小尺寸穩(wěn)態(tài)瑞利波法試驗(yàn)的數(shù)值模擬.pdf

1、瑞利面波方法在地質(zhì)勘測(cè)以及工程檢驗(yàn)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。雖然在實(shí)踐中也大量用于經(jīng)驗(yàn)性的勘測(cè)非均勻地質(zhì)問(wèn)題，但應(yīng)用瑞利面波法對(duì)介質(zhì)的水平以及傾斜界面的識(shí)別能力尚未有明確認(rèn)識(shí)。研究瑞利波探測(cè)層狀介質(zhì)分界面的影響，對(duì)提高瑞利波法的精度和擴(kuò)展其應(yīng)用具有重要的意義。
　　通過(guò)在簡(jiǎn)單易制備的場(chǎng)地模型上進(jìn)行小尺寸穩(wěn)態(tài)瑞利波試驗(yàn)，為研究這一問(wèn)題提供了新思路。利用數(shù)值模擬方法，可以彌補(bǔ)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)受測(cè)試設(shè)備、測(cè)試環(huán)境、測(cè)試時(shí)間等限制而引起試驗(yàn)樣本不足。對(duì)

2、照數(shù)值模擬結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果，有利于更好總結(jié)相關(guān)特征和規(guī)律。本文利用譜元分析軟件Specfem2D對(duì)不同場(chǎng)地上的小尺寸穩(wěn)態(tài)瑞利面波試驗(yàn)進(jìn)行了數(shù)值模擬，著重探討了利用穩(wěn)態(tài)瑞利波法識(shí)別成層場(chǎng)地水平和傾斜分界面的可行性。主要完成了的如下工作：
　　1、分別利用 Specfem2D軟件對(duì)砂土和混凝土兩類(lèi)均勻場(chǎng)地上的小尺寸穩(wěn)態(tài)瑞利波法試驗(yàn)進(jìn)行了數(shù)值模擬。討論了模型尺寸、網(wǎng)格大小以及計(jì)算時(shí)間步長(zhǎng)等模型參數(shù)的選取，通過(guò)與理論解析解的對(duì)比，檢驗(yàn)了

3、數(shù)值模擬方法的可行性與精度；通過(guò)與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果對(duì)照，研究了不同道間距、偏移距對(duì)頻散曲線的影響，為小尺寸瑞利波法現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試提供了參考。
　　2、數(shù)值模擬了水平雙層場(chǎng)地上的小尺寸穩(wěn)態(tài)瑞利波法試驗(yàn)。通過(guò)對(duì)比現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果、數(shù)值模擬結(jié)果以及理論解析解，分析了低頻段、高頻段的相位差譜和頻散曲線特征以及道間距對(duì)測(cè)試與模擬結(jié)果的影響。探討了不同底層剪切波速下頻散曲線首個(gè)“拐點(diǎn)”對(duì)應(yīng)的瑞利波波長(zhǎng)與分界面深度的關(guān)系，指出了在傳統(tǒng)應(yīng)用測(cè)試中通過(guò)降低激振頻

4、率、增加道間距以探測(cè)分界面做法的不足。
　　3、介紹了傾斜界面雙層場(chǎng)地上的小尺寸穩(wěn)態(tài)瑞利波法試驗(yàn)，詳細(xì)分析了不同測(cè)試方向、激振方向和道間距下獲得的相位差譜特征；對(duì)其中道間距為0.5m的工況進(jìn)行了數(shù)值模擬并細(xì)致分析。研究表明，在垂直于傾斜橫截面方向測(cè)試可簡(jiǎn)化為水平成層場(chǎng)地；而在順傾斜界面方向測(cè)試，淺端激振與深端激振下的結(jié)果存在明顯差別，深端激振時(shí)的相位差整體上大于淺端激振下的相位差，可以據(jù)此來(lái)判別層狀介質(zhì)分界面是否傾斜，且相速度值相