) CrossRefMATH Slawinski, M.A.: Waves and Rays in Elastic Continua. World Scientific, Singapore (2015) CrossRefMATH
26.
Zurück zum Zitat Tiwary, D.K.: Mathematical modelling and ultrasonic measurement of shale anisotropy and a comparison of upscaling methods from sonic to seismic. Ph.D. thesis, University of Oklahoma (2007) Tiwary, D.K.: Mathematical modelling and ultrasonic measurement of shale anisotropy and a comparison of upscaling methods from sonic to seismic. Ph.D. thesis, University of Oklahoma (2007)
27.
Zurück zum Zitat Thomson, W.T.: Transmission of elastic waves through a stratified solid medium. J. Appl. Phys. 21, 80–93 (1950) ADSMathSciNetMATH Thomson, W.T.: Transmission of elastic waves through a stratified solid medium. J. Appl. Phys. 21, 80–93 (1950) ADSMathSciNetMATH
28.
Zurück zum Zitat White, J.E., Angona, F.A.: Elastic wave velocities in laminated media. J. Acoust. Soc. Am. 27, 310–317 (1955) ADSCrossRef White, J.E., Angona, F.A.: Elastic wave velocities in laminated media. J. Acoust. Soc. Am. 27, 310–317 (1955) ADSCrossRef
Metadaten
Titel
On Backus Average for Generally Anisotropic Layers
verfasst von
Len Bos
David R. Dalton
Michael A. Slawinski
Theodore Stanoev
Publikationsdatum
07.11.2016
Verlag
Springer Netherlands
Erschienen in
Journal of Elasticity / Ausgabe 2/2017
Print ISSN: 0374-3535
Elektronische ISSN: 1573-2681
DOI
https://doi.org/10.1007/s10659-016-9608-z

Weitere Artikel der Ausgabe 2/2017

Journal of Elasticity 2/2017 Zur Ausgabe

    Marktübersichten

    Die im Laufe eines Jahres in der „adhäsion“ veröffentlichten Marktübersichten helfen Anwendern verschiedenster Branchen, sich einen gezielten Überblick über Lieferantenangebote zu verschaffen.