第三讲地震波案例
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北京大学通选课地震概论第三章PPT课件
作者：赵克常
第三章 地震波传播理论
2012
地震概论
一、射线理论
在研究问题的尺度远大于地震波波长的情况下，可将地震波 传播当作射线来处理，从而使复杂的波动问题简化成为射线问题。 地震射线问题这和几何光学很相似。所谓地震射线，就是地震波 传播时，波阵面法线的轨迹，也即是震动由一点传播到另一点所 经过的途径。
2012
地震概论
费尔马原理 （Fermat’s Principle）
光学中的Fermat定理：
“光在介质中传播的路径为走时（traveltime)最小的路径”
地震学中的Fermat定理：
地震波在介质中传播的路径为走时最小的路
径.
作者：赵克常
第三章 地震波传播理论
2012
地震概论
地震学中的Fermat定理不是永远成立， 是高频情况下地震波波动方程的渐近解。
作者：赵克常
第三章 地震波传播理论
2012
地震概论
设震动由A点出发，沿途径s传播到B，传播速度是 v(x, y,z) 所用的时间是t，则费马原理就是
t Bds0 Av
δ是变分。根据这个原理，若A和B各在一个分界面的两边或 一边，就立刻得到斯涅耳的折射或反射定律。
作者：赵克常
第三章 地震波传播理论
地震概论
第三章 地震波传播理论
第一节 地震波传播的基本概念 第二节 地震波传播的基本理论 第三节 体波各种震相和走时表
作者：赵克常
第三章 地震波传播理论
2012
地震概论
第一节 地震波传播的基本概念
一、地球介质和弹性波 • 地震波是地下传播的震动，必然与岩石的
弹性有关，一般都假定岩石是一种完全弹 性体。 • 在一般的地震波计算中，地球介质可以做 为各向同性的完全弹性体来对待。
地震波ppt课件
随着科技的不断进步，将发展更加先进的地震波观测技术和数据处理方 法，提高地震波研究的精度和可靠性。
未来地震波研究将更加注重应用实践，将研究成果应用于实际的地震监 测、预警和抗震减灾工作中，为人类创造更加安全、稳定的生存环境。
海啸预警
在地震引起的海啸预警中，地震波发挥着重要作用。通过分析地震波数据，可以快速判断是否可能发 生海啸，并及时发布预警信息，减少灾害损失。
04
地震波的挑战与未来发 展
地震波数据解析的挑战
数据处理难度大
地震波数据量大、复杂度高，需要高效、准确的处理方法才能提 取有用的信息。
噪声干扰严重
地震波传播过程中容易受到各种噪声的干扰，如何有效去除噪声、 提取真实信号是一大挑战。
我们应该如何利用地震波为人类服务
建立和完善地震监测网络，提 高地震预警的准确性和时效性 ，为灾害防范提供有力支持。
利用地震波数据开展工程抗震 设计和评估，提高建筑物和基 础设施的抗震能力。
通过研究地震波揭示地球内部 结构和性质，推动地球科学的 发展和人类对地球的认识。
对未来地震波研究的展望
未来地震波研究将更加注重跨学科合作，综合运用物理学、数学、地质 学等多学科理论和方法，深入揭示地震波的传播规律和地球内部结构。
分辨率和精度要求高
地震波数据需要高分辨率和高精度的解析，才能准确描述地层结构 和地质构造。
地震波探测技术的未来发展
智能化数据处理
利用人工智能和机器学习技术， 实现地震波数据的自动识别、分
类和解析。
多源信息融合
将不同来源的地震波数据融合，提 高探测精度和分辨率，为地质勘探 和资源开发提供更准确的信息。
提高地热能利用率
通过地震波探测技术了解地热田 的热传导特性和地温场分布，为 地热能的合理利用和提高利用率
未来地震波研究将更加注重应用实践，将研究成果应用于实际的地震监 测、预警和抗震减灾工作中，为人类创造更加安全、稳定的生存环境。
海啸预警
在地震引起的海啸预警中，地震波发挥着重要作用。通过分析地震波数据，可以快速判断是否可能发 生海啸，并及时发布预警信息，减少灾害损失。
04
地震波的挑战与未来发 展
