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瞬态瑞雷面波法在西安地裂缝勘探中的应用研究

高铎文  
【摘要】: 目前西安已有14条地裂缝,西安地裂缝对西安城市建设和经济发展产生了巨大的破坏和阻碍。对西安地裂缝的勘探和研究,有助于查明地裂缝准确位置,指导城市规划,最大限度减少地裂缝造成的损失。 从1887年Rayleigh首先发现瑞雷面波的存在至今,瑞雷面波法已经成为了一种新型方法广泛应用于岩土及浅层地质勘察等领域中,相比传统浅层地震勘探方法及钻探方法,瑞雷波法有着方便、快捷、经济和准确等优点。 本文绪论部分主要阐述了论文的选题目的、研究意义等。第二章理论基础部分主要对物质的弹性常数做了介绍,并从地震波动力学出发,对瑞雷面波的产生和传播及特性等做了理论阐述。第三章正演部分,介绍了快速knoppof算法和等效半空间法两种正演方法,通过西安地裂缝实际研究资料,建立符合西安地裂缝实际的地层模型,并实现两种方法对不同地裂缝形态模型的正演计算。第四章反演部分,介绍遗传算法和等效半空间法相结合的反演方法,并用正演模型进行了对比分析。第五章为现场实验,运用瑞雷面波法,在西安市长安区上塔坡村的清凉山f_(14)地裂缝处采集了实际资料,通过对实际资料分析处理,得到了与场地实际地层吻合的结果。 本文首次将瑞雷面波法应用于西安地裂缝勘探中,通过上述研究工作,得出以下研究成果: 1.快速knoppof算法和等效半空间法能够比较准确的正演出地层的频散曲线,相比快速knoppof算法,等效半空间法的显著优点是计算速度快;遗传算法与等效半空间法相结合进行反演,能够得到准确的反演结果; 2.瞬态面波法在能够准确反演古土壤地层的埋深和厚度;利用以古土壤层作为标志层这一西安地裂缝勘察标准,瞬态瑞雷面波方法可以辅助或替代钻探方法,确定西安地裂缝的位置和产状; 3.如果相关反演参数合适,瞬态瑞雷面波方法可得到准确的剪切波速值,为岩土工程的原位测试和场地划分提供可靠依据。


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