非饱和土中Rayleigh波的传播特性分析

基于对非饱和多孔介质的研究成果,考虑孔隙中液相和气相的相互影响,研究了非饱和土地基中Rayleigh波的传播特性。通过非饱和土中固相、液相和气相的质量平衡方程、动量平衡方程和非饱和土有效应力原理,建立了问题的弹性波动方程。通过引入势函数及考虑自由透水（透气）的边界条件,经过理论推导给出了非饱和土中Rayleigh波的弥散特征方程。通过数值算例分析了Rayleigh波的波速和衰减系数随饱和度、频率和固有渗透系数等因素的变化规律。结果表明：不同饱和度下波速随频率和固有渗透系数的变化均是先不变,然后小幅下降,再急剧增加,最后趋于一致;衰减系数在不同饱和度下随频率的增大而增大,随固有渗透系数的增大而先增大后减小。     

Rayleigh面波各阶模式频散曲线对横波速度和层厚的敏感性探讨

Rayleigh面波勘探的目的在于有效利用频散曲线反演地层厚度及横波速度,而不同模式的频散曲线对横波速度和层厚的敏感性不同。通过求取介质参数变化10%后与参数不变化时的二组频散曲线的差值,得到各阶模式的频率～相速度差曲线,分析了Rayleigh面波各模式频散曲线对横波速度、层厚的敏感性。试验结果表明,基阶模式对于浅层的横波速度和层厚比较敏感,敏感区域主要集中在较窄的频带范围内。而高阶模式对于相对较深层的横波速度和层厚比较敏感,且频率范围分布较大,敏感性强的频段分布比较分散。研究结果可以为Rayleigh面波多模式联合反演提供理论依据。     

双层非饱和地基中Rayleigh波的传播特性

研究了双层非饱和地基中Rayleigh波(以下简称R波)的传播特性问题。首先将迂曲度引入孔隙流体的渗流连续性方程,对三相孔隙介质波动方程进行修正,接着采用体波的势函数之和构建各相介质的势函数,并借助Helmholtz分解,以及考虑土层边界条件和层间连续性条件,建立了R波的弥散特征方程,分析了饱和度、迂曲度和上覆土层厚度等参数与波速和衰减性的关系。结果表明,R波波速随饱和度的增加而线性减小;在渗透系数中间区段,则随着固有渗透系数k的增大而增大;水力迂曲度τ_f对波速的影响主要体现在高频区段,而空气迂曲度τ_a的影响则非常有限;对于上软下硬地层,覆盖层厚度的增加将引起波速的减小,并逐渐趋于上覆土层本身的R波波速;且频率越高或表面层刚度越低,趋近速度越快。     

利用正演模拟实现面波衰减

瑞雷波是分布在自由表面附近的P-SV面波,具有强振幅、低频、频散的特征,常用于工程物探,而在油气勘探及深部探测中常作为一种"干扰"波,会影响地震资料的信噪比,需要将面波净化处理。为实现面波衰减,本文将工程物探方法和石油物探技术相结合,通过面波频散曲线反演获得高精度的近地表模型,在三维近地表横波速度模型基础上进行面波正演,利用面波模型自适应匹配相减的方法将其减去,在不伤及有效波的情况下将面波的影响降至最低,一定程度上避免了常规面波衰减方法伤及有效波、损失低频弱信息、导致资料有效频带变窄、对地震构造解释及反演造成负面影响等缺点。最后应用实际数据验证了本研究方法的有效性。     

局部复杂场地Rayleigh波传播特性分析的SBFEM模型研究

基于土-结构动力相互作用（SSI）的原理,将求解包含局部复杂地形的散射场问题,分解为规则开挖场地的动刚度、包含复杂构造散射体的动刚度和自由场波动输入3个问题的求解,并依据子结构控制方程,提出了一种高精度的比例边界有限（SBFEM）计算模型。通过计算半圆形河谷和半圆形沉积河谷两个算例,验证了SBFEM计算模型的正确性。较为系统地讨论了矩形峡谷、垂直断层和孤凸山体等常见复杂地形对Rayleigh波场的散射作用。结果表明：峡谷深度、软弱断层破碎带和孤凸山体对Rayleigh波都有一定阻挡作用;峡谷宽度、断层宽度和硬性断层填充物等因素对Rayleigh波散射作用影响不明显。SBFEM分析模型可应用于隔震沟、隔震帷幕设计,对大坝、桥梁等工程的选址提供有益的建议。     

斜桩面波异常的主要特征及其形成机理探讨

模型桩试验表明，直桩可产生面波，斜桩则出现面波异常。斜桩面波异常的主要特征是低频、与直达波反相、异常效应在砼及桩侧土的浅部，桩斛度越大，异常越明显。初步探讨了斜桩产生面波异常的机理，提出了沿桩土倾斜界面上传播的界面面波，是产生斜桩异常的主要原因。还简述了斜桩检测的要点。     