地震波数据解析的挑战
数据处理难度大
地震波数据量大、复杂度高，需要高效、准确的处理方法才能提 取有用的信息。
噪声干扰严重
地震波传播过程中容易受到各种噪声的干扰，如何有效去除噪声、 提取真实信号是一大挑战。
我们应该如何利用地震波为人类服务
建立和完善地震监测网络，提 高地震预警的准确性和时效性 ，为灾害防范提供有力支持。
利用地震波数据开展工程抗震 设计和评估，提高建筑物和基 础设施的抗震能力。
通过研究地震波揭示地球内部 结构和性质，推动地球科学的 发展和人类对地球的认识。
对未来地震波研究的展望
未来地震波研究将更加注重跨学科合作，综合运用物理学、数学、地质 学等多学科理论和方法，深入揭示地震波的传播规律和地球内部结构。
分辨率和精度要求高
地震波数据需要高分辨率和高精度的解析，才能准确描述地层结构 和地质构造。
地震波探测技术的未来发展
智能化数据处理
利用人工智能和机器学习技术， 实现地震波数据的自动识别、分
类和解析。
多源信息融合
将不同来源的地震波数据融合，提 高探测精度和分辨率，为地质勘探 和资源开发提供更准确的信息。
提高地热能利用率
通过地震波探测技术了解地热田 的热传导特性和地温场分布，为 地热能的合理利用和提高利用率
桥梁抗震 第三讲
综合影响系数Cz
梁桥桥墩顺桥向和横桥向水平地震荷载的一般公式
采用固定支座和活动支座的简支梁桥和连续梁桥，上部结构的重量顺桥向 产生的地震力主要由设置固定支座的桥墩承受，其余桥墩只承受摩擦力；横 桥向产生的地震力则由设置固定支座和活动支座的桥墩共同承受。桥墩顺桥 向和横桥向水平地震按下式计算，其计算简图如图8-3所示。
对于实体墩横桥向或多排桩基础上的桥墩：
n
Gt
Gi
X
2 1i
i0
δ——在顺桥向或横桥向作用于支座顶面或上部结构质量重心上单位水平力在该
点引起的水平位移(m/kN)。顺桥和横桥方向应分别计算。
6．采用板式橡胶支座的梁桥水平地震荷载
（1）单墩单梁模型
采用板式橡胶支座的多跨简支桥梁，当桥墩为刚性墩时，可以 按单墩单梁计算。
X1,0=1
G0
G1
X1i Gi Gi+1
Gn
H Hi
Xf
图8-3 结构计算简图
Eihp CiCz Kh 1 1X1iGi
式中：Eihp——作用于梁桥桥墩质点i的水平地震荷载（kN）；
Ci——重要性修正系数，查表采用；
Cz——综合影响系数，查表采用；
Kh——水平地震系数，基本烈度为7、8、9度时，分别取
Ehtp CiCz K h 1Gt
式中：Ehtp——作用于支座顶面处的水平地震荷载(kN)；
Gt——支座顶面处的换算质点重力(kN)； Gt Gsp Gcp Gp
Gsp——梁桥上部结构的重力。对于简支梁桥，计算地震荷载时为相应
于墩顶固定支座的一孔梁的重力（kN）；
Gcp——盖梁重力（kN）； Gp——墩身重力（kN）。对于扩大基础和沉井基础，为基础顶面以上
梁桥桥墩顺桥向和横桥向水平地震荷载的一般公式
采用固定支座和活动支座的简支梁桥和连续梁桥，上部结构的重量顺桥向 产生的地震力主要由设置固定支座的桥墩承受，其余桥墩只承受摩擦力；横 桥向产生的地震力则由设置固定支座和活动支座的桥墩共同承受。桥墩顺桥 向和横桥向水平地震按下式计算，其计算简图如图8-3所示。
对于实体墩横桥向或多排桩基础上的桥墩：
n
Gt
Gi
X
2 1i
i0
δ——在顺桥向或横桥向作用于支座顶面或上部结构质量重心上单位水平力在该
点引起的水平位移(m/kN)。顺桥和横桥方向应分别计算。
6．采用板式橡胶支座的梁桥水平地震荷载
（1）单墩单梁模型
采用板式橡胶支座的多跨简支桥梁，当桥墩为刚性墩时，可以 按单墩单梁计算。
X1,0=1
G0
G1
X1i Gi Gi+1
Gn
H Hi
Xf
图8-3 结构计算简图
Eihp CiCz Kh 1 1X1iGi
式中：Eihp——作用于梁桥桥墩质点i的水平地震荷载（kN）；
Ci——重要性修正系数，查表采用；
Cz——综合影响系数，查表采用；
Kh——水平地震系数，基本烈度为7、8、9度时，分别取
Ehtp CiCz K h 1Gt
式中：Ehtp——作用于支座顶面处的水平地震荷载(kN)；
Gt——支座顶面处的换算质点重力(kN)； Gt Gsp Gcp Gp
Gsp——梁桥上部结构的重力。对于简支梁桥，计算地震荷载时为相应
于墩顶固定支座的一孔梁的重力（kN）；
Gcp——盖梁重力（kN）； Gp——墩身重力（kN）。对于扩大基础和沉井基础，为基础顶面以上
地震波的应用实例
地震波的应用实例
地震波的应用实例包括但不限于以下几种：
1. 地震预警：地震波的传播速度高于破坏性的S波，因此，在地震发生后，人们可以利用地震波的传播速度与S波之间的时间差进行预警，为人们提供采取应对措施的时间。
2. 油田开发：通过研究地震波在地下岩石中的传播规律，可以确定储层的岩性、物性及含气性，从而为油田开发提供决策支持。
3. 工程探伤：在土木工程中，常用地震CT对工程进行探伤，以检测混凝土构件是否存在振捣不实、存有孔洞、出现蜂窝等问题，从而给隧道、桥梁等结构体带来质量隐患。
此外，地震波还可以用于地球科学研究、考古研究等领域。
高一地理《地震、火山和泥石流》教案：地震波的传播与损毁特征
地震、火山和泥石流是地球上常见的自然灾害，也是地球科学中的重要研究领域。
在高一的地理课程中，我们将主要学习地震、火山和泥石流这三种自然灾害的形成原理、发生规律、灾害特征及其对人类产生的影响。
本教案主要介绍地震波的传播与损毁特征。
一、地震波的传播特征地震是地球内部的弹性波在地壳中传播所引起的一种自然现象。
地震波是地震产生的能量在地球内部向四面八方传播所产生的波动现象，主要分为纵波和横波两种。
1.纵波传播纵波是在地震波传播中最先到达观测站的波，速度为横波速度的1.73倍，也是地震波中传播范围最广的一种波。
在地壳中，纵波是沿垂直方向传播的，传播时地面会上下起伏，使得地面产生一种类似弹簧的振动。
2.横波传播横波是地震波传播中第二个到达的波，传播速度比纵波要慢一些，一般为纵波速度的0.62倍。
在地壳中，横波是沿着地震波的传播方向，使地面上下左右摇晃，使地表有水平性的位移。
3.表面波传播表面波是在地震波传播的最后到达观测站的波，它是由地震波向上传播，进入地表后产生的。
表面波在地球表面扩散，会导致地面的敲击、滑动、翻转等变形，通常表现为山丘状波形，会对建筑物和土壤产生更大的破坏。
二、地震波的损毁特征地震波的传播过程中，会给地球表面的建筑物和人们的生命财产造成巨大的破坏。
在地震发生的瞬间，地震波的能量会对物体施加巨大的压力和拉伸力，直接导致房屋的倒塌、桥梁的断裂、电线杆的倒伏等情况的发生。
1.建筑物的损毁地震波的能量会使建筑物发生振动，如果建筑物没有采取一些有效的防护措施，地震波就会使建筑物倒塌或者发生严重的损坏。
主要工业城市和人口密集地区，建筑物的损坏率很高，使得地震对社会的影响非常大。
2.地质环境的变化地震波对地质环境的影响也是很大的，它会导致山体滑坡、崩塌，使石柱石桥倒塌，河道被填平，还会引发火山爆发、地震海啸等自然灾害，这些灾害不仅会造成严重的人员和经济损失，而且还会给环境带来严重的污染。
3.人类生命的危险地震波对人类生命安全的威胁是很大的。
第三讲横波勘探讲解
传播旳方向相互垂直旳横波，其传播速度为
一、基本原理
1．纵波、横涉及转换波旳特点 又有两种横波： 一种是在射线平面以内传播旳SH横波，
一、基本原理
1．纵波、横涉及转换波旳特点
另一种是垂直于射线平面旳SV横波。 这两种横波偶合在一起，所以横波具有极化性。
一、基本原理
1．纵波、横涉及转换波旳特点 （3）转换波：当存在一种半无限弹性介质旳分界
一、基本原理
横波双折射特点：
（a）EDA介质中弹性波地面地震统计模拟：
一、基本原理
横波双折射特点：
（b）EDA介质中弹性波VSP统计模拟 第一层是各向同性介质，第二层是各向异性介质， 第三层是各向同性介质.
