橫向非均勻介質(zhì)瑞利面波波場物理模擬研究.pdf

1、近年來，關(guān)于均勻介質(zhì)模型、層狀非均勻介質(zhì)模型的瑞利面波的理論研究取得了較大的進(jìn)展，然而巖土工程實際中最為常見的橫向非均勻介質(zhì)模型的理論研究卻鮮有成果。這類模型由于建模復(fù)雜，不存在理論解析解，實際研究中遇到的困難較多，因此針對橫向非均勻介質(zhì)模型的研究較少，更缺少系統(tǒng)的物理模擬研究。論文采用物理模擬研究手段，針對橫向非均勻介質(zhì)模型，展開了系統(tǒng)的研究，主要有以下幾方面的研究內(nèi)容。
　　(1)瑞利面波基礎(chǔ)理論的分析和研究。主要分析了均勻介

2、質(zhì)和層狀非均勻介質(zhì)條件下瑞利面波速度頻散和橢圓極化率頻散的解析計算方法。研究和分析了多道瑞利面波速度頻散分析方法中的傅里葉變換、τ-p域變換等常用方法和單道矢量面波橢圓極化率頻散分析的H/V譜比法。
　　(2)超聲和聲電地震物理模擬實驗技術(shù)研究。依據(jù)超聲地震物理實驗理論和聲電效應(yīng)理論，利用超聲換能器、聲發(fā)射儀等儀器開展了瑞利面波的物理模擬實驗，基于超聲和聲電地震物理模擬的基本原理、和虛擬儀器技術(shù)，研究和搭建了瑞利面波物理模擬實驗平

3、臺。
　　(3)瑞利面波速度頻散物理模擬研究?；诙喾N不同的介質(zhì)材料（花崗巖材料、人造凍砂材料）均勻介質(zhì)模型和橫向非均勻介質(zhì)模型，分別采用聲聲測量和聲電測量方式對點源瑞利面波速度頻散特性進(jìn)行了物理模擬研究。
　　(4)瑞利面波橢圓極化頻散物理模擬研究?；谌嗽靸錾暗木鶆蚪橘|(zhì)模型和橫向非均勻介質(zhì)模型，采用聲聲測量方式對點源瑞利面波橢圓極化率頻散特性進(jìn)行了物理模擬研究，并對速度頻散與橢圓極化率頻散的橫向分辨率進(jìn)行了比較研究。

4、r>　　通過以上研究，取得了以下的主要研究成果:
　　(1)瑞利面波的接收換能器研制。在分析瑞利面波超聲地震物理模擬實驗系統(tǒng)中采用的現(xiàn)有超聲換能器的弊端基礎(chǔ)上，研制了共點的三分量超聲接收換能器和基于聲電效應(yīng)的抗干擾能力強的可視為點狀的接收電極。奠定了本文瑞利面波物理模擬的實驗技術(shù)基礎(chǔ)。
　　(2)接收換能器的頻帶和尺度在瑞利面波速度頻散物理模擬中的影響研究。基于不同帶寬和不同直徑的超聲接收換能器和基于聲電效應(yīng)的可視為點狀的寬

5、帶的接收電極的物理模擬研究表明，在瑞利面波頻散模擬中，寬帶接收換能器的使用是非常重要的。此外，接收換能器的尺度（換能器接收點的準(zhǔn)確定位）是影響實驗室瑞利面波的速度頻散的縱橫向分辨率的重要因素。由電極接收的伴隨聲電信號可以有效代替寬帶超聲換能器接收的超聲波信號。該研究為發(fā)展點狀寬帶的接收裝置提供了一種潛在的可能。
　　(3)瑞利面波橢圓極化頻散特征研究。物理模擬實驗研究表明，在進(jìn)行物理實驗或野外測量瑞利面波橢圓極化時應(yīng)在遠(yuǎn)場區(qū)，或面