土体受冲击时Rayleigh波作用机制探讨

土体受冲击作用(或称强夯)时Rayleigh波（简称R波）的产生与传播对土体起着不可忽视的作用,重点研究了R波在强夯加固地基中的作用,并结合土体的振动特性,对R波的传播特点、影响深度、引起的变形和体积变化规律进行了讨论。结果表明,R波为强夯法的有效加固波形,其影响深度约为一个波长左右,且对锤底土能起到加密作用,对夯坑以外的土表面在R波的传播过程中有变松作用。结合工程实例给出了成层地基土中R波弥散曲线的求解方法和科学估算强夯影响深度的方法。突破了一直沿用至今的Menard估算加固深度公式的局限。由此可得出,R波在强夯加固地基中有较大的贡献,并非是单纯的有害波的结论。     

Rayleigh波在饱和半空间中圆形洞室周围的散射

基于Biot的两相介质理论,采用间接边界积分方程法,求解了Rayleigh波在饱和半空间中圆形洞室周围的二维散射问题,分析了入射波频率、孔隙率、边界渗透条件和洞室埋深等参数对地表位移幅值、洞室表面和地表孔隙水压力的影响。研究结果表明,由于圆形洞室的存在,饱和半空间地表位移幅值和地表孔隙水压被明显放大:在透水条件下,水平和竖向位移最大值分别比自由场放大了10.1倍和11.2倍;在不透水条件下,水平和竖向位移最大值分别比自由场放大了12.0倍和9.6倍,地表孔隙水压力放大了2.1~3.0倍。地表位移和孔隙水压力最大值均出现在入射波近端洞室边界附近。随着Rayleigh波入射频率的增大和洞室埋深的增加,地表位移幅值的放大作用有所减小。在相同孔隙率条件下,当入射频率为1.0时,洞室表面孔隙水压力最大;当入射频率为2.0时,洞室表面孔隙水压力最小,洞室表面最大孔隙水压力出现在洞室顶部。     

瞬态面波法的数据采集处理系统及其应用实例

本文介绍我国研制开发的SWS瞬态面波数据采集处理系统的主要技术指标、软件特点与运行环境及工程应用实例,指出多道面波采集系统在发展瞬态面波法方面的关键作用。     

瞬态面波法的数据采集处理系统及其应用实例

本文介绍我国研制开发的ＳＷＳ瞬态面波数据采集处理系统的主要技术指标、软件特点与运行环境及工程应用实例，指出多道面波采集系统在发展瞬态面波法方面的关键作用。     

Shear wave velocity and attenuation structure for the shallow crust of the southern Korean peninsula from short period Rayleigh waves

We analyzed the short period Rayleigh waves from the first crustal-scale seismic refraction experiment in the Korean peninsula, KCRUST2002, to determine the shear wave velocity and attenuation structure of the uppermost 1 km of the crust in different tectonic zones of the Korean peninsula and to examine if this can be related to the surface geology of the study area. The experiment was conducted with two large explosive sources along a 300-km long profile in 2002. The seismic traces, recorded on 170 vertical-component, 2-Hz portable seismometers, show distinct Rayleigh waves in the period range between 0.2 s and 1.2 s, which are easily recognizable up to 30–60 km from the sources. The seismic profiles, which traverse three tectonic regions (Gyeonggi massif, Okcheon fold belt and Yeongnam massif), were divided into five subsections based on tectonic boundaries as well as lithology. Group and phase velocities for the five subsections obtained by a continuous wavelet transform method and a slant stack method, respectively, were inverted for the shear wave models. We obtained shear wave velocity models up to a depth of 1.0 km. Overall, the shear wave velocity of the Okcheon fold belt is lower than that of the Gyeonggi and Yeongnam massifs by  0.4 km/s in the shallowmost 0.2 km and by 0.2 km/s at depths below 0.2 km. Attenuation coefficients, determined from the decay of the fundamental mode Rayleigh waves, were used to obtain the shear wave attenuation structures for three subsections (one for each of the three different tectonic regions). We obtained an average value of Q_β^− 1 in the upper 0.5 km for each subsection. Q_β^− 1 for the Okcheon fold belt ( 0.026) is approximately three times larger than Q_β^− 1 for the massif areas ( 0.008). The low shear wave velocity in the Okcheon fold belt is consistent with the high attenuation in this region.     

瑞雷面波在填海造地强夯检测工程中的应用

瑞雷面波在填海造地强夯效果检测中 ,较常规静力学方法具有成本低、效率高、适宜大面积检测的人工地震勘测方法。本文以漳州后石电厂填海造地的强夯效果检测为例 ,给出瑞雷面波检测方法在强夯效果检测应用的技术途径、技术方案 ,并对检测效果进行分析     

