地震波理论

地震勘探的一些基础知识.doc

接收条件received condition：指地震勘探中接收地震波的仪器的工作状态和条件。广义地说, 接收条件包括地震检波器的安置情况、组合个数与方式，以及地震仪的各种因素等。但通常将接收条件狭义地指地震检波器的安置情况。地震资料的质量与接收条件有密切关系。陆地工作中埋置检波器，海洋工作中使检波器处于水面下一定深度，都是为了避免风、浪等影响而改善接收条件。 界面速度interface velocity：指折射波沿折射界面滑行的速度。界面速度主要反映折射界面以下地层中岩石的物理性质。由于组成地层的岩石颗粒排列有方向性，通常界而速度大于层速度。界面速度可通过折射波测得。 加速度检波器accelerometer：即“压电地震检波器”。 激发条件excited condition：地震勘探中将震源种类、能最、周围介质的情况总称为激发条件。对于炸药震源来说，激发条件一般包括炸药量大小、药包形状，个数，分布方式及埋置岩性和沉放深度等。对于非炸药震源，激发条件则包括装置的种类、能量、参数选择及安置情况等。激发条件的选择是否适当，对地震勘探原始资料质量的影响很大。一般认为,陆地工作中, 风化层下的含水可塑性岩层是有利的激发条件，因此往往采用井中爆炸，在海洋工作小，主要是以减小气泡影响作为合适的激发条件。 海洋地震勘探marine seismic survey：是利用勘探船在海洋上进行地震勘探的方法°其特点是在水中激发，水中接收，激发，接收条件均一；可进行不停船的连续观测。震源多使用非炸药震源，接收常用压电地震检波器，工作时，将检波器及电缆拖曳于船后一定深度的海水中由于上述特点，使海洋地震勘探具有比陆地地震勘探高得多的生产效率，更需要用数字电子计算机处理资料。海洋地震勘探中常遇到一些特殊的干扰波，如鸣震和交混问响，以及与海底有关的底波干扰。海洋地震勘探的原理，使用的仪器，以及处理资料的方法都和陆地地震勘探基本相同。由于在大陆架地区发现大量的石汕和天然气，因此.海洋地震勘探有极为广阔的前景。 高频地震high frequency seismic survey：在水文地质、工程地质调杏和金属矿床勘探中，勘测深度只在儿米到儿百米之间，需要精细分层和精确地测定波的传播时间。为了提高仪器的分辨能力，要用专门的高频地震仪，记录震波的高频分量。高频地震仪的通频带?般在60-350周 /秒之间，专门测定岩石波速时需提高到500-600周/秒。为了压制低频干扰，仪器频率特性的低频一边应有较大的陡度。 干扰波noise：地震勘探中妨碍分辨有效波的振动都属于干扰波。干扰波大体上可分为两种：其中具有明显传播规律的称为规则干扰或干扰波，如声波、面波，多次波等等；没有明显传播规律性的振动称为随机干扰，或简称干扰，如微震等。抗干扰的问题是关系到地震勘探中提高勘探的质量和能力的极其重要的问题。因此，在野外工作和资料处理上采用多种措施，以提高有效波而压制干扰波。干扰波有时也是相对的概念，如在反射法中，折射波就常