一、基本原理
小结：横波特点
（1） 垂直面内极化旳SV波 在界面上有二次波型转换
（2） 水平面内极化旳SH波 在界面上没有波型转换，也称自生波。
(1)最小炮检距。因为转换波在近炮检距旳反射能 量较弱，一般以为偏移距(最小炮距)应该加大。但是 考虑到要接受纵波反射时，偏移距不宜过大，一般 仍采用纵波观察系统所设计旳偏移距。
二、横波旳野外观察
4. 观察系统
(2)最大炮检距。最大炮检距旳选用一般与目旳层 旳深度、目旳层旳转换波反射系数有关。因为转换 波在大入射角时才会有足够旳能量，所以，一般情 况下，最大炮检距要比纵波勘探旳最大炮检距大。
横波勘探
一、基本原理 二、资料采集 三、资料处理 四、资料应用 五、思索题参照答案
一、基本原理
1．纵波、横涉及转换波旳特点 （1）纵波：从地震波动力学中已知，地震波在弹
性介质中会产生两种波，一种是在介质中质点振动 方向与波旳传播方向一致旳纵波，
其传播速度
一、基本原理
一、基本原理
1．纵波、横涉及转换波旳特点 又有两种横波： 一种是在射线平面以内传播旳SH横波，
一、基本原理
1．纵波、横涉及转换波旳特点
另一种是垂直于射线平面旳SV横波。 这两种横波偶合在一起，所以横波具有极化性。
一、基本原理
1．纵波、横涉及转换波旳特点 （3）转换波：当存在一种半无限弹性介质旳分界
一、基本原理
横波双折射特点：
（a）EDA介质中弹性波地面地震统计模拟：
一、基本原理
横波双折射特点：
（b）EDA介质中弹性波VSP统计模拟 第一层是各向同性介质，第二层是各向异性介质， 第三层是各向同性介质.
一、基本原理
小结：横波特点
（1） 垂直面内极化旳SV波 在界面上有二次波型转换
（2） 水平面内极化旳SH波 在界面上没有波型转换，也称自生波。
(1)最小炮检距。因为转换波在近炮检距旳反射能 量较弱，一般以为偏移距(最小炮距)应该加大。但是 考虑到要接受纵波反射时，偏移距不宜过大，一般 仍采用纵波观察系统所设计旳偏移距。
二、横波旳野外观察
4. 观察系统
(2)最大炮检距。最大炮检距旳选用一般与目旳层 旳深度、目旳层旳转换波反射系数有关。因为转换 波在大入射角时才会有足够旳能量，所以，一般情 况下，最大炮检距要比纵波勘探旳最大炮检距大。
横波勘探
一、基本原理 二、资料采集 三、资料处理 四、资料应用 五、思索题参照答案
一、基本原理
1．纵波、横涉及转换波旳特点 （1）纵波：从地震波动力学中已知，地震波在弹
性介质中会产生两种波，一种是在介质中质点振动 方向与波旳传播方向一致旳纵波，
其传播速度
一、基本原理
6.2地质灾害地震优秀教学案例高中地理人教版必修一
6.2地质灾害地震优秀教学案例高中地理人教版必修一
一、案例背景
本次教学案例以高中地理人教版必修一“地质灾害地震”为主题，旨在通过实地案例分析，让学生深入了解地震的成因、影响以及应对措施，提高学生的地质灾害防范意识。课程设计紧密结合实际，以人性化的语言引导学生进入学习情境，激发学生的探究兴趣，培养其地理学科核心素养。
2.真实案例引入：通过播放地震发生时的真实视频或分享地震灾害的新闻报道，让学生身临其境地感受地震的恐怖和破坏力，引出本节课的主题。
3.地震逃生演练：组织学生进行地震逃生演练，让学生亲身体验地震的震动感，增强其对地震的认识和感受，引出本节课的学习目标。
（二）讲授新知
