地震波场中瑞雷波研究及在工程建设中应用

论文摘要

尽管瑞雷波频散特征很早就已被人们认识并作为一种物探手段在解决地质问题中取得了很多成果,但是对岩土工程问题进行较精细的、较定量的综合评价分析,却存在着许多问题亟待解决。本论文主要对瞬态多道瑞雷波技术在岩土工程勘察和地基场地特征评价等方面的应用进行了专门试验和分析,对瑞雷波的数据采集和测试、频散曲线的工程解译、高阶模瑞雷波对频散特征的影响和评价等测试技术和层状介质频散曲线的理论计算和反演等方面进行了系统研究和总结。本文系统地对瑞雷波测试技术进行理论和应用相结合的综合研究,系统地讨论数据采集参数的优化组合设计原则并提出了数据采集、处理和解译应用的流程;运用快速标量传递算法计算多模频散曲线并应用拟牛顿法反演计算最大模频散曲线的剪切波速度结构,为瑞雷波频散曲线的快速有效的反演开辟新的方法和途径;深入讨论基阶模和高阶模瑞雷波的形成以及识别和分离方法,提出采用复合模或最大模频散曲线进行地层反演计算,讨论了频散曲线“之”字形特征及其工程应用;深入地讨论了瑞雷波频散曲线计算和反演结果的可靠性的影响因素,为有效地提高瑞雷波测试和分析精度提供参考;分析和讨论地层结构的不均匀性对瑞雷波传播特征以及频散曲线的影响及其表现特征,分析总结了大量的工程实例,为扩大瑞雷波技术的应用领域提供必要的依据。

论文目录

• 提要
• 第1章 前言
• 1.1 瑞雷波理论研究进展
• 1.2 瑞雷波应用技术研究进展
• 1.2.1 数据采集技术
• 1.2.2 数据处理技术
• 1.2.3 频散曲线的反演计算和解译
• 第2章 瑞雷波勘探的基本原理
• 2.1 瑞雷波传播的基本特点
• 2.1.1 瑞雷波质点传播特征
• 2.1.2 瑞雷波能量衰减特征
• 2.1.3 瑞雷波在均匀各向同性弹性介质中传播特征
• 2.1.4 层状介质中瑞雷波传播特征
• 2.2 瑞雷波多模频散曲线的正演算法
• 2.3 瑞雷波频散曲线反演方法
• 2.4 瑞雷波各模式的能量计算
• 第3章 瑞雷波数据处理技术研究
• 3.1 瑞雷波勘探方法
• 3.2 瑞雷波的时域信号的分析
• 3.3 频率－波数域变换和瑞雷波模态识别及有效频散曲线计算
• 3.4 瑞雷波测试结果的可靠性分析和评价
• 3.4.1 瑞雷波的正确识别和提取
• 3.4.2 高阶模对瑞雷波频散特征的影响
• 3.4.3 频散点的分布对反演计算结果的影响
• 3.4.4 初始分层模型对反演计算结果的影响
• 3.5 非均匀地层的瑞雷波测试和解释技术研究
• 3.5.1 不均匀性地层的瑞雷波传播和频散特征
• 3.5.2 地层产状变化的瑞雷波频散特征
• 3.5.3 地下障碍物的瑞雷波频散特征
• 3.6 对瑞雷波频散曲线基阶模的研究
• 3.6.1 瑞雷波频散曲綫基阶模的正演
• 3.6.2 瑞雷波频散曲綫基阶模的反演模拟
• 3.6.3 实测曲线基阶模的提取与反演
• 3.7 瑞雷波频散曲綫最大模的研究
• 3.7.1 瑞雷波频散曲綫最大模的正演
• 3.7.2 瑞雷波频散曲綫最大模的反演模拟
• 3.7.3 瑞雷波实测曲线最大模的提取与反演
• 第4章 瑞雷波技术在不同工程建设中的应用
• 4.1 瑞雷波应用条件分析与实验
• 4.1.1 瑞雷波勘探技术的基本前提
• 4.1.2 瑞雷波现场测试技术的研究
• 4.2 瑞雷波测试技术在岩土工程勘察中应用研究
• 4.2.1 应用分析中的基本理论公式
• 4.2.2 北京地区一般土层剪切波速的范围值
• 4.2.3 利用瑞雷波测试成果进行地质分层
• 4.2.4 利用瑞雷波测试结果反演地层剪切波速
• 4.2.5 含低速软弱夹层的地层组合的频散曲线特征及分析方法
• 4.3 瑞雷波测试技术在评估地基承载力中的应用
• 4.3.1 直接应用瑞雷波波速评估地基的质量
• 4.3.2 在时域曲线判读群速度评价地基均匀性
• 4.3.3 应用瑞雷波测试综合信息评价地基强度
• 4.4 工程实例
• 4.4.1 瑞雷波技术检测复合地基质量
• 4.4.2 应用瑞雷波技术辅助地质雷达对病害路段进行质量检测
• 第5章 结论和展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望和建议
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表的学术论文
• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT