發(fā)布時間：2020-03-28 00:45

【摘要】：地下異質體的問題在實際工程中是不可避免的,廢棄的地下人防工程、污水管道、礦山地下采空區(qū)、蟻穴、溶洞、局部軟弱地層會影響建筑物的安全,施工過程中的地下文物、城市地下管線的保護也是十分重要的。因此,地下異質體的探測無論是對工程質量安全還是保障人們?nèi)粘Ｉ疃季哂兄卮蟮囊饬x。探測地下異質體的方法有很多,但多數(shù)方法受限于場地環(huán)境等多方面因素,而瑞利波法具有的經(jīng)濟、便攜、適用范圍廣的特點,是探測地下異質體的一種有經(jīng)濟有效的方法。在介質表面激發(fā)震源會在介質淺部產(chǎn)生能量較大的瑞利波,其能量主要集中在一個波長范圍內(nèi),當?shù)叵庐愘|體處于瑞利波一個波長的范圍內(nèi),波在傳播過程中與地下異質體相遇會發(fā)生散射現(xiàn)象。散射波會使波場產(chǎn)生擾動,波的能量傳播特征也會產(chǎn)生變化。通過散射波理論可以對介質中的異質體進行分析,但相關解析解是以積分形式,進行迭代求解,能夠得到三維解,但其十分繁瑣,也無法得到異質體的基本特征,因此使用數(shù)值模擬方法建立二維軸對稱模型分析異質體對瑞利波的散射現(xiàn)象是十分必要的。通過數(shù)值模擬方法進行地下異質體對瑞利波散射的相關研究,以此得出瑞利波探測地下異質體的相關規(guī)律,同時,進行相關現(xiàn)場實驗驗證數(shù)值模擬所得結論。主要研究成果如下:(1)當?shù)叵麓嬖诋愘|體時,瑞利波與異質體相遇會發(fā)生散射,散射波導致表面波場中的能量發(fā)生擾動,論證了數(shù)值模擬方法中利用瑞利波散射現(xiàn)象探測地下異質體的可行性,提出了通過譜能量的擾動能夠判斷出異質體形狀的方法。(2)研究地下異質體的埋深和幾何參數(shù)(高度、寬度)的變化在散射波場中的影響。討論了不同埋深、不同幾何及物性參數(shù)的異質體對瑞利波散射所形成的各類型波成份、傳播特性、波型相互轉換機理。通過回歸分析,埋深與擾動特征波長比值約為3/2。(3)研究地下異質體的幾何形狀變化對散射波場的影響,異質體的幾何形狀變化分為拐點位置與矩形異質體不同、無拐點異質體兩種情況,分別采用正菱形和圓形作為地下異質體進行數(shù)值模擬。研究表明異質體的幾何形狀變化對異質體探測基本無影響。(4)研究地下異質體的物性參數(shù)(密度、泊松比、剪切波速)變化在散射波場中的敏感程度,通過豎直向質點速度時程圖中散射能量是否能夠被識別及能量大小得到各物性參數(shù)的相對敏感幅值進而得到主要敏感參數(shù)。(5)在已知地質條件的現(xiàn)場預先埋設的混凝土板立方體作為地下異質體,使用瑞利波法進行探測。將現(xiàn)場實驗結果與數(shù)值模擬結果相比較驗證理論分析及數(shù)值計算可行性,對現(xiàn)場實驗所得數(shù)據(jù)進行分析并結合地下異質體實際位置驗證準確性。
【圖文】：

技術路線圖

P、S、R波的傳播特性對比
【學位授予單位】：武漢工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：P631.4;TU91

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本文編號：2603651