Rayleigh wave dispersion in Papua New Guinea

Phase and group velocity dispersions of fundamental mode Rayleigh waves for the path Port Moresby-Rabaul have been computed. The structural interpretation of dispersion curves for the Solomon Sea reveals the channel shear velocity as about 4.35 km/s and the channel starts around 95 km below the earth's surface. In other words, the elastic velocities-depth structure beneath the Solomon Sea is very similar to that beneath the northern part of the Western Mediterranean Basin. Further, group velocity dispersion of fundamental mode Rayleigh waves at the PMG and the RAB seismic stations have been computed. The structural interpretation of a dispersion curve for the orogenic belt of Papua New Guinea reveals a crust of about 62.5 km thick and uppermost mantle shear velocity of about 4.3 km/s.     

瑞利波勘探技术在岩土工程勘察中应用

地下介质的弹性波速的差异与介质的岩土力学特征具有很好的相关性,而介质的瑞利波速度与其剪切波速非常接近,因此利用瑞利波勘探技术进行地下介质分层时,其优势十分明显.在岩土工程勘察的初勘阶段可利用瑞利波勘探技术宏观划分力学性质差异明显的地层、地质构造,而在详勘阶段可以探测基岩埋深、填土厚度等的变化趋势,均取得了比较好的应用效果.     

Propagation of Rayleigh waves in unsaturated porothermoelastic media

Based on the frame of elastic theory for unsaturated porous medium, considering the influence of thermal effect, the propagation characteristics of Rayleigh wave in unsaturated porous media are studied. Firstly, the thermoelastic wave equations for three-phase porous media are established, in which the mass balance equations, generalized Darcy law, momentum balance equations, and generalized non-Fourier heat conduction law are taken into account. Secondly, through theoretical derivation, the dispersion equation of Rayleigh wave for unsaturated porothermoelastic media is given by introducing the potential functions. Finally, the variations of the phase velocity of Rayleigh wave are analyzed with numerical examples. The results show that the thermal conductivity has little effect on the phase velocity of Rayleigh wave. The phase velocity of Rayleigh wave increase with increasing of the thermal expansion coefficient and media temperature.     

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。     

高速岩质滑坡启动弹冲加速机制及弹冲速度计算——以武隆县鸡尾山滑坡为例

高速岩质滑坡启动弹冲加速机制是开展高速岩质滑坡全过程动力学研究的基础。系统阐述了高速岩质滑坡启动弹冲加速机制,着重分析了岩质滑坡启程中的滑带释能和锁固体释能加速效应。基于岩石循环加、卸载试验,探讨了岩石弹性应变能释放规律,并将得到的规律用于确定滑带可释放弹性应变能。鉴于目前确定滑坡启动弹冲速度所存在的诸多问题,重新推导了滑坡启动弹冲速度计算公式,并对鸡尾山滑坡启动弹冲规律进行了研究。研究表明,鸡尾山滑坡启动弹冲速度为1.261 1 m/s,滑体初始动能主要源于滑带弹性应变能的释放。最后通过一个滑坡概化模型计算得到了岩质滑坡启动弹冲的极限速度范围为2.6⁴.4 m/s。     

PROPAGATION OF RAYLEIGH WAVES IN A HETEROGENEOUS INCOMPRESSIBLE SUBSTRATUM OVER A HOMOGENEOUS INCOMPRESSIBLE HALF-SPACE

The paper studies the propagation of Rayleigh waves in an incompressible layer with general variation of rigidity as μ=μ₀(1+bz)^m resting over a homogeneous incompressible elastic half-space. Instead of using the Whittaker function, the expansion formula proposed by Newlands has been used for better results at shallow depths. As a particular case for m=1, the results have been shown to coincide with those obtained by Newlands. The velocities have been computed for different values of m and the results are presented in graphs.     

