地震波传播的应用-剪切波速的测定

1、地震波传播的应用波速的测定第一部分地震波传播的应用 弹性波定义一、一、F体波：在介质体内传播 纵波（P波、压缩波）：质点振动方向与波的传播方向一致； 横波（S波、剪切波）：质点振动方向与波的传播方向垂直；Sv、SH F面波：在介质分界面传播 瑞利波(R波)：在介质表面传播，其轨迹是逆时针旋转的椭圆； 勒夫波(L波)：在介质分界面传播纵波的传播形式横波的传播形式当静力平衡状态下的弹性体在外力作用下，产生的位移、变形和应力，以波的形式按有限的速度传播，这种波动就称之为弹性波。第一部分地震波传播的应用 波速的测定二二、地震法纵波单孔法、跨孔法剪切波面波法瑞利波体波面波第一部分地震波传播的应用 地震法

2、1、地震法测试中，振动是由爆破激起的，地表面爆破构成一个脉冲震源，纵波首先到达，容易辨别，故测得的结果通常是纵波波速。地表面脉冲振动引起地表面上一点的水平运动123从爆破源到测点的三条途径（直达波，反射波，折射波）第一部分地震波传播的应用 地震法1、直达波时距曲线：,1dPxtv直达波和反射波的时距关系线直达波和折射波的时距关系线反射波22,14rPxHtv折射波22,2,1,2112hpppxtHvvv第一部分地震波传播的应用 地震法1、从震源激发出的弹性波投射到反射界面上产生反射波。反射波返回地表，为检波器(s1，s2，s3，)接收，并由地震仪记录下来。反射地震波记录包含的信息有时距曲线t

3、(x)，用时距曲线可反演出地下反射界面的几何形态（地质构造）。而在地震反射信息中，还包含有地震波的振幅、相位、频率、速度、等参数，表现出反射波的动力学特点，它能给出地层岩性的特征，有助于判断沉积环境，甚至还能给出油气的直接指示。应用：利用地震反射波进行海洋地质勘查的人工地震测量第一部分地震波传播的应用单孔法2、单孔法是在垂直钻孔中进行剪切波速测试的一种方法。这种方法直接对地层测试，可与钻探工作同时进行。沿钻孔布置一系列测点，在钻孔旁与钻孔中心相距x处放置一重物，水平打击重物，产生一个剪切振动向下传播，在测点记录波到达的时间，可推算出剪切波速。单孔检测法原理第一部分地震波传播的应用跨孔法3、跨孔

4、法是利用布置在同一条直线上的三个钻孔，在其中的一个钻孔( 振源孔) 中逐点进行激振，产生剪切波，而在另外的两个钻孔( 接收孔) 中接收同一深度处振源孔传来的剪切波。由于振源和接收器都埋设在土体内部，现场测试时受外界干扰较小，因此也可在已有的结构物下进行测试。跨孔检测法原理 激振控制器 记录仪 s2s1第一部分地震波传播的应用单孔法跨孔法比较比较单孔法跨孔法优点：方法简单，结果精确缺点：深度大、精度高、适用范围广优点：测试深度较小、S波到时判断困难缺点：需要较多钻孔，成本高、对钻孔的施工要求较高第一部分地震波传播的应用面波法4、面波法稳态法瞬态法稳态振源，在地表施加一个频率为 f 的强迫振动。使

5、用重锤或其它脉冲荷载作为震源地表震源振动时产生纵波、剪切波和瑞利波，在表面接收的大部分能量是以瑞利波传播的。可以在地表放置接收器来测得瑞利波的振动，从而测得瑞利波波速，其值可以近似取成剪切波波速，也可通过反演更精确地计算出土层剪切波波速。第一部分地震波传播的应用面波法4、稳态法利用稳态振源在地表施加一个频率为 f 的强迫振动，其能量以地震波的形式向周围扩散，这样在振源的周围将产生一个随时间变化的正弦波振动。通过设置在地面上的两个检波器1和2检出输入波的波峰之间的时间差，便可算出瑞利波速度VR。 稳态瑞利波法测试原理同一时刻存在相位差第一部分地震波传播的应用面波法4、瞬态法瞬态法使用重锤或其它脉

6、冲荷载作为震源，故其设备简单、轻便，效率更高。瑞利波经检波器1向检波器2往外传播，所接收的信号是时间域信号，包含了多个单频瑞利波，必须借助于频谱分析才可能求得波速，所以这一方法也称为表面波频谱分析法。瞬态瑞利波法测试原理第一部分地震波传播的应用面波法4、面波法比较稳态法瞬态法从频率域特性出发，通过变化激振频率进行量测。测试设备较为复杂，重量大。从时间域特性出发，瞬态激发采集宽频面波，这种方法操作容易，但是资料处理复杂。第一部分 参考文献1 张克绪,谢君斐. 土动力学M. 北京: 地震出版社, 1989.2郭明珠, 贾连军, 铁瑞. 剪切波速测试方法的现状分析J.西北地震学报, 2011, 33(1): 21-23.3唐有职.跨孔法测定地基土剪切波速度的初步应用J. 水文地质工程, 1981, ( 3) : 55-57.4白冰, 周健. 瑞利波测试技术发展概况及其应用J. 中