復雜地層條件下瑞利波傳播特性的數值分析研究

1、 摘要 復雜地層條件下瑞利波傳播特性的 數值分析研究 學 科：巖土工程 作 者： 楊 生 簽名： 導 師：邵 生 俊 教授 簽名： 答辯日期：2006-3 摘 要 瞬態瑞利波法，與傳統方法相比具有測試技術簡單易行、無需鉆孔、淺層分辨率高以及高效經濟等優點。實踐證明，這種現場實測的結果可以應用于工程實際。然而，了解復雜地基土中瑞利波

2、的傳播規律，對于分析研究復雜地層介質結構具有指導性作用。因此，本文的研究目的在于探索現場瑞利波的測試結果與用有限元分析方法模擬沖擊荷載作用下地表面響應計算結果的一致性，以便用數值模擬方法來研究復雜地層的瑞利波頻散曲線特征，進而將頻散曲線的特征應用于實際復雜地層結構測試結果的分析研究中。 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實際地層進行定性判斷。本文以成層地基中瑞利波的傳播特性為基礎，用有限元方法模擬軸對稱條件下實際

3、場地中可能存在的地層結構，并通過計算得到的兩測點的豎向位移來分析成層地基瑞利波的傳播特性。據此復雜地層條件下瑞利波的傳播特性可以通過數值方法進行模擬，論文中得到了以下認識： （1） 通過數值方法可以得到成層地基中瑞利波的頻散特性， 對于上軟下硬地層， 瑞利波速度隨波長呈遞增趨勢；層狀介質各層厚度不同，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） 當地層出現軟弱夾層時波速明顯降低， 頻散曲線上出現拐點， 如果按 0

4、.8 個波長為測試深度，則能反映出軟弱夾層的埋深。 （3）當地層存在孔洞時，頻散曲線呈現“之”字形，出現鋸齒形狀，如按 1 個波長為測試深度，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構應針對具體情況區別對待，地層中存在軟弱夾層或孔洞時其深度的判別標準也不一樣。 最后，數值模擬計算與實測結果的比較，驗證了數值方法研究瑞利波特性的可行性，從而展示了數值方法研究更加復雜地層瑞利波的前景。同時，將進一步開展三維條件