水泥土搅拌桩无损检测方法探讨——水泥土弹性波波速与强度关系的试验研究

通过室内不同龄期水泥土弹性波速度和抗压强度的对比试验,探讨两者关系。试验数据的数理统计分析,证明水泥土弹性波速度和抗压强度间存在着非线性指数关系。并提出了关系式。为低应变动测方法在水泥土搅拌桩无损检测中的实际应用条件提供了参考。     

基于频散曲线合成面波地震记录的方法

准确提取频散曲线是瑞雷波勘探的重要环节,检验各种频散曲线求取方法的正确性和稳定性至关重要。基于频散曲线,选择抽样脉冲信号作为子波,推导出了合成单炮面波地震记录的理论公式,并利用该公式,针对不同弹性层状介质模型的频散曲线合成了面波地震记录。通过对其波场特征对比和频谱分析,同时采用频率-波数域法反求其频散曲线,结果与模型频散曲线几乎相同,从而充分验证了该面波合成方法的正确性。      

半空间非水平层状介质瑞雷面波的频散方程

由于工程勘察中的一些特殊情况,使面波以往的一些理论和结论受到了不同程度的限制。本文从弹性动力学虚功变分原理出发,在重点分析自由表面外力提供的能量来源时,引入了等效面波(能量)震源概念。然后用有限元法建立了半空间多个非水平层状介质瑞雷西波的频散方程。这项工作有助于面波理论和应用技术的发展完善。     

Upper mantle structure in the Southeast Indian Ocean: A surface wave investigation

Surface waves recorded at Dumont D'Urville (DRV) in Terre Adelie have been analyzed to determine the upper mantle structure between Antarctica and the Southeast Indian Ridge. Rayleigh wave group velocities have been determined in the period range 15–60 s by using the single station method applied to earthquakes located on the Southeast Indian Ridge. An 8% decrease of group velocity is observed when passing from paths coming from the north of DRV to those coming from the east. Variations in both the lithospheric thickness and the upper mantle shear velocity are needed to explain this group velocity decrease by means of isotropic models. The corresponding change in the upper mantle structure does not appear to be correlated with the age of the seafloor. It suggests the existence of a low velocity region, several hundred kilometers in extent, in which transform faulting is active. A strong azimuthal anisotropy of Rayleigh wave velocity in the investigated area could also, but only partially, account for the observed velocity variations.     

Rayleigh waves in liquid layer resting over an initially stressed orthotropic half-space under self-weight

The study of surface waves (Rayleigh wave) finds their virtuous applications in a numerous geological and geophysical fields including water, oil, gas, and other subsurface geological probing and exploration. The present paper efforts to investigate the influence of initial stress, Earth magnetism, and gravity on propagation of Rayleigh waves. Considered model is consist of a liquid layer lying over a magnetoelastic orthotropic half-space under self-weight and initial stress. Method of separation of variable is used to solve the equation of motion. Solutions of governing equations are obtained in terms of displacement. Frequency relation for Rayleigh wave has been obtained and matched with classical Rayleigh wave equation. In addition to classical case, some existing results have been deduced as particular case of the present study. Obtained results have been shown through numerical illustrations. It is found that the considered parameters (initial stress, Earth magnetism, and gravity) have prominent effect on phase velocity of Rayleigh wave. Graphical representations have been made to exhibit the velocity profile of Rayleigh waves for different cases with the help of MATHEMATICA. The present study may be useful for seismologists and engineers who are concern with applications of wave propagation in magnetoelastic orthotropic medium.     

瑞雷面波方法在皖北地区高速公路桥梁勘察中的应用

通过徐州至明光高速公路(安徽段)淮河特大桥场地波速测试,分别采用钻孔孔内单孔波速试验和瑞雷面波试验的方法,获得岩土体弹性波速度,进行划分建筑场地类别、评价地震效应的研究。通过安徽省皖北地区厚层粉土、粉细砂地段,采用瑞雷面波试验方法有效性和可行性分析,表明它是一种简便、快速、准确、高效的经济方法。     

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。     

不同结构类型珊瑚礁灰岩弹性波特性研究

基于岩石弹性波特性的地震方法是目前地球物理勘探中最主要的方法,岩石中弹性波传播速度是联系岩石物理力学特性与地质学的有效桥梁。对于海相生物成因的珊瑚礁灰岩而言,其弹性波特性研究是了解珊瑚礁体内部整体性质的有效途径。研究表明,珊瑚礁灰岩的弹性纵波速度与干密度、回弹值呈线性正相关关系,与孔隙度呈线性负相关关系。不同结构类型珊瑚礁灰岩弹性波特性表现出显著的差异性,珊瑚骨架灰岩和珊瑚砾块灰岩均匀性较好,珊瑚砾屑灰岩和珊瑚砂屑灰岩离散性较大。基于珊瑚礁灰岩纵波速度与干密度、孔隙度以及回弹值之间的关系,结合某珊瑚礁体钻孔岩芯沿深度变化的回弹值信息以及岩芯薄片光学检测结果,提出一个基于纵波速度的珊瑚礁灰岩质量等级的划分标准,具有一定的可靠度和适用性。运用岩石二相体模型基本原理,建立了修正的时间平均公式,而不同结构类型珊瑚礁灰岩弹性波特性均符合雷莫亨特-加德纳方程。     

多模式面波非线性反演

利用高频面波反演横波速度一直是浅地表地震工程研究的热点。为深入认识利用高频面波（瑞雷波和勒夫波）评价横波速度的能力,本文首先采取高阶交错网格有限差分法实现两层模型的瑞雷波和勒夫波数值模拟,并应用τ-p变换形成频散能量图。相比瑞雷波,不同模式的勒夫波频散能量很接近,这说明易于实现多模式勒夫波反演。然后利用线性映射实现广义模式识别这种非线性反演方法对含软弱夹层的四层模型的基模式、多模式瑞雷波和勒夫波的变厚度反演。若初始模型很拙劣,相比勒夫波,瑞雷波基模式反演不能重建地层中含有软弱夹层这一特征,瑞雷波多模式反演则可以重建这一特征;勒夫波基模式和多模式反演都可以重建这一特征。即使在地层的泊松比与估计值相差很大时,瑞雷波多模式反演仍能重建地层结构,但其频散曲线总是存在"模式接吻"现象,容易模式误判;而勒夫波反演则不用估计地层泊松比,也不存在"模式接吻"现象。一系列算例表明：高模式瑞雷波的加入会显著提高横波速度评价结果的精度;而高模式勒夫波的加入会令反演系统对半空间以上异常层的参数过于敏感,造成参数过度估计,但也会显著提升对半空间横波速度的评价能力。最后,应用本文方法实现了对实测勒夫波数据的分析。     

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。     

软弱夹层速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,系统研究软弱层速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速度变化的规律。     

偏心式激振器在稳态瑞利波勘探中的应用

介绍了偏心式激振器在稳态瑞利波勘探中的应用,现场工作布置方法以及频散曲线的计算方法,并对稳态瑞利波法勘探与钻孔波速测试进行了对比,两者数据很接近, 偏心式激振器激振频率低,激振能量大,在稳态瑞雷波法勘探中应用效果很好,可以代替钻孔声波测试,进行地层波速测试,降低成本,提高工程勘察效率。     

岩体工程特性研究中弹性波速参数取值方法探讨

工程岩体的各向异性特征导致了弹性波速的各向异性。因此，在岩体工程特性研究、岩体质量评价等方面，应注意合理地应用岩体弹性波速资料。笔者分析了岩体波速的各向异性特征，并指出：由于波速各向异性的存在，在岩体完整性系数计算中，岩体波速应取不同方向波速的几何平均值。当利用文中所给公式进行岩体孔隙率计算时，建议波速取最小值；在进行节理、裂隙发育的优势方向判断时，则取不同方向的波速值分别进行计算；当计算弹性模量时，必须取与岩体受力方向相一致的波速值。并给出了利用波速进行有关参数计算的实例。     

壁板桩群桩竖直荷载沉降关系的变分法分析

将壁板桩桩身竖向位移用有限级数函数表示,地基土体的荷载位移关系用Mindlin点对点的位移解表示,同时考虑壁板桩桩身剪应力沿其周边以及桩底法向应力沿桩底面分布的不均匀性,采用双重高斯数值积分法将基于变分原理建立的壁板桩群桩体系的总势能展开为简单的矩阵形式方程,并根据最小势能原理得到壁板桩群桩竖直荷载沉降关系的显式解答。与近似三维分析方法计算结果的对比验证了所提出解答的合理性,也展示了其计算速度更快,计算存储量要求更低的优点。