1.地震基本概念：讲解地震的定义、类型及其成因，让学生了解地震的基本知识。
5.教学策略：采用情景创设、问题导向、小组合作等教学策略，激发学生的学习兴趣，引导学生主动探究，提高学生的地理核心素养。
课程开始前，学生已掌握了地球内部结构、板块运动等基础知识。在此基础上，我通过引入地震案例，使学生能够将理论知识与实际灾害联系起来，深化对地质灾害的认识。在案例分析过程中，我将引导学生运用地理观察、分析、推理等方法，探讨地震的成因、预测及其对人类和环境的影响。
此外，课程还将重点介绍地震的监测、预警和应对措施，以提高学生的灾害防范能力。在教学过程中，我将注重培养学生的团队协作和沟通能力，使其在应对地质灾害时能更好地与他人合作，共同减轻灾害损失。
2.课堂小结：教师对本节课的内容进行简要回顾，强调重点知识点，提醒学生注意地震防范，鼓励学生在日常生活中关注地震相关信息。
3.学生反馈：鼓励学生提出自己在学习过程中遇到的问题和困惑，教师进行解答和指导，帮助学生提高学习效果。
五、案例亮点
1.实践性：通过实地考察、案例分析等教学活动，让学生亲身参与地震相关知识的探究，培养其地理实践能力。
一、案例背景
本次教学案例以高中地理人教版必修一“地质灾害地震”为主题，旨在通过实地案例分析，让学生深入了解地震的成因、影响以及应对措施，提高学生的地质灾害防范意识。课程设计紧密结合实际，以人性化的语言引导学生进入学习情境，激发学生的探究兴趣，培养其地理学科核心素养。
2.真实案例引入：通过播放地震发生时的真实视频或分享地震灾害的新闻报道，让学生身临其境地感受地震的恐怖和破坏力，引出本节课的主题。
3.地震逃生演练：组织学生进行地震逃生演练，让学生亲身体验地震的震动感，增强其对地震的认识和感受，引出本节课的学习目标。
（二）讲授新知
1.地震基本概念：讲解地震的定义、类型及其成因，让学生了解地震的基本知识。
5.教学策略：采用情景创设、问题导向、小组合作等教学策略，激发学生的学习兴趣，引导学生主动探究，提高学生的地理核心素养。
课程开始前，学生已掌握了地球内部结构、板块运动等基础知识。在此基础上，我通过引入地震案例，使学生能够将理论知识与实际灾害联系起来，深化对地质灾害的认识。在案例分析过程中，我将引导学生运用地理观察、分析、推理等方法，探讨地震的成因、预测及其对人类和环境的影响。
此外，课程还将重点介绍地震的监测、预警和应对措施，以提高学生的灾害防范能力。在教学过程中，我将注重培养学生的团队协作和沟通能力，使其在应对地质灾害时能更好地与他人合作，共同减轻灾害损失。
2.课堂小结：教师对本节课的内容进行简要回顾，强调重点知识点，提醒学生注意地震防范，鼓励学生在日常生活中关注地震相关信息。
3.学生反馈：鼓励学生提出自己在学习过程中遇到的问题和困惑，教师进行解答和指导，帮助学生提高学习效果。
五、案例亮点
1.实践性：通过实地考察、案例分析等教学活动，让学生亲身参与地震相关知识的探究，培养其地理实践能力。
第三讲 抗震设防水准与性能水准
混凝土本构模型介绍 试验研究 试验影响因素分析 机动时间3 提交论文
绪论
专题1：基于性能 的抗震设计理论
专题2：连续倒 塌设计理论
专题3：钢-混 凝土组合结构
1. 什么是现代 建筑？ 2. 现代建筑面 临的问题 3. 本课程的主 要内容 4. 教学计划和 考评
1. 2. 3. 4.
