Изучение верхней части разреза по поверхностным волнам Рэлея

ОГЛАВЛЕНИЕ
стр.
Введение.............................................................3
ГЛАВА I. ДИСПЕРСИЯ ФАЗОВЫХ И ГРУППОВЫХ СКОРОСТИ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОЛН...................................................6
§1. Физические свойства грунтов......................................6
§2. Дисперсионные характеристики поверхностных волн.................14
$3. Уравнение движения и закон Гука. Основные уравнения дам упругих волн.
16
§4. Плоская задача для волн Рэлея ( случай Р-ЯУ поляризации)........17
§5. Плоская задача для волн Лява (случай ЯН поляризации)............20
$6. Алгоритм решения систем дифференциальных уравнений..............21
§7. Метод Рунге-Кутта при решении поставленных задач................25
§8. Вычисление фазовых и групповых скоростей волн Рэлея и Лява для..
типовых моделей ВЧР..............................................27
ГЛАВА II. РЕШЕНИЕ ПРЯМОЙ ЗАДАЧИ ВОЛН РЭЛЕЯ ДІЯ ТИПОВЫХ МОДЕЛЕЙ ВЧР.........................................................31
§1. Классификация кривых групповых скоростей волн Рэлея но форме на основе
решения прямой задачи...............................................31
§2. Оценка чувствительности и разрешающей способности метода определения скоростей поперечных волн в зависимости от параметров разреза.............................................................43
ГЛАВА III. ОПЫТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОЛН РЭЛЕЯ ДЛЯ ОЦЕНКИ СКОРОСТЕЙ РАСПРОСТРАНЕНИЯ СДВИГОВЫХ ВОЛН В СРЕДЕ С НЕПРЕРЫВНЫМ ИЗМЕНЕНИЕМ УПРУГИХ С ВОЙСТВ.
......................................................56
§1. Изучение неоднородности верхней части разреза на основе двумерно-.
неоднородной модели среды........................................56
§2. Методика и примеры экспериментальных работ......................57
§3. Интерпретация полученных данных волн Рэлея......................60
§4. Пример решения обратной задачи с использованием двух мод волны
Рэлея............................................................74
ЗАКЛЮЧЕНИЕ..........................................................77
ЛИТЕРАТУРА..........................................................79
ГЛАВА I. ДИСПЕРСИЯ ФАЗОВЫХ И ГРУППОВЫХ СКОРОСТЕЙ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОЛН
§1. Физические свойства грунтов.
Основной задачей при проектировании промышленных сооружений, жилых здании, дорожных, земляных и гидротехнических сооружений является изучение и опенка механических параметров грунта. Геофизические методы и том числе сейсморазведка являются основными при оценке механических параметров грунта.
В общем случае конкретные значения тех или иных характеристик грунтов входят в функцию состояния породы. Под этим понимается пористость, трещиноватость, величины действующих в массиве напряжений, влажность, а также свойства и количество заполнителя пор и трещин. У рыхлых пород основными факторами, определяющими их состояние, являются степень их уплотнения, влажность, количество циклов увлажнения и высушивания. Обозначим функцию состояния грунта . которая зависит от пористости е , трещинной пустотностн к ш, типа заполнителя пор и трещин М»п, напряженного состояния а, и влажности XV как X. Тогда:
Х=Х(е, ктп, Ммп. <7. М')
Вторичным параметром является функция свойства породы, которая меняется в соответствии С изменением функции Х1 = Х(е(, к,га, М-1ВП, 04, и\) состояния породы X, и зависит от ряда параметров, таких, как плотность р, статический модуль упругости Е.-, модуль деформации Е■>.<,. коэффициент Пуассона V. предел прочности на сжатие и сцепление С. Если обозначить функцию свойства породы как V, то:
У=У(р, Е„ V, 0,ч> О •
В соответствии с изменением функции состояния X непосредственно изменяются и все сейсмические параметры г,, тя, £.,. аг а.), такие, как скорость распространения продольных волн ур. скорость распространения поперечных волн V,. скорость распространения поверхностных волн (волн
л
Рэлея) ук. динамический модуль упругости Ел. динамический коэффициент Пуассона уя, коэффициент поглощения Р и Б волн Ор, а*. Это означает, что при изменении любого из факторов, описывающего состояние данного типа грунта, ему соответствует свой ряд значении характеристики У,= У(р,. Е0. Е**, V,. о,-»,. С,) и ХЛурі, \',і. уц;, Елі, \'лі, а,.,, а«,). В общем случае можно утверждать, что для данного типа породы, характеризующейся постоянным минеральным составом, каждому конкретному состоянию соответствует свой, совершенно определенный ряд значений инженерно-геологических характеристик и сейсмических параметров.
Высокие разведочные возможности сейсморазведки в сравнении с другими геофизическими методами и широкий круг потребителей информации о верхней части разреза ставят перед сейсморазведкой вес более сложные задачи, особенно в области инженерно-геологических изысканий. Одним из основных преимуществ инженерной ссйсмики является возможность производить косвенную оценку ряда важных инженерно- геологических свойств, таких как статический модуль упругости и модуль деформации, коэффициент Пуассона, коэффициент трещинной пустотностн Ктп массивных пород в условиях естественного залегания и некоторых других. Надо отметить, что в реальных условиях редко встречается случай, когда меняется только одна из характеристик состояния пород. Обычно на фоне изменения напряженного состояния породы меняются се трещиноватость или состав и количество заполнителя трешин и т.д. В связи с этим изменение инженерно-геологических показателей и сейсмических параметров происходит иод одновременным воздейс твием нескольких факторов, что усложняет задачу установления СВЯЗИ между двумя какими -либо величинами в чистом виде. Несмотря на это всегда есть возможность провести эксперимент так. чтобы на взаимосвязь искомых параметров не влияли другие факторы. Решение поставленной задачи теоретически очень сложно. При этом для отыскания вида связи между какими-либо характеристиками обычно ищется корреляционная связь.
Так, например, корреляционным анализ на ряде объектов показал, что в общем виде связь между р и \'р дія рыхлых грунтов различных типов может быть выражена в следующем виде;
7