瑞利波分析方法及应用进展

介绍了瑞利波平面及轴对称分析方法，这两种方法对数值模拟场地信号、实测频散曲线及研究各阶振型瑞利波频散曲线十分重要。用二维傅里叶变换或多次滤波，在一定程度上可将信号中瑞利波不同振型分离，得到不同振型频散曲线，而用相位差或互相关分析方法得到的频散曲线可认为是各阶振型瑞利波频散曲线加权平均．瑞利波频散曲线与半无限体分层介质力学参数有关，通过对频散曲线正、反分析可得到各层介质力学参教．此外，还介绍了瑞利波在地下目的物探测中的应用。     

层状地基中表面波有效相速度

在表面波互谱分析方法中,考虑表面波高阶模态及振源对表面波传播影响对提高土层剖面参数计算精度是很重要的。为了研究高阶模态及振源对表面波有效相速度影响,基于薄层刚度矩阵方法,给出了弹性层状地基中表面波水平向及竖直向有效相速度一般解析表达式以及远场渐近表达式,并从能量的角度分析高频、低频有效相速度发展趋势。几种典型层状地基中有效相速度的计算表明:在剪切波速随深度递增的分层中,远场有效相速度随频率变化曲线趋近基阶模态频散曲线;在剪切波速随深度无规律变化分层中,高阶模态影响较大,水平向与竖直向有效相速度有较大的不同;在远场,高频有效相速度趋近表层介质瑞利波相速度。结果显示在高模态及振源影响下表面波有效相速度不仅与频率有关,而且与传播距离有关。     

瑞利波SASW法与F-K法模拟测试比较

获取与瑞利波理论频散曲线相匹配的实测频散曲线是正确反演土层参数及分布的前提,表面波谱分析（SASW）法和频率．波数（F-K）法是求取瑞利波实测频散曲线的两种主要方法。采用传递矩阵法计算得到瑞利波在各种典型地层模型地表处时域内的振动信息,作为SASW法和F-K法的测试数据进行了模拟测试。分别将两种方法得到的实测频散曲线与理论频散曲线对比。分析了道距、偏移距和道数等测试参数的影响,以及两种方法对于各种典型地层的测试效果。结果表明,测试参数对两种方法的影响有所不同,选择合适的测试参数能够得到好的测试效果,道数相同时F-K法的测试效果优于SASW法,多通道F-K法的测试效果优于少通道F—K法。     

基于有限元-解析法的层状地基中Rayleigh波高阶频散特性研究

层状地基中Rayleigh波(以下简称R波)携带有大量关于土层的重要信息,对工程建设有着重要的作用。基于有限元-解析法建立层状地基中R波在频率-波数域(f-k域)内的振动方程。根据工程中有限元的误差分析,确定了每个波长内薄层划分数目的下限值N。采用BISECTION算法快速、准确地搜索层状地基中R波特征方程的根,进而得到了各种常见地基中R波高阶模态的频散曲线,计算结果得到了解析法的支持。最后,将该方法所得到的频散曲线与数值仿真模拟和现场实测的频散曲线作了对比,结果表明:在f-k域内,有限元-解析法能有效地计算R波在层状地基中的频散曲线。     

Love波相速度频散曲线敏感性比较

编写了基岩弹性半空间上水平成层覆盖土层Love波相速度频散曲线的程序,通过一个简单模型,比较了各土层参数对Love波频散曲线的敏感性,表明剪切波速度和土层厚度对Love波的频散特性影响较大,为反演参数选择提供了依据。     

Love波相速度频散曲线计算

根据基岩弹性半空间上水平成层覆盖土层Love波相速度频散曲线的计算方法,编写了Fortran计算程序,计算了两个实际工程场地的Love波频散曲线,并与文献中的计算结果进行了对比,验证了该文所编写的程序。     

基于微动探测地下空间异常响应特征研究

由于地铁或地下车库等地下空间的开挖利用,使得地层内部出现明显的低速层。为分析开挖利用层不同规模和不同埋深引起的地表异常响应特征,建立了相应模型,正演了不同情况下阵列微动探测频散曲线的响应特征。研究结果表明,与速度递增的背景模型相比,低速层的存在会明显地改变频散曲线形态。在10m以浅,覆盖层厚度越小或开挖层厚度越大,频散曲线异常特征越明显;覆盖层和开挖层的速度差越大,频散曲线异常特征越明显;且异常形态同时受开挖层与其下伏地层间的速度差异的影响。在北京地铁大兴线新宫站附近,利用十字阵列近似垂直地铁线采集了9点微动数据。基于扩展空间自相关(ESPAC)法处理后,得到各测点频散曲线,再由经验公式转换后内插得到2D视S波速度剖面,该剖面在地铁通过位置深4~7m处存在明显的低速异常带,较好地指示了地铁空间开挖引起的视S波速度变化特征。此外,还利用阵列中心点台站数据提取了横向分量与纵向分量谱比(H/V)曲线,发现受地铁空间开挖影响,附近测点H/V曲线形态发生了明显变化,距地铁越近变化越大。     

瑞利波频散曲线影响因素的正演模拟研究

通过对瑞利波频散曲线的研究可以了解瑞利波在分层介质中的传播规律,指导并判断现场瑞利波频散曲线的测取,以及为反演瑞利波剪切波速曲线提供充足的资料。不同场地条件的瑞利波频散曲线会有很大的区别,本文基于传递矩阵理论的Knopoff快速算法,编制了求取分层介质瑞利波频散曲线的计算程序,分别模拟研究了压缩波、剪切波、泊松比和密度对频散曲线的影响。结果表明:当泊松比恒定时,压缩波速与剪切波速的比值影响着频散曲线,其实质是剪切波速的影响很大,而压缩波速的影响相当小;泊松比和密度对频散曲线的影响比较小,但有些情况下并不能忽视泊松比的影响。     

Lamb波频散曲线的数值计算及试验验证

Lamb波的频散曲线是进行超声Lamb波无损检测的重要依据。本文对Rayleigh-Lamb方程进行了分析,给出了无限大板中Lamb波频散曲线的数值计算方法,通过Matlab软件对求解过程进行编程,绘制出Lamb波在铝板中传播的相速度和群速度曲线,并通过试验进行了验证,对推广应用Lamb波进行无损检测具有实际意义。     

面波法对混凝土路面模型厚度的测量技术

面波在不均匀介质中传播时会发生频散现象,根据它的频散特征,我们可以得知很多地质信息,进而作地质解释以及实际应运。本文通过相位差法求得面波速度,画出频散曲线,再经过一定的波长深度转换系数,得到V-H曲线,进而计算出混凝土模型的厚度。