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    188宝金博页面版: 瞬态瑞利波勘探技术及其应用述评

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    内容提示： 第 24 卷第 3 期 水 利 水 电 科 技 进 展 2004 年 6 月 瞬态瑞利波勘探技术及其应用述评 邱 颖 ， 任青文 (河海大学土木工程学院， 江苏 南京210098) 摘要 ： 简要 介绍 瞬态瑞利波勘探技 术的基本理论 ， 重点论述 瞬 态瑞利 波频散 曲线 的计 算方 法、 频散 曲线反演解释 中存 在 的不足 、 有 限元 法对 SASW 测试 的数值模 拟 以及现 场勘探 时应 注意的 问题 ， 并 对瞬 态瑞 利波应用现状 与发展 趋势作 了述评 ． 关键词 ： 瞬 态瑞利波 ； 勘探技 术 ； 有 限元 法 中图分 类号 ： P624 文献标识码 ： A 文章编 号 ： 1006— 7647(2004)03— 0066— 03 随着地下空...

    文档格式：PDF | 页数：3 | 浏览次数：91 | 上传日期：2013-10-13 15:45:02 | 文档星级：
    第 24 卷第 3 期 水 利 水 电 科 技 进 展 2004 年 6 月 瞬态瑞利波勘探技术及其应用述评 邱 颖 ， 任青文 (河海大学土木工程学院， 江苏 南京210098) 摘要 ： 简要 介绍 瞬态瑞利波勘探技 术的基本理论 ， 重点论述 瞬 态瑞利 波频散 曲线 的计 算方 法、 频散 曲线反演解释 中存 在 的不足 、 有 限元 法对 SASW 测试 的数值模 拟 以及现 场勘探 时应 注意的 问题 ， 并 对瞬 态瑞 利波应用现状 与发展 趋势作 了述评 ． 关键词 ： 瞬 态瑞利波 ； 勘探技 术 ； 有 限元 法 中图分 类号 ： P624 文献标识码 ： A 文章编 号 ： 1006— 7647(2004)03— 0066— 03 随着地下空 间 的不 断开 发 与利用 ， 对地 下情 况 的探测显得越来 越重要 ． 此外 ， 对 已建建筑 物 内部损 伤的检测也 随着 结构 不 断老 化 而 1 3 趋 重 要 ． 因弹性 波在其传 播 过程 中携 带 了许 多 有 关 介 质 特性 的信 息 ， 同时 由于反演 方法不断 的改 进 ， 使得 基于弹性波 传播理论 的各 类浅层地震勘 探方法得 到了蓬勃的发 展 ． 反射波法 、 衍 射 波法 、 瑞利 波法 ( R 波 ) 等 无损 检 测法以其无需钻孔、 测试经济方便等优点 ， 被广泛应 用于土木工程 中 ， 但是 反 射波 法在 进 行浅 层洞 穴探 测时 ， 几乎与能量 较强 的表面 波同时到达 ， 难 于确定 反射波到达 的时 间 ； 衍 射 波探测 过 程 中如 遇到 充满 水或者填满 固体 的空洞 时 ， 衍 射 波到 达 的时 间变化 量很小 ， 很难测试 出空洞 ． 稳态瑞利 波法因其设备较 重 、 成本较高难 于推广应用 ． 而 瞬态瑞 利波法 以其测 试简便 、 快速 、 经济 、 分辨率高 等优点 ， 广泛应用 于地 基勘探 、 划分地层 、 探测 岩洞 与 裂 隙 、 地基 加 固效果 的评价 ， 以及探测 路 面厚 度 、 工 程质 量 检测 、 煤 矿井 及巷 道的超前勘探 、 考古及管 道勘探等 ． 1瞬态瑞利波基本理论 1． 1瞬态瑞利 波法应用的理论 基础 在地表 附 近 R 波 引起 的质点 运 动 形式 是在 垂 直平 面内作逆 时针方 向的椭 圆振 动 ．R 波 的能量 主 要集 中在一 个波长 内 ， 所 以其传播 特 性也 主要 受该 深度 内介 质 特性 的控 制 ． Miller 于 1955 年 研 究 了 P 波 、 s 波和 R 波 3 种 弹性 波总输 入 能 量 的百 分 比 ： P 波 占 6． 9％， S 波 占 25． 8％ ， R 波 占 67． 3％ ． R 波 波速 口 R 与 s 波波速 口 s 的近 似关 系? ： VR = S ( 1) l = —— —丁 ■ ■ ■一口 厂— ? s 式 中 ： E 为弹性 模量 ； v 为泊松 比； lD为密度 ． 对 于层 状介质 ， 各层 介质参数 随深度 而变化 ， 故 瑞利波 波速 '／ 3 随频率而变 化 ， 即为频 散波 ， 波 速 '／ 3R 随频率变 化的 曲线 即为频散 曲线 ． 不 同频率 的瑞 利 波具有不 同的波长 ， 其平 均速 度就 反 映不 同深度 范 围内的介 质性质 ， 故 可 以通过 频散 曲线 来 反演地 下 介质 的剪切波速度 ， 反映地下 介质 的结构和性质 ． 1． 2关于频散 曲线的计算 瞬态瑞利波在层状介 质及其它 复杂介质 中有较 明显 的频散特性 ． 1950 年 ， ThomsonL 2 J首次应 用矩阵方 法在假设层 面两侧 的应 变连续 的条 件下得 出弹性 波 在水平多层介质半无 限大空 间体 内传播 的理 论频散 曲线 ． Haskell[3 3对 T h omson 的方法进行了修正 ， 补充 了 层面两侧的位移连续条件， 但是因指数项的存在还是 不能 避 免 有 效 数 字 的 损 失 ． 随 后 ， Knopof f ， Dunkin， Waston 等建议 了一些方法 ， 在一定程度上解决 了这个 问题 ， 但都不便在计算机上实现 ． 为解决这一 问题 ， 陈 云敏[ 、 任青 文L5 J 、 林 维正[ ] 等对特 征 曲线 的计算 进 行 了研究 ， 但是在如何计算 多阶行列式 以及如何保证 数值计算稳定性 方面仍 没有得 到较好 的解决 ． 目前 ， 尚需进一步探讨和完善的问题如下 ： a． 瑞 利波频散 曲线 的理论 计算 ． 在 大多数频 散 曲线 的计算 方法 中 ， 由于传递矩 阵 各元 素 的量纲 不 同 ， 计算 过程 中可能 出现复值 ， 直接影 响计算 的稳定 性 ． 而且很多方 法都 是基 于层 状介 质 中 的平 面瑞 利 基金项 目： 水利部科技创新基金资助项 目(SCX2000． 56) 作者 简介 ： 邱 颖( 1977 一 ) ， 女 ， 安 徽蚌 埠人 ， 博 士研究 生 ， 主要从 事工 程结 构无损 检测 研究 66· · 维普资讯 http://www.cqvip.com

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