近年來,有關(guān)飽和雙相介質(zhì)地震波動(dòng)理論及其相關(guān)問題的研究得到越來越多專家和學(xué)者的重視,尤其是單一/雙重孔隙飽和介質(zhì)對(duì)彈性波的傳播與散射問題一直是科學(xué)界具有挑戰(zhàn)的研究課題,在地震學(xué)、地震工程學(xué)、地球物理等學(xué)科都具有深遠(yuǎn)的研究意義。在以往研究中,大多聚焦于單相介質(zhì)對(duì)地震波的散射研究并取得了豐碩的科研成果,而實(shí)際巖土層中存在著錯(cuò)綜復(fù)雜的基質(zhì)流體、孔隙水與暗流,且地震波在流體飽和巖土層中傳播特性同干土彈性場(chǎng)地情況具有顯著差異,因此單一/雙重孔隙飽和介質(zhì)對(duì)地震波散射問題的研究更具有現(xiàn)實(shí)意義。本文的重點(diǎn)在于單一孔隙和雙重孔隙介質(zhì)三維飽和場(chǎng)地地震波傳播及散射特性研究。基于Biot單一孔隙飽和介質(zhì)理論和Berryman等建立的雙重孔隙介質(zhì)模型,提出一種適用于多種介質(zhì)場(chǎng)地的基于球面波勢(shì)函數(shù)的基本解方法（SWP-MFS）。首先結(jié)合單孔隙介質(zhì)本構(gòu)模型,采用兩種壓縮波（P₁,P₂）和三種矢量剪切波球面波勢(shì)函數(shù)推導(dǎo)出單孔隙飽和介質(zhì)位移,應(yīng)力,流體相對(duì)位移和孔隙流體壓力動(dòng)力格林函數(shù),進(jìn)而構(gòu)造散射波場(chǎng),基于邊界條件建立邊界積分方程并配點(diǎn)求解。其次,基于地下裂隙層結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特... 

【文章來源】：天津城建大學(xué)天津市

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

希臘Volvi飽和沉積盆地典型剖面圖

第二章飽和介質(zhì)基本理論及SWP-MFS方法簡(jiǎn)介8（4）孔隙率均勻且孔隙相互連通；（5）研究對(duì)象的封閉孔隙為土體一部分；（6）孔隙間流體相對(duì)土體骨架的流動(dòng)滿足Poiseuille定律；（7）不計(jì)溫度和化學(xué)作用等因素的影響。（a）結(jié)構(gòu)示意圖（b）物理示意圖圖2-1單孔隙介質(zhì)示意圖土體是以巖石顆粒為主體骨架的松散堆積物，巖石顆粒是土體的固相物質(zhì)，是組成土體固體部分的主要物質(zhì)，顆粒之間無膠結(jié)或弱膠結(jié)。用飽和度Sr表示土顆粒之間孔隙被流體填充的程度，飽和度Sr=0時(shí)，介質(zhì)為干土形態(tài)；飽和度Sr=100時(shí)，介質(zhì)為飽和土形態(tài)。基于Biot[9]兩相介質(zhì)理論，設(shè)土體骨架位移和流體相對(duì)于土體骨架的位移分別為iu和iw，則均勻飽和介質(zhì)本構(gòu)關(guān)系表達(dá)式：2+;,,,ijijijijepijxyz（2-1a）ipMeMw（2-1b）其中，ij和p分別表示土體的總應(yīng)力分量和孔隙流體壓力；ij和e分別表示土體骨架的平均應(yīng)變張量和體積應(yīng)變；和分別表示土體骨架的第一拉梅常數(shù)和第二拉梅常數(shù)；ij為Kroneckerdelta（當(dāng)ij時(shí)，1ij；當(dāng)ij時(shí)，0ij）。和M為土顆粒和孔隙流體壓縮性的參數(shù)（01，0M+），當(dāng)介質(zhì)整體處于完全干土條件下：M=0；不可壓縮土體條件下：M，=1。與土骨架位移和流體相對(duì)位移相關(guān)的多孔介質(zhì)運(yùn)動(dòng)方程表達(dá)式[80]：2,,,()ijjjjijjiifiuMuMwuw（2-2a）j,jij,jifiiiMuMwumwcw（2-2b）式中，(1)sfnn表示介質(zhì)材料密度，s和f分別表示土骨架密度和流體密度。n為介質(zhì)孔隙率。c表示由于土骨架和孔隙流體之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的內(nèi)摩擦參數(shù)，若不考慮內(nèi)摩擦，則c0。

天津城建大學(xué)碩士學(xué)位論文13第三章單一孔隙介質(zhì)地震波傳播與散射研究3.1引言彈性波作用下地下洞室和夾雜體的散射研究及動(dòng)應(yīng)力集中效應(yīng)是巖土工程、地震工程、地球物理勘探、無損檢測(cè)等多個(gè)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。以往學(xué)者在研究中多以無限長(zhǎng)隧道為工程背景，由于其方法的限制，通常在彈性場(chǎng)地或飽和場(chǎng)地中建立二維和二維半模型求解分析[86-89]，而實(shí)際飽和場(chǎng)地中常見的三維洞室和夾雜體對(duì)地震動(dòng)的影響，研究還不甚深入。本節(jié)采用的SWP-MFS方法求解了平面P、SV波入射下單一孔隙飽和三維夾雜體及空洞的散射和動(dòng)力響應(yīng)問題，并結(jié)合數(shù)值算例，討論了夾雜體內(nèi)外剛度、入射波頻率、邊界排水條件和基質(zhì)孔隙率等因素的影響。3.2計(jì)算模型如圖3-1所示，無限域單一孔隙介質(zhì)全空間中埋置一個(gè)任意形狀?yuàn)A雜體。假設(shè)單孔隙介質(zhì)無限域（D0）和夾雜域（D1）的介質(zhì)均勻且各向同性。外部空間中介質(zhì)剪切模量、密度和泊松比分別為1、1、1v；夾雜體內(nèi)相應(yīng)為2、2、2v。外部空間剪切波速和壓縮波速分別為sc、1c。圖3-1計(jì)算模型圖3.3單孔隙介質(zhì)中彈性波傳播特性基于2.2章節(jié)所研究了單孔隙介質(zhì)平衡運(yùn)動(dòng)方程和Biot兩相介質(zhì)理論，在飽和介質(zhì)中存在兩類壓縮波P1，P2（其中P1為快波，P2為慢波）和一類剪切波S。其中P1（快波）、P2（慢波）和S波的波數(shù)分別為1k，2k和k。對(duì)于波動(dòng)方程穩(wěn)態(tài)響應(yīng)問題，P1波、P2波的勢(shì)函數(shù)1、2和S波矢量勢(shì)函數(shù)分別滿足以下表達(dá)式：

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]復(fù)雜多孔介質(zhì)中的地震波傳播機(jī)理研究[D]. 巴晶.清華大學(xué) 2008



本文編號(hào)：3605514