双相介质与流体平面分层时的Stonely波

本文对双相介质与流体介质平面分层情况下的 Stonely 波作了理论分析和计算。导出了关于 Stonely 波复波数的频散方程,在低频城内对此频散方程进行了数值求解,得到频散曲线和衰减曲线及偏振特性。结果表明:(1) 低频域内存在轻微的负频散;(2) 具有强衰减性,衰减系数与频率、孔隙度和渗透系数间存在敏感的增函数关系;(3) 固相质点的偏振特性与均匀弹性固体自由界面上的瑞利波的偏振有某些类似之处;(4) 流体半空间内压力波的振幅随深度单调衰减。     

有界双层结构SH导波频散特性分析

为了检测附着防腐层层状结构中是否存在剥离、孔洞等缺陷,利用超声SH导波研究层状结构频散特性的影响因素,基于弹性及粘弹性波动理论并依据Navier运动位移方程推导了附着防腐层双层结构的频散方程,并分析了防腐层剥离缺陷状态对频散特性的影响.结果表明:通过研究SH导波频散特性的变化可反映附着防腐层的双层结构是否存在剥离缺陷;防腐层产生剥离缺陷时,导波SH_0模态发生频散且向防腐层横波速度渐近.防腐层剥离缺陷尺寸增大,回波信号幅值增加,截点振动速度变慢,导波能量衰减减小.     

VTI介质交错网格FCT有限差分数值模拟

波动方程有限差分数值模拟是研究地震波在地下介质中的波场特征和传播机理的重要手段.对于常规有限差分技术,当采用大网格对计算空间进行差分离散时会出现严重的数值频散问题,降低了计算精度.通量校正(Flux- corrected transport method,FCT)技术能够有效压制粗网格情况下有限差分的数值频散.本文研究了具有垂直对称轴横向各向同性(Vertical Transverse Isotropy,VTI)介质的交错网格FCT有限差分技术.首先从一阶速度一应力弹性波方程出发,在交错网格空间中给出了该方程的高阶有限差分法格式及稳定性条件,在此基础上研究了波动方程正演过程中的数值频散FCT压制技术,二者结合实现了该方程的高精度有限差分数值模拟.同常规算法相比,本文算法不额外增加内存需求,少量增加计算量,但可有效压制VTI介质中弹性波动方程正演的数值频散现象.当采用大网格进行数值模拟时,本文方法明显提高了波场模拟精度.     

隧道掌子面积水对瑞利波勘探影响研究

在使用瑞利波对隧道进行地质超前预报时,经常会遇到掌子面积水的情况。文章从分析瑞利波的波动方程入手,将掌子面积水假定为自由面上覆盖一层非弹性覆盖层,以此为基础推导出积水对瑞利波传播的影响方程,认为掌子面积水情况下,受到垂直应力的作用瑞利波发生频散,同时岩体质子的振动也会由于外界水体的存在而受到黏滞力的影响,瑞利波周期变大、频率变小。但是经过深入研究和结合工程实例,发现这种影响仅仅停留在积水层表面,对整个工程地质超前预报没有明显影响。     

瞬态瑞利波法定量分析二维空洞的形状参数和位置

空洞的存在对地下工程质量有重要影响,有必要采取物探方法探测空洞的形状和位置。采用有限元法分析了瑞利波在含空洞介质中的传播特性,提出了定量分析空洞形状参数和位置的计算方法。根据入射瑞利波和反射瑞利波传播时间差确定空洞的水平位置,基于临界干扰频率法获得空洞的埋深,用能量衰减率法确定空洞的大小。结果表明：瑞利波沿介质表面传播过程中遇到空洞会发生反射和能量衰减,获得的空洞位置和形状参数相比实际值的误差较小,达到较高的精确度。通过案例分析验证了计算方法的准确性。     

用频率-波数法分析瑞利波频散曲线

传统的表面波谱分析方法(SASW)采用两道互相关方法处理频散曲线,这种方法难以获取多模式的频散曲线。本文采用频率-波数(f-k)分析方法对瑞利波多模式频散曲线进行了研究和分析,选取了实际中经常碰到的三种分层介质模型,利用数值模拟方法对瑞利波的激发和传播特性进行了深入的研究,详细分析了接收道数目、源检距等参数对频散曲线的影响,获得了关于这些参数的一些重要结果,发现当源检距大于半波长(0.5λ)时利用f-k分析方法可以得到可靠的频散曲线。     

含层状液体介质瑞雷面波频散曲线正演分析

瑞雷面波在地球物理勘探和工业无损检测中起着重要的作用.自由界面激发的瑞雷面波有多个导波模式,瑞雷面波频散曲线特征可以清楚反映各层介质的力学参数.很多文献已经讨论了横向均匀层状固体介质中瑞雷面波的传播模式和特征,为了研究含层状液体介质自由界面瑞雷面波的传播特征,本文用传递矩阵法,结合位移应力的边界条件,推导出不同情况下含层状液体介质的瑞雷面波频散方程,频散函数表现为实数域的行列式,所以可用二分法求解,数值计算出三种不同情况下含层状液体介质模型的多模式瑞雷面波频散曲线,并对频散曲线的特征和影响因素作了简单分析,发现频散曲线可以清晰反映某些介质的层速度参数.     

