振动目标产生的瑞雷波的识别方法研究

在地下介质模型参数已知的情况下,利用二维弹性波动方程在网格中离散化的方法来数值模拟出地震波在二维各向同性介质中的运动规律,通过地震波场正演模拟的同时可以观察到地表附近的瑞雷面波运动传播情况,通过在自由表面分离出的径向和垂直方向的质点运动曲线,可以观测并区分出初至波和瑞雷波,并得出瑞雷波传播速度、传播形式等传播特点。     

基于正交贴体网格的VTI介质地震波数值模拟

为了解决规则网格有限差分法在处理起伏地表自由边界条件时需进行复杂坐标转换和插值运算的问题,以及对起伏地表进行阶梯状离散近似所产生的虚假散射波问题,将计算流体力学中的正交贴体网格生成技术引入到起伏地表下VTI介质的网格剖分中,采用基于同位网格的DRP/opt MacCormack有限差分法模拟起伏地表下VTI介质中的地震波场。网格的正交性使实施自由边界条件时无需做复杂的坐标转换和插值运算。数值算例表明,本文提出的网格剖分法能够有效消除阶梯状网格产生的虚假散射波,从而提高起伏地表下VTI介质地震波数值模拟精度。     

瞬态瑞雷波法在滑坡工程勘查中的应用

在地形起伏较大,地质条件复杂、勘查现场干扰严重等的情况下,为了提高滑坡勘查的勘查精度和勘查工作效率,综合采用瞬态瑞雷波与常规勘查方法,可以弥补单一常规勘查方法的精度及数据量不足的局限性。介绍了瞬态瑞雷波法的原理及实际操作中参数设置方法,结合山西省某滑坡勘查的工程实例,结果表明了瞬态瑞雷波法在滑坡勘查中勘查优势。     

软弱夹层瑞雷面波频散曲线特征

当瑞雷波在层状介质半空间中传播时,可以证明除了瑞雷面波以外,会出现多个模式的导波,特别是在有低速的软弱夹层情况下。利用基于基模式瑞雷波理论,实际解释工作中常常会出现问题。论文针对这些问题,对含低速夹层的三层模型的瑞雷波相速度频散曲线进行了正演计算,描述了频散曲线特征与介质参数的关系,并对其特征进行了归纳,指出了在实际工作中需注意的问题。     

互相关法在瑞雷波数据处理中的分析与应用

如何提取准确可靠的频散曲线是瑞雷波勘探技术关键问题之一。互相关法是众多提取方法中一种行之有效的方法。对瑞雷波数据处理中互相关法应用的基本原理与应用效果做了深入分析,通过使用滤波和相关系数阀值等措施加强数据质量约束,最终得到频散曲线。利用该方法对一个实际水闸口模型进行计算,应用效果良好。结论表明在野外条件较好的情况下,该方法可提高横向分辨率和经济效率。     

瞬态瑞雷波法在滑坡勘查中的应用及其效果评价

瞬态瑞雷波法是一种新型物探方法,其勘探实质是：通过测量不同频率的瑞雷波的传播速度,来探测不同深度（距离）的岩土力学性质,进而分析、判断地质异常。本文介绍了瞬态瑞雷波法的原理及其相应的数据处理和解释方法。通过面波的频散曲线可对浅部地下岩层进行速度分层,并通过瑞雷波速度转化为横波速度,分析岩土的性质及介质的变化,并且还可调查地层中的软弱夹层、地下空洞等。与折射波勘探相比,面波法反演地层具有其无可比拟的优点,将该方法应用于地质灾害调查可达到较好的效果。文中结合二连浩特至广州国家公路湖南永州境内的一滑坡勘查实例,展现了面波勘探在滑坡调查中的可行性、有效性和勘探优势。     

基于模式分离的瑞雷波频散曲线的计算

为了计算出更准确的瑞雷波频散曲线,利用F-K法分离相邻两道地震记录中所需模态瑞雷波的频散曲线,能较好地避免各模式波的相互影响。用相移法和S变换计算三层层状模型的瑞雷波频散曲线,并与理论值对比分析可知:相移法能较准确地提取多道地震记录中瑞雷波的频散曲线;利用S变换计算F-K分离后的所需模态瑞雷波的频散曲线,能有效地提高计算精度。在实际算例中验证了该方法的准确性。     