理论背景 抗震设防水准 性能水准 设计方法
性能水准：
指结构在某一特定设防地震等级下预期破坏的最大程度。
性能抗震 设计理论
基于性能的抗震设计方法：
包含传统的基于力的抗震设计方法和基于位移的抗震设计 方法。
1.结构的地震设防水准
指工程设计中如何根据客观的设防环境和已定的设防目标，并考虑具体的社会经 济条件来确定采用怎样的设防参数，或者说，应该选择多大强度的地震作为防御 的对象.
二级
三级 四级
主干道上的高架桥
次干道上的高架桥 支路上的高架桥
TL
30
不同设计基准期的设防地震相当于50年内的超越概率 重要性类别 设防水准 一级 二级 三级 39% 46% 63% 内超越概率63% 29% 35% 50% 内超越概率50% 5.1% 6.4% 10% 内超越概率10% 2.5% 3.2% 5% 内超越概率5% 1.0% 1.3% 2% 内超越概率2%
SEAOC Vision 2000建议的多级地震设防水准
地震发生频度 多遇 偶遇 罕遇 稀罕 极稀罕 地震设防水准 水准1 水准2 水准3 水准4 水准5 重现期/a 43 72 475 970 2475 超越概率 30a内50% 50a内50% 50a内10%
50a内5%或100a内 10%
50a内2%
重要性等级路线等级设计基准期使用年限年一级快速路上的高架桥100二级主干道上的高架桥80三级次干道上的高架桥50四级支路上的高架桥30丌同重要性城市高架桥分类设防水准重要性类别一级二级三级四级内超越概率6339466381内超越概率5029355069内超越概率1051641016内超越概率52532582内超越概率21013233tltltl不同设计基准期的设防地震相当于50年内的超越概率多少个抗震设防等级合适
绪论
专题1：基于性能 的抗震设计理论
专题2：连续倒 塌设计理论
专题3：钢-混 凝土组合结构
1. 什么是现代 建筑？ 2. 现代建筑面 临的问题 3. 本课程的主 要内容 4. 教学计划和 考评
1. 2. 3. 4.
理论背景 抗震设防水准 性能水准 设计方法
性能水准：
指结构在某一特定设防地震等级下预期破坏的最大程度。
性能抗震 设计理论
基于性能的抗震设计方法：
包含传统的基于力的抗震设计方法和基于位移的抗震设计 方法。
1.结构的地震设防水准
指工程设计中如何根据客观的设防环境和已定的设防目标，并考虑具体的社会经 济条件来确定采用怎样的设防参数，或者说，应该选择多大强度的地震作为防御 的对象.
二级
三级 四级
主干道上的高架桥
次干道上的高架桥 支路上的高架桥
TL
30
不同设计基准期的设防地震相当于50年内的超越概率 重要性类别 设防水准 一级 二级 三级 39% 46% 63% 内超越概率63% 29% 35% 50% 内超越概率50% 5.1% 6.4% 10% 内超越概率10% 2.5% 3.2% 5% 内超越概率5% 1.0% 1.3% 2% 内超越概率2%
SEAOC Vision 2000建议的多级地震设防水准
地震发生频度 多遇 偶遇 罕遇 稀罕 极稀罕 地震设防水准 水准1 水准2 水准3 水准4 水准5 重现期/a 43 72 475 970 2475 超越概率 30a内50% 50a内50% 50a内10%
50a内5%或100a内 10%
50a内2%
重要性等级路线等级设计基准期使用年限年一级快速路上的高架桥100二级主干道上的高架桥80三级次干道上的高架桥50四级支路上的高架桥30丌同重要性城市高架桥分类设防水准重要性类别一级二级三级四级内超越概率6339466381内超越概率5029355069内超越概率1051641016内超越概率52532582内超越概率21013233tltltl不同设计基准期的设防地震相当于50年内的超越概率多少个抗震设防等级合适
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• P波和S波统称体波。P波波 速大于S波波速
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S波的偏振状态
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地震波
断层破裂激发地震波，引起地震动。 地震波是地震学和工程地震学研究的基 本现象。主要依据地震波的观测和分析， 人类了解了地球内部构造并确定地震发 生位置和地震震级；基于强地震动的观 测和研究，得以确定工程结构的地震动 输入。
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体波的反射和折射：波形转换
波形转换：当地震波入射到地球内某一岩石界面时，例
如P波以某个角度斜入射向界面时，它不但产生反射的P波 和折射的P波，还要产生反射的SV波和折射的SV波，因为 界面岩石不仅受挤压，还受剪切。波传播至界面处产生的 波型变化，称为波型转换。
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波长λ和周期T
正弦波两个相邻波峰间
的距离称为波长λ, 行进这一
距离所需时间称为周期 T；亦 即质点振动完成一个循回所经 历的时间。