光纤参量放大器增益的偏振相关性分析

该文利用抽运波、信号波和闲频波耦合方程，推导出了双折射光纤中的增益表达式。仿真后的结果表明光参量放大器的增益与信号的偏振具有相关性。不同的信号频率，其增益与偏振角关系也不一样，对一个信号频率，信号偏振不是与快轴一致增益最大，就是与慢轴一致时增益最大，同时还存在某个频率的信号，其增益与信号的偏振具有无关性。     

利用压电导波层状管道结构的损伤识别

目的绘制层状管道结构导波的频散曲线,提出一种利用压电超声导波层状管道结构损伤识别方法.方法利用Navier方程及边界条件建立频散方程并进行数值求解,分别绘制出空管和充液两种情况下的导波频散曲线.为了验证理论分析结果,利用压电导波试验方法,对一个长2 m的层状空管和层状充液管道中的人工周向缺陷进行识别.结果导波的频散和衰减程度较弱的L(0,1)模态适合于层状充液管道中的损伤识别.随着导波频率的增加,频散效应逐渐增加,损伤识别能力也逐渐下降.对于充液管道,导波能量会通过液体中传播,降低损伤识别的精度.结论在对层状充液管道进行损伤识别时,应根据频散、衰减和导波结构等传播特性选取合适的纵向模态.利用压电导波进行层状管道结构损伤识别是十分有效的.     

黏弹性散体介质中波的传播和耗散

经典弹性固体理论不能准确地描述散体介质中波的传播和能耗规律。本文从黏弹性角度来分析松散岩土介质中波的相关规律，给出了三种黏弹性模型及基本构方程：Maxwell模型，Kelvin模型及标准线性固体模型，给出小变形条件下黏弹性介质中的波动方程，传播向量和衰减向量的复数形式表达式，以及纵波和横波的衰减系数复数形式表达式，认为波的衰减与频率有关，频率越高衰减程度越大，并实验验证了此结论。另外，黏弹性散体介质中波的能耗还与介质对高频波的吸收有关，以及颗粒间的相对滑动磨擦也会增加能量的耗损。     

理想结合两层无限大弹性板中波的传播

针对理想结合的两层无限大弹性板，研究了Lamb波的传播特性.从基本特征方程式出发，理论上导出了两组非耦合的求解截止频率的方程式；利用泰勒展开技术，给出了长波区域弯曲振动模式和伸缩振动模式的弥散曲线渐近表达式；利用行列式运算规则，得到了弥散曲线在短波区域的渐近行为.数值计算表明，两层无限大弹性板频谱曲线图上存在且只有两个分支通过原点；在相速度谱曲线上，长波区域存在且只有一个极限相速度，在短波区域有两条分支分别趋近于两种板的Rayleigh波波速.     

瑞雷面波勘探法的资料处理与解释

瑞雷波常称为面波。瑞雷面波勘探方法是一种新型的地球物理勘探方法,是近期发展起来的一种浅层工程地球物理新方法。瑞雷面波勘探法最基本的理论是其频散特性。当介质为半无限弹性介质时,在自由空间和弹性介质分界面上将会出现一种波,这就是瑞雷波。面波勘探法主要有稳态法和瞬态法,两种勘探方法的区别在于震源不同,前者是以一单频率的瑞雷波来获取速度曲线,而后者需要分析叠加在一起的瑞雷波。两种方法最后得到的结果相同,但实现的技术路径截然不同,表现出各自的特点。     

Rayleigh波频散曲线两种计算方法的对比

采用两种假定的层状土介质模型,通过快速标量法和薄层刚度法分别计算Rayleigh波的频散曲线,包括两层介质和三层介质两种地基土模型,分析对比了层状介质土Rayleigh波的频散特性,发现在低频阶段薄层刚度法计算效果优于快速标量法,在高频区域二者差别不大。     

有障碍物地基瑞利波频散曲线的特征研究

针对有障碍物地基瑞利波频散曲线难以准确识别的困难,采用有限元方法计算得到半空间地基中位移时域曲线,并将其转化为瑞利波的频散曲线,分析了半空间地基存在污水管道情况的瑞利波频散曲线特征。结果表明,位于障碍物前面的接收信号有反射波,而障碍物后面则基本没有反射波存在;传感器的位置和间距对计算的结果有较大影响。研究成果可为频散曲线的确定及地下障碍物的探测方法研究提供参考。     

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。     

多阶模态瑞利面波频散曲线的BP神经网络反演

瑞利面波勘探已经广泛应用于工程地质勘探和工程质量检测等领域中。瑞利面波勘探频散曲线反演解释时主要考虑基阶模态面波。当地层中含有软弱层以及表层为高速层时,在高频段高阶模态面波相对基阶模的能量更占优势。在瑞利面波勘探频散曲线反演解释中,必须考虑高阶模态面波的信息;在高阶模态面波占优势时,同时利用多阶模态组合频散曲线（包括基阶、二阶、三阶、四阶等）进行反演解释。本文通过对软夹层型和地表为高速层两种高阶模态面波能量较强的地层结构的理论和实测多阶组合模态频散曲线的反演研究,获得了比仅利用基阶模态面波解释更好的效果。     

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。     

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。