瑞雷面波在弹性楔状体中的传播特性研究

瑞雷面波在弹性楔状体中传播特性的研究,由于其涉及地形对面波传播的影响等,因而是一个长期受到地球物理学家关注的问题。瑞雷波在弹性楔状体中传播时,不仅与介质的性质有关,而且与楔状体的角度（地形起伏）有关。由于人射面波总是和体波耦合在一起,精确而完备的分析方法目前尚处于探索之中。本文着重对负地形进行了分析,以势函数表示波的传播,并使其交替地满足楔状体两侧界面的边界条件。通过模型正演分析,得到了不同楔状体角度与泊松比、透射能量的定量关系以及剩余场位移的极化曲线。正、负地形的数值计算结果,可以在实际应用中分析地形对瑞雷面波的影响时参考。     

地下管道的瑞雷波动力学响应规律研究

利用有限元数值模拟方法,研究地下管道的瑞雷波响应规律.在单点激发单道接收的震动映像方式下,瑞雷波遇管道的信号响应特征是产生弧形反射带.通过一系列含有地下管道的有限元模型的计算,拟合出管线埋深h和瑞雷波波速VR、反射特征信号带顶端时间历程Δt的关系式,为管线埋深的快速判定提供一个量化标准,并在工程实例中得到验证.经过不同管道埋深和不同偏移距相结合的模型的计算,总结偏移距变化对瑞雷波响应特征信号的影响规律,为工程勘察中偏移距的合理选择提供理论依据和参考.     

瑞雷波在探测地下防空洞的应用研究

瑞雷波作为一种新的地球物理勘探手段,已经在各个方面得到了广泛地应用。瑞雷波勘探的方法主要有两种,即瞬态法和稳态法。瞬态法因其施工方便、快捷得到了广泛应用。本文介绍了瞬态瑞雷波法探测地下防空洞的基本原理,提出了一种改进的方法。该方法利用相邻道的同一频率的瑞雷波的相位差,计算出该频率的瑞雷波在相应的勘探深度下的平均波速。在探测防空洞时,该方法比其它的方法具有明显优点,即施工方便,并能在一条测线的范围内准确清楚地看到频散曲线的跳跃,从而判断出防空洞的位置。通过一个具体勘探实例,验证这一方法的探测效果。     

起伏地表条件下有限差分地震波数值模拟 ——基于广义正交曲线坐标系

为了解决常规有限差分法在处理起伏地表自由边界条件时存在的需进行复杂坐标旋转和插值运算,以及对起伏地表进行阶梯状离散近似所产生的虚假绕射波等问题,把待求解的物理域离散成贴体正交曲线网格,将该网格映射到计算域的矩形规则网格上,在该计算域内求解一阶弹性波速度-应力方程及相应的自由边界条件,实现了广义正交曲线坐标系下的起伏地表地震波数值模拟问题.该算法简化了自由边界条件的实施,避免了因起伏地表阶梯化网格离散近似所产生的虚假波.数值模拟结果表明,该方法是可行的,可以用于起伏地表条件下地震波传播规律的研究.     

浅部地下洞穴的瑞利波散射数值分析

均匀半无限体中表面源激发的浅部波场由瑞利波主导且能量主要分布于一个波长深度,当瑞利波遇浅部洞穴时,瑞利波不能保持原有传播特性,波会在洞穴边界发生散射。为了分析这一现象,本文采用轴对称模型,数值模拟均匀半空间中洞穴散射波场响应。由偏移距-波长域表面波能量（振幅）谱变化,研究洞穴埋深及几何参数对散射波影响。对表面波场谱扰动特征分析,建立洞穴上方能量分界面对应特征波长与埋深的关系。结果表明:洞穴埋深是影响表面波场谱扰动一个重要参数,埋深约是特征波长1.5倍,波在洞穴边界面绕射会导致洞穴周围表面波场形成能量分界面,由表面波谱这些扰动特征可预测洞穴方位及埋深。     

基于Rayleigh波的薄壁容器温度与压力测量方法

为了提高薄壁容器抗压能力,保证薄壁容器的安全运行,提出了一种压力与表面温度的非侵入式测量方法.基于Rayleigh波传播速度与传播介质的应力、温度有关这一原理,通过理论推导和实验研究,建立了Rayleigh波传播时间与容器表面温度、容器压力之间的实用模型.基于这一模型,通过测量Rayleigh波沿容器壁面轴向和切向固定距离上的传播时间可以同时测量容器的表面温度和内部压力.实验结果表明,这种表面温度测量方法响应速度快,且对被测表面温度场影响小;测量压力时不需要在容器上开孔,实现了无损测量,提高了压力容器的安全性.     