第一章 地震波的运动学练习题

第一章地震波的运动学练习题 一、名词解释 1．反射波—— 2．透射波—— 3．滑行波—— 4．折射波—— 5．波前—— 6．射线—— 7．均匀介质—— 8．层状介质—— 9．振动图形和波剖面—— 10．同相轴和等相位面—— 11．时间场和等时面—— 12．地震视速度—— 二、填空题 1物体在作用下，弹性体____________所发生的________或________的变化，就叫做_____________形变。 2 物体在外力作用下发生了____________，若去掉外力以后，物体仍旧其受外力时的形状，这样的特性称为_________．这种物体称为____________。 3 弹性和塑性是物质具有两种互相____________的特性，自然界大多数物质都____________具有这两种特性，在外力作用下既产生____________形变，也产生____________形变。 4 弹性和塑性物体在外力作用下主要表现为____________形变或____________形变。这取决于物质本身的____________物质，作用其上的外力________作用力延续时间的_____________，变化快慢，以及物体所处____________、压力等外界条件。 5 地震波遇到岩层分界面时主要产生两种波是_________和________。 三、选择题 1. 连续介质中,常见的地震波传播速度与深度Z关系是 A)V=V o(1+βZ) B)V=V o(1+β+Z) C)V=V oβZ D)V=(1+2βZ)V o 2. 连续介质地震波射线为 A)直线B)曲射线C)双曲线D)抛物线 3. 费马原理认为,地震波沿 A)最大路径传播B)最小路径传播C)二次抛物线路径传播D)双曲线路径传播 4. 物理地震学认为,地震波是

地震波运动学理论

第二章地震波运动学理论 一、名词解释 1. 地震波运动学：研究在地震波传播过程中的地震波波前的空间位置与其传播时间的关系，即研究波的传播规律，以及这种时空关系与地下地质构造的关系。 2. 地震波动力学：研究地震波在传播过程中波形、振幅、频率、相位等特征的及其变化规律，以及这些变化规律与地下的地层结构，岩石性质及流体性质之间存在的联系。 3. 地震波：是一种在岩层中传播的，频率较低(与天然地震的频率相近)的波，弹性波在 岩层中传播的一种通俗说法。地震波由一个震源激发。 4. 地震子波：爆炸产生的是一个延续时间很短的尖脉冲，这一尖脉冲造成破坏圈、塑性带，最后使离震源较远的介质产生弹性形变，形成地震波，地震波向外传播一定距离后，波形逐渐稳定，成为一个具有2-3个相位（极值）、延续时间60-100毫秒的地震波，称为地震子波。地震子波看作组成一道地震记录的基本元素。 5.波前：振动刚开始与静止时的分界面，即刚要开始振动的那一时刻。 6.射线：是用来描述波的传播路线的一种表示。在一定条件下，认为波及其能量是沿着一条“路径”从波源传到所观测的一点P。这是一条假想的路径，也叫波线。射线总是与波阵面垂直，波动经过每一点都可以设想有这么一条波线。 7. 振动图和波剖面：某点振动随时间的变化的曲线称为振动曲线，也称振动图。地震勘探中，沿测线画出的波形曲线，也称波剖面。 8. 折射波：当入射波大于临界角时，出现滑行波和全反射。在分界面上的滑行波有另一种特性，即会影响第一界面，并激发新的波。在地震勘探中，由滑行波引起的波叫折射波，也叫做首波。入射波以临界角或大于临界角入射高速介质所产生的波 9.滑行波：由透射定律可知，如果V2>V1 ，即sinθ2 > sinθ1 ，θ2 > θ1。当θ1还没到90o时，θ2 到达90o，此时透射波在第二种介质中沿界面滑行，产生的波为滑行波。 10.同相轴和等相位面：同向轴是一组地震道上整齐排列的相位，表示一个新的地震波的到达，由地震记录上系统的相位或振幅变化表示。 11.地震视速度：当波的传播方向与观测方向不一致(夹角θ)时，观测到的速度并不是波前的真速度V，而是视速度Va。即波沿测线方向传播速度。 12 波阻抗：指的是介质(地层)的密度和波的速度的乘积(Zi=ρiVi，i为地层)，在声学中称为声阻抗，在地震学中称波阻抗。波的反射和透射与分界面两边介质的波阻抗有关。只有在Z1≠Z2的条件下，地震波才会发生反射，差别越大，反射也越强。 13.纵波：质点振动方向与波的传播方向一致，传播速度最快。又称压缩波、膨胀波、纵波或P-波。 14.横波：质点振动方向与波的传播方向垂直，速度比纵波慢，也称剪切波、旋转波、横波或S-波，速度小于纵波约0.7倍。横波分为SV和SH波两种形式。 15.体波：波在无穷大均匀介质(固体)中传播时有两种类型的波（纵波和横波），它们在介质的整个立体空间中传播，合称体波。 16共炮点反射道集：在同一炮点激发，不同接收点上接收的反射波记录，称为共炮点道集。在野外的数据采集原始记录中，常以这种记录形式。可分单边放炮和中间放炮。 17.面波：波在自由表面或岩体分界面上传播的一种类型的波。 18.纵测线和非纵测线：激发点与接收点在同一条直线上，这样的测线称为纵测线。用纵测线进行观测得到的时距曲线称为纵时距曲线。激发点不在测线上，用非纵测线进行观测得到的时距曲线称为非纵时距曲线。

