本文關(guān)鍵詞：非線性條件下單孔法剪切波速正反演方法研究

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【摘要】：巖土層的剪切波速在工程建設(shè)領(lǐng)域具有重要的作用,它是劃分場地類別、確定土層覆蓋層厚度、判斷場地砂土或粉土地基的地震液化、求取土層動力學參數(shù)、以及進行地震小區(qū)劃的依據(jù)。目前,剪切波速的求解方法主要是通過波速原位測試的手段拾取地震波走時數(shù)據(jù),并根據(jù)走時數(shù)據(jù)來計算巖土層剪切波速。如,單孔法、跨孔法以及面波法。這些方法在計算剪切波速時,都假設(shè)地震波沿直線傳播,忽略了場地巖土層不均勻分布的影響,因此,這些方法不僅需要進行大量繁雜的計算,而且求解精度低。本文的研究目的是在于通過地球物理正演和反演方法相結(jié)合,并運用計算機編程技術(shù)獲得一種精度高、方便、快速的剪切波速求解方法。文中關(guān)于剪切波速的求解方法就是在前人研究的基礎(chǔ)上,對他們提出的方法進一步完善而得到的。本文的核心內(nèi)容:一是正演求解,二是反演計算。正演求解方法采用的是最短路徑射線追蹤方法(SPR),它是網(wǎng)絡(luò)法射線追蹤方法的一種,該方法能夠較好的模擬出地震波的傳播路徑。反演計算方法采用的是同時迭代重建法(SIRT),它是一種能夠快速求解大型線性方程組的反演方法,具有算法穩(wěn)定、收斂效果好的特點。本文將這兩種方法理論結(jié)合在一起,并編譯成MATLAB算法程序,通過運行程序來求得場地巖土層剪切波速信息。圍繞剪切波速的求解方法具體展開了以下幾個方面的工作。1、對正反演理論發(fā)展情況進行描述,并引出本文的非線性條件下利用正反演技術(shù)求解介質(zhì)剪切波速方法,并對其求解理論和程序設(shè)計思路做了介紹。2、對剪切波速的具體工程應(yīng)用價值和研究意義做了詳細的論述。同時,詳細介紹了我國廣泛使用的剪切波速原位測試技術(shù)的測試方法及測試資料的整理分析,對各種原位測試技術(shù)進行對比分析,指出各自的優(yōu)缺點。3、簡要介紹了地震波傳播所遵循的幾個原理和直達波、反射波、透射波、折射波、回折波的傳播規(guī)律。4、介紹了射線追蹤的發(fā)展歷程,并給出了各個發(fā)展階段所提出的射線追蹤方法及其優(yōu)缺點。詳細介紹了本文所采用的最短路徑射線追蹤法,對其理論基礎(chǔ)、模型構(gòu)建和算法實現(xiàn)依次做了深入的介紹。文中還給出了射線追蹤方法的算法程序及其說明,并用模型來驗證該程序的有效性和穩(wěn)定性。5、對地球物理反演理論做了論述,并對反演要解決的五大問題,即解的存在性、模型構(gòu)制、解的非唯一性、解的穩(wěn)定性、結(jié)果的評價做了簡要介紹。詳細介紹了本文所采用的反演方法理論,且給出了算法程序及其說明。6、文中將本文算法程序應(yīng)用于三個具體的工程實例,并將利用該方法求得的剪切波速與運用單孔法波速測試方法求得的剪切波速結(jié)果作對比分析,驗證了本文求解剪切波速方法的可行性以及本文算法程序的有效性和穩(wěn)定性。最后還對本文方法的優(yōu)點和不足之處做了說明。
【關(guān)鍵詞】：剪切波速 射線追蹤 反演 單孔法 最短路徑
【學位授予單位】：安徽建筑大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TU435
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-14
• 第一章 引言14-18
• 1.1 研究的現(xiàn)狀14-15
• 1.1.1 射線追蹤正演方法及其評述14-15
• 1.1.2 波速反演方法及其評述15
• 1.2 本文方法的提出15-16
• 1.3 本文的研究方法16-17
• 1.4 本文的主要內(nèi)容17-18
• 第二章 剪切波速測試方法及工程應(yīng)用18-27
• 2.1 場地剪切波速測試方法18-23
• 2.1.1 單孔法18-20
• 2.1.2 跨孔法20-21
• 2.1.3 面波法21-23
• 2.1.4 三種測試方法的優(yōu)缺點23
• 2.2 剪切波速工程應(yīng)用23-26
• 2.3 本章小結(jié)26-27
• 第三章 射線追蹤方法27-38
• 3.1 地震波傳播原理27
• 3.2 地震波傳播規(guī)律27-30
• 3.3 最短路徑射線追蹤30-32
• 3.3.1 網(wǎng)絡(luò)模型30-32
• 3.3.2 節(jié)點最小旅行時的計算和射線路徑的確定32
• 3.4 正演模擬計算及效果分析32-38
• 第四章 波速反演理論38-50
• 4.1 反演理論概述38-43
• 4.1.1 數(shù)學物理模型39
• 4.1.2 非線性問題線性化以及線性反演問題39-41
• 4.1.3 模型的構(gòu)制41-42
• 4.1.4 解的非唯一性和穩(wěn)定性42
• 4.1.5 結(jié)果的評價42-43
• 4.2 地震波波速反演理論43-44
• 4.3 反演方程組的建立44-45
• 4.4 反演方法45-47
• 4.4.1 ART算法45-46
• 4.4.2 SIRT算法46-47
• 4.5 模型反演結(jié)果47-50
• 第五章 工程計算實例50-60
• 5.1 工程實例一51-54
• 5.2 工程實例二54-57
• 5.3 工程實例三57-58
• 5.4 數(shù)據(jù)分析結(jié)果58-60
• 第六章 結(jié)論與展望60-62
• 6.1 本文方法的優(yōu)點60
• 6.2 本文方法的缺點及改進60-61
• 6.3 工作展望和建議61-62
• 參考文獻62-64
• 后記或致謝64-65
• 作者簡介65

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本文編號：1101671