用MAM和SASW反演場地剪切波速度結(jié)構(gòu)比較研究.pdf

1、為了深入地脈動臺陣觀測反演工程場地剪切波速度結(jié)構(gòu)的研究,2003年秋在我國唐山地區(qū)完成了一次中美聯(lián)合野外觀測,本文介紹了基本情況、雙方的觀測設(shè)備特點(diǎn)以及觀測場地的分布,舉例介紹了兩個場地的概況,敘述了MAM和SASW法觀測臺陣的設(shè)計(jì)原則和布設(shè)方案.在闡述了瑞利波、勒夫波和SASW方法計(jì)算頻散曲線的計(jì)算步驟、推導(dǎo)相關(guān)計(jì)算公式的基礎(chǔ)上,利用在24個場地分別同時(shí)獲取的地脈動臺陣(MAM)、表面波譜分析臺陣(SASW)的觀測記錄,計(jì)算了瑞利波、

2、勒夫波頻散曲線,定性比較頻散曲線的形態(tài)和有效頻段等總體特征,指出不同方法推算的頻散曲線總會有一定的差別,大多數(shù)比較接近,約占總數(shù)的73％;有時(shí)差別會比較大,約占總數(shù)的27％.本文結(jié)果顯示,瑞利波和勒夫波的頻散曲線大體上都表現(xiàn)了隨著頻率的增加相速度逐漸降低的總趨勢,反映的是剪切波速度隨深度增加的一般特點(diǎn).在簡要介紹USGS的SASW反演方法的同時(shí),本文比較詳細(xì)地闡述了MAM所采用遺傳算法和單純形法相結(jié)合的混合算法.這種混合算法可同時(shí)搜索多

3、個模型,不需要計(jì)算偏導(dǎo)數(shù),應(yīng)用范圍廣,反演結(jié)果不受初始參數(shù)的影響,用遺傳算法把握大局,指導(dǎo)尋找全局最優(yōu)解,單純形法則在一定程度上解決了傳統(tǒng)遺傳算法的早熟問題.對有詳細(xì)鉆孔資料的兩個工程場地,實(shí)際反演了計(jì)算剪切波速度結(jié)構(gòu).以鉆孔法獲得的剪切波速度結(jié)構(gòu)為標(biāo)準(zhǔn),采用最大相對誤差和平均相對誤差作為定量評定指標(biāo),比較分析了兩個場地三種方法反演的速度剖面.大多數(shù)土層的相對誤差都在20％以內(nèi),最小的僅為0.6％.MAM反演的剪切波速度剖面可以反映出土

4、層軟、硬夾層結(jié)構(gòu)的總體上變化趨勢,SASW得到的剪切波速度往往是隨深度逐漸增加的,不能很好反映土層軟、硬夾層結(jié)構(gòu)的變化趨勢.最后,通過一個地震反應(yīng)分析的例子說明了本文討論的各種反演方法都可以滿足工程場地的類別劃分的要求,而只有根據(jù)MAM獲得的剪切波速度結(jié)構(gòu)計(jì)算得出的地表地震反應(yīng)譜與根據(jù)鉆孔法獲得的剪切波速度結(jié)構(gòu)計(jì)算得出的接近,工程上可以接受;根據(jù)平均等效剪切波速單層模型計(jì)算得出的地表地震反應(yīng)差別很大,不能滿足工程需要.本文通過比較,為進(jìn)