《山區深部岩體結構的瑞利面波橢圓極化特徵研究》是依託西南交通大學，由劉爭平擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：山區深部岩體結構的瑞利面波橢圓極化特徵研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：劉爭平
- 依託單位：西南交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
深埋隧道以其在通過複雜地質地形條件具有的不可替代的作用，在西部山區鐵路公路的建設中占有越來越大的工程比。同時，西部山區的大型水電站建設，深部礦物資源開採也在國民經濟建設中占有越來越重要的地位。這些山區深部工程的安全建設和運營都迫切需要對深部複雜地質構造，岩體工程力學性質進行深入的研究。深部岩體速度結構探測的理論基礎與方法顯然是制約這些研究發展的重要因素。由於現有的深部速度結構探測方法是基於地震波速度傳播理論的，均需採用長大觀測排列，因此其在山區深部岩體速度結構的探測中受到艱險地形和岩體結構複雜性的雙重製約。基於瑞利面波質點運動可用單個三分量感測器觀測的特性，申請項目擬採用數值模擬，物理模擬，現場實驗和現代信息處理方法，開展複雜介質瑞利面波質點運動的橢圓極化特徵研究，旨在為發展基於單點多分量觀測的山區深部岩體速度結構探測方法提供理論基礎，也期對廣義深部岩體構造精細探測的理論基礎有重大推進。
結題摘要
項目研究以山區深部岩體結構探測為套用背景，展開對複雜介質瑞利面波橢圓極化特徵研究，為發展可突破山區深部岩體結構探測中面臨的橫向非均質性和地形適應性雙重製約的速度結構探測方法提供理論基礎。研究主要採用數值模擬，物理模擬，現場實驗和現代信息處理方法對水平層狀介質和複雜介質的瑞利面波橢圓極化特徵以及橢圓極化參數速度結構估計三個方面展開。對瑞利面波在非均勻介質中的傳播特徵研究表明：與瑞利面波的速度頻散特性類似，均勻介質半空間的瑞利面波的橢圓極化率不存在頻散，其幅值與介質泊松比成線性反比關係；非均勻介質半空間的橢圓極化具有頻散特性，其幅值與介質泊松比成高度非線性反比關係；基於瑞利面波橢圓極化頻散的該特性，可定性或定量的估計地下介質的泊松比結構或橫波速度結構。研究還表明，非均勻介質(包括介質表面的幾何變化)的存在除了對瑞利面波傳波速度的直接影響,還會散射瑞利面波,導致瑞利面波轉換為體波（主要為S波），從而影響速度或橢圓極化率頻散特徵。對瑞利面波的速度結構估計方法研究表明：對於層狀介質，與基於瑞利面波運動學特性的速度頻散曲線和相似，基於動力學特徵的橢圓極化率頻散曲線也可以用於估計橫波速度結構；而對於橫向非均勻介質，由於反演中水平層狀介質正演模型的不適用性,導致瑞利面波速度和橢圓極化率頻散曲線的橫波速度結構估計方法一般都是不適用的。研究的成果還揭示了地脈動信號的波動模式特徵和介質非均勻分布特徵之間的聯繫。項目的研究成果奠定了基於單點多分量被動源（或主動源）的瑞利面波探測方法的重要理論和套用基礎。同時，研究成果深化了對複雜介質瑞利面波波場的理論認識，並對深部岩體速度構造精細探測的理論基礎與方法，地脈動的理論和方法，多分量地震探測的理論和方法的研究和發展具有重要的科學意義。
