《振源對層狀單相固體/飽和介質中瑞雷波傳播特性影響》是依託武漢工程大學，由柴華友擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：振源對層狀單相固體/飽和介質中瑞雷波傳播特性影響
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：柴華友
- 依託單位：武漢工程大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
基於薄層法，建立研究層狀單相固體/飽和介質中瑞雷波傳播特性數學模型，將複數域行列式根搜尋問題轉換成求矩陣的特徵值問題；研究工程地球物理勘探頻率範圍內，自由狀態下瑞雷波在飽和層傳播機理，分析幾種典型的層狀介質中飽和介質孔隙率、滲透參數對模式瑞雷波頻率特性的影響以及頻率特性對這些參數變化的敏感程度；導出豎直向點源或圓盤狀面荷載下模式瑞雷波相速度解析式，將相速度與自由狀態下瑞雷波相速度比較，得到瑞雷波空間特性，分析式中空間參數，研究源對激發瑞雷波空間特性影響；由模式波位移回響相位隨傳播距離變化，研究模式波間相長相消干涉作用機理。本研究工作為建立考慮振源影響反演模型及新的反演算法提供理論基礎，對開展動力本構模型更複雜的層狀介質中瑞雷波傳播特性研究也具有指導意義。
結題摘要
層狀飽和介質中瑞利波的頻率特性研究常用層傳遞矩陣、剛度矩陣及係數矩陣方法，求矩陣行列式根可得到瑞利波波數，但這些方法矩陣元素含波數的超越函式，由於波數是複數，在複數域求根需要用搜尋方法，該算法會出現搜尋範圍不收斂，根遺漏等不足，難以套用於層結構及層材料特性參數反演分析。為克服傳統矩陣研究瑞利波傳播特性不足，本項目提出了薄層分析方法。該方法根據分析最大波長確定在層狀介質底部半無限體截斷深度，在截斷處施加剛性基,用帶剛性基的截斷層狀介質代替層狀半無限體；用最小分析波長確定離散厚度對分層進行離散，利用虛功原理，得到薄層剛度矩陣，這種矩陣可以用波數多項式表示，係數矩陣元素為代數式，由薄層剛度矩陣集合而成的總剛度矩陣，可以用矩陣分解方法QR法求解波數。按照瑞利波在底部半無限體衰減特性，構建波數篩選準則，從計算波數中篩選出與瑞利波對應的波數，由復波數的實部研究瑞利波的頻散特性，由虛部研究瑞利波的衰減特性，由特徵向量研究瑞利波骨架位移及液體孔隙壓力隨深度分布。薄層法也可用於層交界面透水性對斯通利波形成條件以及對瑞利波傳播特性影響研究，對開展動力本構模型更複雜的層狀介質中瑞利波傳播特性研究也具有指導意義。振源激發的瑞利波以柱狀波陣面傳播，傳播特性不同於平面瑞利波，本項目推導出單個模態柱面波陣面瑞利波無量綱相速度隨無量綱曲率半徑變化規律以及多個模態相互疊加後表觀相速度隨傳播距離變化規律，這些研究有助於考慮近場效應及模態相互作用對表面波測試的影響，提高表面波測試頻散數據分析精度。對規則層狀介質，基階模態瑞利波主導表面波場，本項目提出一種規則層狀介質中基階模態頻散曲線快速算法，相比半波法具有較高的精度，基於此算法，可以對測試頻散進行反演分析，預估分層結構及層剪下波速。
