【摘要】：地下異質(zhì)體的問題在實(shí)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(huì)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(hù)也是十分重要的。因此,地下異質(zhì)體的探測無論是對(duì)工程質(zhì)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(zhì)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(jì)、便攜、適用范圍廣的特點(diǎn),是探測地下異質(zhì)體的一種有經(jīng)濟(jì)有效的方法。在介質(zhì)表面激發(fā)震源會(huì)在介質(zhì)淺部產(chǎn)生能量較大的瑞利波,其能量主要集中在一個(gè)波長范圍內(nèi),當(dāng)?shù)叵庐愘|(zhì)體處于瑞利波一個(gè)波長的范圍內(nèi),波在傳播過程中與地下異質(zhì)體相遇會(huì)發(fā)生散射現(xiàn)象。散射波會(huì)使波場產(chǎn)生擾動(dòng),波的能量傳播特征也會(huì)產(chǎn)生變化。通過散射波理論可以對(duì)介質(zhì)中的異質(zhì)體進(jìn)行分析,但相關(guān)解析解是以積分形式,進(jìn)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(zhì)體的基本特征,因此使用數(shù)值模擬方法建立二維軸對(duì)稱模型分析異質(zhì)體對(duì)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(jìn)行地下異質(zhì)體對(duì)瑞利波散射的相關(guān)研究,以此得出瑞利波探測地下異質(zhì)體的相關(guān)規(guī)律,同時(shí),進(jìn)行相關(guān)現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證數(shù)值模擬所得結(jié)論。主要研究成果如下:(1)當(dāng)?shù)叵麓嬖诋愘|(zhì)體時(shí),瑞利波與異質(zhì)體相遇會(huì)發(fā)生散射,散射波導(dǎo)致表面波場中的能量發(fā)生擾動(dòng),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(zhì)體的可行性,提出了通過譜能量的擾動(dòng)能夠判斷出異質(zhì)體形狀的方法。(2)研究地下異質(zhì)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(zhì)體對(duì)瑞利波散射所形成的各類型波成份、傳播特性、波型相互轉(zhuǎn)換機(jī)理。通過回歸分析,埋深與擾動(dòng)特征波長比值約為3/2。(3)研究地下異質(zhì)體的幾何形狀變化對(duì)散射波場的影響,異質(zhì)體的幾何形狀變化分為拐點(diǎn)位置與矩形異質(zhì)體不同、無拐點(diǎn)異質(zhì)體兩種情況,分別采用正菱形和圓形作為地下異質(zhì)體進(jìn)行數(shù)值模擬。研究表明異質(zhì)體的幾何形狀變化對(duì)異質(zhì)體探測基本無影響。(4)研究地下異質(zhì)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(zhì)點(diǎn)速度時(shí)程圖中散射能量是否能夠被識(shí)別及能量大小得到各物性參數(shù)的相對(duì)敏感幅值進(jìn)而得到主要敏感參數(shù)。(5)在已知地質(zhì)條件的現(xiàn)場預(yù)先埋設(shè)的混凝土板立方體作為地下異質(zhì)體,使用瑞利波法進(jìn)行探測。將現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果相比較驗(yàn)證理論分析及數(shù)值計(jì)算可行性,對(duì)現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并結(jié)合地下異質(zhì)體實(shí)際位置驗(yàn)證準(zhǔn)確性。
【圖文】：

技術(shù)路線圖

P、S、R波的傳播特性對(duì)比
【學(xué)位授予單位】：武漢工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：P631.4;TU91

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本文編號(hào)：2603651