基于S变换的瑞利面波频散分析

提取面波频散曲线是面波资料处理中最关键的一步。由于时频分析方法的局限,提出了利用S变换进行瑞利面波频散分析的方法,并给出了具体算法。该方法在时间-频率域中计算相邻两道面波记录同一频率的时间差,再利用道间距除以该时间差来得到该频率对应的相速度,这样避免了在道间距较大的情况下,传统的相位谱法可能造成相位差的缺陷。通过理论模型和实际资料对该方法进行了验证。结果表明,该方法能够提高瑞利面波频散曲线的提取精度,而且算法简单,具有一定的实用性。     

基于SVD算法的瑞雷波频散曲线的快速稳定反演

利用奇异值分解算法对瑞雷波频散曲线进行反演,提高横波速度的反演精度,引入权重矩阵提高数据分辨率,采用自适应修改阻尼因子提高迭代效果并协调分辨率与解的关系。某高速公路软土路基实测资料试算结果表明,用该算法对瞬态瑞雷波频散曲线进行反演,不但具有稳定性好、精度高、分辨能力强的特点,而且能自动分层和反演地层参数。     

基于瑞利波法对混凝土表面裂缝检测的数值研究

基于瑞利波及衍射纵波的传播时间差法,利用有限元法分析了瑞利波在含不同长度及角度裂纹的混凝土介质中的传播规律,提出了混凝土介质中表面裂缝长度和角度的计算公式,并验证了数值模拟结果的准确性。研究结果表明：在传播过程中,瑞利波一部分沿着介质表面（含裂纹表面）传播,另一部分在裂缝尖端发生模式转换,形成衍射横波和衍射纵波,弹性波传播到介质边界时被粘弹性人工边界全部吸收,消除了反射波的影响;表面裂缝长度和角度的计算结果误差基本在5%以下,只有个别数据误差较大,在一定范围内,随着裂缝长度和角度值的增大,计算结果的准确度越高。     

数字滤波法分离高、基阶模态瑞利面波的应用

面波勘探主要利用基阶模态面波频散曲线进行定性或定量解释,而记录中的高阶模态面波对提取基阶模态面波频散曲线是一种规则干扰,本文采用二维数字滤波法去除高视速度的高阶模态面波。模拟了软夹层型和硬夹层型两种地层结构的含多阶模态面波理论记录和频散数据。利用带通切饼式二维数字滤波器对存在视速度差异的高阶模态面波和基阶模态面波进行滤波分离试验,研究证明二维数字滤波方法简单可行,可以在一定程度上压制高阶模态面波的影响。特别对于高阶模态面波影响严重的面波记录有突出基阶模态面波的较好效果。     

分离高阶模态面波的τ-p变换方法

用瞬态面波方法提取基阶模态面波频散曲线进行资料解释时,高阶模态面波为干扰波.根据高阶面波和基阶面波的群速度差异,应用Τ-p变换方法压制地震记录中的高阶模态面波.为研究Τ-p变换压制高阶面波的效果,模拟了2种高阶面波能量较强的地层模型的波形记录,应用Τ-p变换压制高阶面波,获得了基阶模态面波频散曲线.对地层中含有软弱层的实测数据进行Τ-p变换法分离高阶面波,较好地压制了高阶面波的影响.对理论模型和实测数据的应用效果表明,Τ-p变换方法压制高阶模态面波方法简单易行.     

Theoretical analysis of a row of piles as passive barriers and an equivalent in-filled trench model

A theoretical study on the ground vibration isolation efficiency by a row of piles as passive barrier in a three-dimensional context was presented. The analysis was accomplished with the aid of integral equations governing Rayleigh wave scattering, used to predict the complicated Rayleigh wave field generated by a number of irregular scatters embedded in an elastic half-space. Then, the passive isolation effectiveness of a row of piles for screening Rayleigh wave was studied in detail. The effects of relevant parameters on the screening effectiveness were investigated and analyzed from the perspective of equivalence with in-filled trench. The results show that using a row of rigid piles as wave barrier is more effective than that of flexible ones, and an optimum reduction of vibration can be achieved either by increasing the size of piles or by decreasing the net spacing between the piles. Finally, based on the derived integral equation for Rayleigh wave scattering, the principle of equivalent modeling of the barrier of piles by an in-filled trench is put forward, which simplifies the analysis of vibration isolation by a row of piles.     

高阶模态面波在软弱薄层探测中的应用

面波勘探在浅地层波速测试及速度分层工作中取得了较好的地质效果．在一般情况下主要利用面波的基阶模态．有低速薄层存在时,瑞利面波的能量不仅分配在基阶面波中,有些高阶模态的面波还具有较高的能量,高阶模态面波的高能量反映了低速层的存在．在以高能量为标准的方法合成频散曲线时,各阶面波的综合作用使频散曲线上出现“之”字形特征．根据这些特征可以确定软弱薄层的空间位置．在实测资料解释中,注意利用高阶模态面波。取得了较好的地质效果．证明地震瞬态面波法对低速薄层有较高的探测能力。