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地ier）力的平衡方程和振动方程 1828年 泊松（Simeon-Denis Poisson）纵波和横波 1839年 格林（G.Green）应变能函数，弹性波的反
射和折射 1887年 瑞利（L.Rayleigh）弹性面波 1892-1903 洛夫（A.E.H.Love）发展面波理论 1904年 兰姆（mb）层状介质中地震波传播的
第二章地震及地震波
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2.2 地震波
➢ 波的特点 ➢ 地震波的特点 ➢ 波形转换 ➢ 斯奈尔定律 ➢ 面波的特点 ➢ 频散现象 ➢ 地震波序列：震相
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波动
介质质点围绕平 衡位置做往复运动， 一个质点的振动将带 动相邻质点振动，振 动随之向远端传播， 形成了波。波动方程 描述介质各质点在不 同时刻的状态，振动 方程则描述某个（或 某些）质点在不同时 刻的状态。
波的干涉
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波的绕射（衍射）
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2020/3/11
地震波
• 地震波 是照亮 地球内 部的一 盏明灯
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体波的反射和折射
斯奈尔定律
vp1 vp1 vp2 vsv1 vsv2
sin sin sin sin sin
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已知：Sv波入射角a=30 求：P波的折射角b1 Sv波的临界入射角
频率和圆频率
周期的倒数 f=1/T 称 为频率；单位为赫兹，表示 在单位时间内完成的振动循 环次数。
圆频率 2 f
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波速V、视波速C和波数k
• 波速V取决于波动传播介质的力学特性（密 度和弹性模量等）。
基本理论。
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P波和S波
• P波又称初波，亦称纵波或 胀缩波，其质点运动发生在 沿波动传播方向的直线上。
• S波又称次波，亦称横波、 剪切波、旋转波或畸变波， 是一种偏振波，其质点运动 发生在垂直于传播方向的平 面内；当质点运动处于水平 面内时，称为SH波，当质 点运动处于竖直面内时，称 为SV波。
解：4/Sin30=5/Sin(b1) b1=38.7 临界角a1(P波折射角为90） 4/Sin(a1)=5/Sin90 a1=53.1 临界角a2(P波反射角为90） 4/Sin(a2)=6/Sin90 a2=41.8
作业：求P波反射角c1和Sv波折射角b
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象；能量汇集形成驻波 • 弹性波在传播过程中遇到障碍物边缘或孔洞时
将发生弯折现象，称为波的绕射（衍射）； • 某些波具有偏振现象，既传播介质质点的振动
发生在垂直于传播方向的平面内 • 波在传播过程中会有幅值衰减的现象。
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• 观察或测量波动时往往并不 沿着波动的传播方向，这时
观测到的波速称为视波速。
• 波数k也是常用的描述波动的参数，定义为
2π
长度中所包含的波长λ的个数。
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波动基本性质
• 波在传播介质的界面上能产生反射和折射 • 弹性波叠加时遵守波的叠加原理 • 两束或两束以上的同频波叠加时能产生干涉现
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界面波
波动入射至界面，还会发生更复杂的
转换现象。例如，当折射波或反射波的波 速大于入射波波速时，折射角或反射角将 大于入射角，90°的折射角或反射角对应 的入射角称为临界入射角。当入射角大于 临界入射角时，将生成沿界面传播的能量 集中于界面附近的非均匀平面波，称为界 面波，地震学和地震工程学中称其为面波。 地震面波有瑞利波、拉夫波和斯通利波三 种。
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S波的偏振状态
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地震波
断层破裂激发地震波，引起地震动。 地震波是地震学和工程地震学研究的基 本现象。主要依据地震波的观测和分析， 人类了解了地球内部构造并确定地震发 生位置和地震震级；基于强地震动的观 测和研究，得以确定工程结构的地震动 输入。
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体波的反射和折射：波形转换
