復(fù)雜地層條件下瑞利波傳播特性的數(shù)值分析研究

1、 摘要 復(fù)雜地層條件下瑞利波傳播特性的 數(shù)值分析研究 學(xué) 科：巖土工程 作 者： 楊 生 簽名： 導(dǎo) 師：邵 生 俊 教授 簽名： 答辯日期：2006-3 摘 要 瞬態(tài)瑞利波法，與傳統(tǒng)方法相比具有測(cè)試技術(shù)簡(jiǎn)單易行、無需鉆孔、淺層分辨率高以及高效經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)。實(shí)踐證明，這種現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的結(jié)果可以應(yīng)用于工程實(shí)際。然而，了解復(fù)雜地基土中瑞利波

2、的傳播規(guī)律，對(duì)于分析研究復(fù)雜地層介質(zhì)結(jié)構(gòu)具有指導(dǎo)性作用。因此，本文的研究目的在于探索現(xiàn)場(chǎng)瑞利波的測(cè)試結(jié)果與用有限元分析方法模擬沖擊荷載作用下地表面響應(yīng)計(jì)算結(jié)果的一致性，以便用數(shù)值模擬方法來研究復(fù)雜地層的瑞利波頻散曲線特征，進(jìn)而將頻散曲線的特征應(yīng)用于實(shí)際復(fù)雜地層結(jié)構(gòu)測(cè)試結(jié)果的分析研究中。 瑞利波在成層地基中具有頻散特性，工程中也正是利用這種特性對(duì)實(shí)際地層進(jìn)行定性判斷。本文以成層地基中瑞利波的傳播特性為基礎(chǔ)，用有限元方法模擬軸對(duì)稱條件下實(shí)際

3、場(chǎng)地中可能存在的地層結(jié)構(gòu)，并通過計(jì)算得到的兩測(cè)點(diǎn)的豎向位移來分析成層地基瑞利波的傳播特性。據(jù)此復(fù)雜地層條件下瑞利波的傳播特性可以通過數(shù)值方法進(jìn)行模擬，論文中得到了以下認(rèn)識(shí)： （1） 通過數(shù)值方法可以得到成層地基中瑞利波的頻散特性， 對(duì)于上軟下硬地層， 瑞利波速度隨波長呈遞增趨勢(shì)；層狀介質(zhì)各層厚度不同，頻散曲線亦不同；上部軟層厚度越大，同一波長的瑞利波波速越小。 （2） 當(dāng)?shù)貙映霈F(xiàn)軟弱夾層時(shí)波速明顯降低， 頻散曲線上出現(xiàn)拐點(diǎn)， 如果按 0

4、.8 個(gè)波長為測(cè)試深度，則能反映出軟弱夾層的埋深。 （3）當(dāng)?shù)貙哟嬖诳锥磿r(shí)，頻散曲線呈現(xiàn)“之”字形，出現(xiàn)鋸齒形狀，如按 1 個(gè)波長為測(cè)試深度，則基本反映出了孔洞的大小和埋深。 可見，工程上常用的半波長法確定地層結(jié)構(gòu)應(yīng)針對(duì)具體情況區(qū)別對(duì)待，地層中存在軟弱夾層或孔洞時(shí)其深度的判別標(biāo)準(zhǔn)也不一樣。 最后，數(shù)值模擬計(jì)算與實(shí)測(cè)結(jié)果的比較，驗(yàn)證了數(shù)值方法研究瑞利波特性的可行性，從而展示了數(shù)值方法研究更加復(fù)雜地層瑞利波的前景。同時(shí)，將進(jìn)一步開展三維條件