瑞雷波在软弱地层中传播特征的模拟分析研究-交通运输工程；道路点与铁道工程专业毕业论文.docx

摘要目前，国内的地震检波器研发工作大都还停留在实验室研发阶段，还没有成 摘要 目前，国内的地震检波器研发工作大都还停留在实验室研发阶段，还没有成 熟的产品投入到实际应用当中，而国外的地震检波器技术成熟，随着数字集成电路 的发展，地震检波器正向着全数字化、无损传输的方向发展。引进MEMS数字检 波器需要耗费大量资金，所以为了紧跟世界先进的传感技术，我国必须自主研发 MEMS数字检波器技术，这对于提升国内装备制造水平和道路工程安全检测的技 术水平具有重要的社会和经济意义。为了使数字检波器检测的数据正确的显示地 层结构，就必须先开展瑞雷波的正演研究工作，正演指的是根据己知土层介质的 性质通过理论计算，求出瑞雷波传播的理论数值或理论曲线。既瑞雷波的正演为 反演奠定理论基础，有利于提高反演速度和反演精度。本文主要研究瑞雷波在存 在软弱覆盖层、软弱夹层以及地下空洞的地层中传播，波的传播特性与地层结构 的相互关系。 研究先采用有限差分软件FLAC3D和MATLAB对瑞雷波在存在软弱覆盖层、 软弱夹层的地层中的传播进行数值模拟，然后采用有限差分软件MATLAB对瑞雷 波在存在空洞的土层中的传播进行数值模拟。分别考虑了(1)软弱覆盖层的横向 软硬分布对瑞雷波的时域信号的影响；(2)软弱覆盖层的纵向软硬分布对瑞雷波 频散曲线的影响；(3)软弱夹层的纵向软硬分布对瑞雷波时域信号以及频散曲线 的影响；(4)地下存在空洞时，有无空洞以及地下空洞的深度对瑞雷波频散曲线 的影响。 通过数值模拟研究取得以下研究成果： (1)对于软弱覆盖层，瑞雷波的时域信号中同相轴略陡。软弱层覆盖层越厚， 面波的波速越低，瑞雷波的能量消耗越快；瑞雷波传播的时域信号如果同相轴发 生转折，则测试区域地层横向不均匀，横向软硬分区的分界线就在同相轴转折处。 (2)对于软弱覆盖层，瑞雷波频散曲线上vR呈现总体下降趋势，在低频段 VR下降速度非常快，但是在高频段vR基本保持不变。 (3)对于存在软弱夹层的情况，软弱夹层的厚度变化对时域信号的影响很小， 从时域信号很难判定软弱夹层的分布情况；对于软弱夹层，覆盖层厚度一定，瑞 雷波频散曲线上随着软弱夹层厚度的增加，相速度在拐点处的值会变小；在软弱 夹层厚度一定的情况下，覆盖层厚度对瑞雷波传播(vR了)曲线的中段频率的相速 度vR影响比较大，起跳点处瑞雷波相速度VR随着地层表层厚度的增加而增加。 (4)在存在地下空洞的的地层模型中，瑞雷波的频散曲线分为三段，不是连 万方数据 续的曲线。瑞雷波的频散曲线第一条分段线的横坐标随着空洞距离地表距离的增 续的曲线。瑞雷波的频散曲线第一条分段线的横坐标随着空洞距离地表距离的增 加而增大。 以上认识将为瑞雷波在软弱地层中的反演奠定理论基础。 关键词：软弱地层；瑞雷波；数值模拟；时域信号；频散曲线； 万方数据 AB AB STRACT At present，domestic research and development of seismometer are mainly on the stage of laboratory research and development without well-developed products for application to practical use．However,the technology of seismometer overseas，having developed mature and strong，as the development of digital integrated circuit，are growing full．digitally and without any error transmission．Because of the consumptlon of a large SUlTI of funding on the introduction of MEMS digital demodulator and the pursuit of narrowing the technological gap and keeping pace with world‘advanced sensing technology,our country must carry out the research and development of MEMS digital demodulator technology independently,which has significant social and economic influences on raising the level of domestic equipment manu