波形转换：当地震波入射到地球内某一岩石界面时，例
如P波以某个角度斜入射向界面时，它不但产生反射的P波 和折射的P波，还要产生反射的SV波和折射的SV波，因为 界面岩石不仅受挤压，还受剪切。波传播至界面处产生的 波型变化，称为波型转换。
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波长λ和周期T
正弦波两个相邻波峰间
的距离称为波长λ, 行进这一
距离所需时间称为周期 T；亦 即质点振动完成一个循回所经 历的时间。
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地ier）力的平衡方程和振动方程 1828年 泊松（Simeon-Denis Poisson）纵波和横波 1839年 格林（G.Green）应变能函数，弹性波的反
射和折射 1887年 瑞利（L.Rayleigh）弹性面波 1892-1903 洛夫（A.E.H.Love）发展面波理论 1904年 兰姆（mb）层状介质中地震波传播的
第二章地震及地震波
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2.2 地震波
➢ 波的特点 ➢ 地震波的特点 ➢ 波形转换 ➢ 斯奈尔定律 ➢ 面波的特点 ➢ 频散现象 ➢ 地震波序列：震相
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波动
介质质点围绕平 衡位置做往复运动， 一个质点的振动将带 动相邻质点振动，振 动随之向远端传播， 形成了波。波动方程 描述介质各质点在不 同时刻的状态，振动 方程则描述某个（或 某些）质点在不同时 刻的状态。
波的干涉
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波的绕射（衍射）
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地震波
• 地震波 是照亮 地球内 部的一 盏明灯
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体波的反射和折射
斯奈尔定律
vp1 vp1 vp2 vsv1 vsv2
sin sin sin sin sin
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已知：Sv波入射角a=30 求：P波的折射角b1 Sv波的临界入射角
频率和圆频率
周期的倒数 f=1/T 称 为频率；单位为赫兹，表示 在单位时间内完成的振动循 环次数。
圆频率 2 f
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波速V、视波速C和波数k
• 波速V取决于波动传播介质的力学特性（密 度和弹性模量等）。
基本理论。
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P波和S波
• P波又称初波，亦称纵波或 胀缩波，其质点运动发生在 沿波动传播方向的直线上。
• S波又称次波，亦称横波、 剪切波、旋转波或畸变波， 是一种偏振波，其质点运动 发生在垂直于传播方向的平 面内；当质点运动处于水平 面内时，称为SH波，当质 点运动处于竖直面内时，称 为SV波。
解：4/Sin30=5/Sin(b1) b1=38.7 临界角a1(P波折射角为90） 4/Sin(a1)=5/Sin90 a1=53.1 临界角a2(P波反射角为90） 4/Sin(a2)=6/Sin90 a2=41.8
作业：求P波反射角c1和Sv波折射角b
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象；能量汇集形成驻波 • 弹性波在传播过程中遇到障碍物边缘或孔洞时
将发生弯折现象，称为波的绕射（衍射）； • 某些波具有偏振现象，既传播介质质点的振动
发生在垂直于传播方向的平面内 • 波在传播过程中会有幅值衰减的现象。
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• 观察或测量波动时往往并不 沿着波动的传播方向，这时
观测到的波速称为视波速。
• 波数k也是常用的描述波动的参数，定义为
2π
长度中所包含的波长λ的个数。
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波动基本性质
• 波在传播介质的界面上能产生反射和折射 • 弹性波叠加时遵守波的叠加原理 • 两束或两束以上的同频波叠加时能产生干涉现
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界面波
波动入射至界面，还会发生更复杂的
转换现象。例如，当折射波或反射波的波 速大于入射波波速时，折射角或反射角将 大于入射角，90°的折射角或反射角对应 的入射角称为临界入射角。当入射角大于 临界入射角时，将生成沿界面传播的能量 集中于界面附近的非均匀平面波，称为界 面波，地震学和地震工程学中称其为面波。 地震面波有瑞利波、拉夫波和斯通利波三 种。