本文關(guān)鍵詞： 瑞利波 試驗(yàn) 傾斜界面 Specfem2D　出處：《中國地震局工程力學(xué)研究所》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：瑞利面波方法在地質(zhì)勘測以及工程檢驗(yàn)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。雖然在實(shí)踐中也大量用于經(jīng)驗(yàn)性的勘測非均勻地質(zhì)問題,但應(yīng)用瑞利面波法對介質(zhì)的水平以及傾斜界面的識(shí)別能力尚未有明確認(rèn)識(shí)。研究瑞利波探測層狀介質(zhì)分界面的影響,對提高瑞利波法的精度和擴(kuò)展其應(yīng)用具有重要的意義。通過在簡單易制備的場地模型上進(jìn)行小尺寸穩(wěn)態(tài)瑞利波試驗(yàn),為研究這一問題提供了新思路。利用數(shù)值模擬方法,可以彌補(bǔ)現(xiàn)場試驗(yàn)受測試設(shè)備、測試環(huán)境、測試時(shí)間等限制而引起試驗(yàn)樣本不足。對照數(shù)值模擬結(jié)果與現(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)果,有利于更好總結(jié)相關(guān)特征和規(guī)律。本文利用譜元分析軟件Specfem2D對不同場地上的小尺寸穩(wěn)態(tài)瑞利面波試驗(yàn)進(jìn)行了數(shù)值模擬,著重探討了利用穩(wěn)態(tài)瑞利波法識(shí)別成層場地水平和傾斜分界面的可行性。主要完成了的如下工作:1、分別利用Specfem2D軟件對砂土和混凝土兩類均勻場地上的小尺寸穩(wěn)態(tài)瑞利波法試驗(yàn)進(jìn)行了數(shù)值模擬。討論了模型尺寸、網(wǎng)格大小以及計(jì)算時(shí)間步長等模型參數(shù)的選取,通過與理論解析解的對比,檢驗(yàn)了數(shù)值模擬方法的可行性與精度;通過與現(xiàn)場測試結(jié)果對照,研究了不同道間距、偏移距對頻散曲線的影響,為小尺寸瑞利波法現(xiàn)場測試提供了參考。2、數(shù)值模擬了水平雙層場地上的小尺寸穩(wěn)態(tài)瑞利波法試驗(yàn)。通過對比現(xiàn)場測試結(jié)果、數(shù)值模擬結(jié)果以及理論解析解,分析了低頻段、高頻段的相位差譜和頻散曲線特征以及道間距對測試與模擬結(jié)果的影響。探討了不同底層剪切波速下頻散曲線首個(gè)“拐點(diǎn)”對應(yīng)的瑞利波波長與分界面深度的關(guān)系,指出了在傳統(tǒng)應(yīng)用測試中通過降低激振頻率、增加道間距以探測分界面做法的不足。3、介紹了傾斜界面雙層場地上的小尺寸穩(wěn)態(tài)瑞利波法試驗(yàn),詳細(xì)分析了不同測試方向、激振方向和道間距下獲得的相位差譜特征;對其中道間距為0.5m的工況進(jìn)行了數(shù)值模擬并細(xì)致分析。研究表明,在垂直于傾斜橫截面方向測試可簡化為水平成層場地;而在順傾斜界面方向測試,淺端激振與深端激振下的結(jié)果存在明顯差別,深端激振時(shí)的相位差整體上大于淺端激振下的相位差,可以據(jù)此來判別層狀介質(zhì)分界面是否傾斜,且相速度值相對較大的一側(cè)其首層厚度較薄。
[Abstract]:Rayleigh surface wave method has been widely used in geological survey and engineering inspection. However, the Rayleigh wave method has not been used to recognize the horizontal and inclined interface of the medium. The effect of Rayleigh wave on the detection of layered media interface is studied. It is of great significance to improve the precision of Rayleigh wave method and to extend its application. A new idea is provided for the study of this problem by means of a small scale steady state Rayleigh wave test on a simple and easy preparation site model, and a numerical simulation method is used. It can make up for the shortage of test samples caused by the limitation of test equipment, test environment, test time and so on. In this paper, the spectral element analysis software Specfem2D is used to simulate the small scale steady Rayleigh wave test on different sites. The feasibility of using steady state Rayleigh wave method to identify horizontal and inclined boundary surfaces of layered site is emphatically discussed. The main work accomplished is as follows: 1. The small size steady state interface on two homogeneous sites of sand and concrete is obtained by using Specfem2D software. The numerical simulation of Rayleigh wave test is carried out. The model size is discussed. The feasibility and accuracy of the numerical simulation method are tested by comparing the mesh size and the calculation time step size with the theoretical analytical solution, and the different track spacing is studied by comparing with the field test results. The effect of offset on dispersion curve provides a reference for the field test of small size Rayleigh wave method. Numerical simulation of small size steady state Rayleigh wave test on horizontal bilayer site is carried out. The numerical simulation results and theoretical analytical solutions are used to analyze the low frequency band. The characteristics of phase difference spectrum and dispersion curve in high frequency band and the influence of channel spacing on the results of measurement and simulation are discussed. The relationship between Rayleigh wave length and the depth of interface between the first "inflection point" of the dispersion curve at different bottom shear wave velocities is discussed. This paper points out the deficiency of detecting the interface by decreasing the exciting frequency and increasing the channel spacing in the traditional test. The small size steady state Rayleigh wave test on the double layer site with inclined interface is introduced, and the different testing directions are analyzed in detail. The characteristics of phase difference spectrum obtained under excitation direction and channel spacing are numerically simulated and carefully analyzed in which the channel spacing is 0.5 m. The results show that the measurement in the direction perpendicular to the inclined cross section can be simplified as a horizontal stratified site. But in the direction test of inclined interface, the results of shallow end excitation and deep end excitation are obviously different. The phase difference of deep end excitation is larger than that of shallow end excitation, so we can judge whether the interface of layered medium is inclined or not. And the thickness of the first layer is thinner in the side where the phase velocity value is relatively large.
【學(xué)位授予單位】：中國地震局工程力學(xué)研究所
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：P631.4

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本文編號(hào)：1513209