瑞利波在非均匀饱和地基中的传播特性

考虑地基横观各向同性和非均匀性,建立孔隙率、密度、剪切模量及渗透系数同时随深度变化的非均匀饱和地基模型,模型中考虑参数间的耦连影响,并引入非均匀因子表征地基的不均匀程度。基于Biot多孔介质理论建立以土骨架位移和孔隙水压力为基本未知量的控制方程,采用微分算子法对控制方程进行解耦求解,推导出非均匀饱和地基中瑞利波的频散方程。将推导结果分别退化到均匀饱和地基和单一弹性地基,验证了结果的正确性。通过数值算例,对非均匀饱和地基中瑞利波的传播速度、衰减系数及位移分布进行分析。结果表明：在低频区,饱和地基的非均匀性对瑞利波传播速度、衰减和位移都有显著影响,质点运动轨迹也由此发生变化;随着频率的升高,这种影响逐渐减小,当频率趋于无穷大时,瑞利波速度收敛于弹性地基中的波速;地基非均匀性增大了瑞利波的传播阻抗性,瑞利波位移加速衰减,传播深度小于均匀饱和地基。随着非均匀性增大,质点竖向位移的衰减快于水平位移,这种差异造成质点椭圆运动轨迹的扁率减小。此外,地基中非均匀土层厚度越小,则地基非均匀程度越高,对瑞利波的传播影响越大。     

中国大陆斑岩铜矿若干问题

斑岩铜矿床的铜金属储量占世界的一半以上,是全球最具经济意义的矿床类型.中国大陆具有独特的地质演化历史,显生宙以来一系列构造-岩浆活动,促成了富水岩浆的浅成、超浅成侵位,为斑岩铜矿床的形成创造了有利的环境.文章立足于中国大陆的成矿地质背景,对中国大陆的斑岩铜矿床的时空分布再次进行了梳理和分析,在三大古板块边界控制成矿域的基本体制下,进一步强调次级“微板块”构造与斑岩铜矿床的成因联系,提出了“3大成矿域、7大成矿区”的区划方案,并以特提斯成矿域“陆缘增生-陆内深熔作用”为重点,探讨了具有中国大陆特色的板内成矿作用.     

Dynamic tensile cracking in slopes possibly induced by Rayleigh surface waves

The 1978 Miyagi-ken-oki earthquake generated crack openings in fill slopes in Sendai, Japan. Although the slopes were reinforced with steel pipe piles after this event, tensile cracking was induced again in the same slopes by the 2011 off the Pacific coast of Tohoku earthquake. This clearly indicates conventional countermeasures against dynamic slope failures, usually based on body wave interaction with slopes, are not always effective. Considering that similar open cracks in the top surfaces of slopes were also found in New Zealand and California, we may need to clarify the generation mechanism of such cracks with some new insights. Recently, it has been indicated that the effect of Rayleigh surface wave propagation on dynamic slope stability may become significant. In this contribution, therefore, by performing two-dimensional elastodynamic analyses of Rayleigh/body wave interaction with a geometrically simple model slope, we show Rayleigh waves may play a more dominant role than body waves in generating the open cracks, and emphasise the importance of taking into account the dynamic slope failures induced by Rayleigh waves. Surface waves may be produced also by nearby blasting, etc., and therefore, the results obtained here may be of crucial importance in comprehending the dynamic stability of slopes in general.     

双相介质瑞雷面波有限差分正演模拟

为了研究双相介质瑞雷面波的形成机制及传播规律,促进瑞雷面波资料处理方法的发展。文章根据弹性波动方程,采用交错网格有限差分算法,对二维各向同性弹性介质做解析解与数值解的对比,在此基础上,将PML吸收边界条件,改进的镜像法应用于双相介质波动方程中,并作了稳定性分析,对双相介质水平层状、起伏分界面等典型模型瑞雷面波及体波在内的全波场进行研究。结果表明:基于弹性介质解析解与数值解的对比,在误差接受范围内,研究双相介质是可行的;把稍作改进的镜像法应用于双相介质中,能够有效地处理瑞雷面波自由边界问题;通过详细分析双相介质瑞雷面波及体波在内的全波场的信息,对以双相介质为基础的地震波勘探有一定的指导作用。     

基于qp 波及qs 波衰减系数检测裂缝的方法

裂缝储层预测是当前国内外油气勘探中的重点和难点,而裂缝储层预测最关键的问题是裂缝发育带的检测。基于qp 波、qsh 波、qsv 波的衰减系数对裂缝发育带的检测,利用Hudson 理论模型经数值计算,分别研究了裂缝密度、入射角及频率对qp 波、qsh 波、qsv 波衰减系数的影响。理论模型试算表明,频率和裂缝密度是影响衰减系数的主要参数,而裂缝中充填物不同时,衰减系数也表现出很大的差异,这为利用qp 波、qsh 波、qsv 波衰减属性检测裂缝发育带提供了理论依据。     

瑞雷面波技术在碎石桩地基加固处理中的应用

瑞雷面波勘探技术是近几年快速发展起来的一种高新技术，在工程勘察与地基加固中得到了广泛的应用，且效果良好。该文着重介绍了瑞雷面波的主要特性、探测原理及其在碎石桩地基加固检测中相关物理参数的间接计算。     

夹层厚度对瑞利面波频散曲线的影响

文章以弹性波横波速度为参数,利用瑞利面波频散曲线的快速标量传递算法进行正演模拟计算,系统研究软弱层厚度对瑞利面波基阶模频散曲线的影响,分析和总结了频率与相速度（f-c）、频率与波数（f-k）、深度与相速度（h-c）等瑞利面波基阶模曲线随软弱层厚度变化的规律。