有关地震和地震波的基本概念

教师启发学生活动

教学过程【导入新课】同刮风下雨一样，地震是一种自然 现象，这种自然现象与地球内部运动有关。地震 时，地面上下颠，左右晃，颠簸震撼，“如行舟于 江河大海之中”今天我们就共同来了解一下有关 地震和地震波的基本概念。 【讲授新课】 【板书】 一、震源，震中和震源深度 震源：地球内部发生地震的部位 震中：地面上正对震源的地方 震中分类：微观震中 宏观震中 【讲解】 平常所说的震中一般是指微观震中，是由地震仪 器记录到的震相确定的。宏观真震中是地震破坏 最严重的中心。因地壳结构的不均匀性，断裂错 动情况的差异性等原因，微观震中和宏观震中一 般是不一致的，但相去不远，一般相差10千米内。 【板书】 震源深度：从地面到震源的距离 震源深度分类：浅源地震 中源地震 深源地震 【讲述】 类别震源深震例 同学们共同阅读课本震源、震中 和震源深度，之后共同来学习 课题有关地震和地震波的基本概念课时 1 时间

教学内容震源，震中距和震源深度，纵波和横波，震中距，地震三要素，震级、烈度和等震线 教学目标 通过对地震基本知识的了解，让学生掌握有关地震的一些基本概念，并且让学生学到一些基本的地震常识。 德育目标了解灾难，学会在灾难中迅速逃生，急中生智教学重点震源，震中和震源深度 教学难点横波和纵波 板书设计一、震源，震中和震源深度 震源：地球内部发生地震的部位 震中：地面上正对震源的地方 震中分类：微观震中 宏观震中 二、纵波和横波 纵波：方向：与波的传播方向一致 传播地点：在地球内部传播 过程：在传播过程中，物质发生体积胀缩变化，传播速度较快。 横波：方向：震动方向与波传播的方向垂直 过程：物质发生剪切变形，体积不变 传播地点：只能通过固体传播，不能通过液体或气体传播，传播速度较慢。 三、震中距 类别地面现象 地方震100千米以内 近震100~1000千米 远震1000千米以外 四、地震三要素 地震发生的时间 地点 震级 五、震级、烈度和等震线 1、震级：地震本身能量的大小 2、烈度 3、震级与烈度的关系 4、等震线 教观察初中学生对于地震灾害的默写只是的理解和接受程度，决定自己的讲

地震勘探原理题库讲解

第一章地震波的运动学 第一节地震波的基本概念 第二节反射地震波的运动学 第三节地震折射波运动学 第二章地震波动力学的基本概念 第一节地震波的频谱分析 第二节地震波的能量分析 第三节影响地震波传播的地质因素 第四节地震记录的分辨率 第三章地震勘探野外数据的野外采集第一节野外工作方法 第二节地震勘探野外观测系统 第三节地震波的激发和接收 第四节检波器组合 第五节地震波速度的野外测定 第四章共中心点迭加法原理 第一节共中心点迭加法原理 第二节多次反射波的特点 第三节多次叠加的特性 第四节多次覆盖参数对迭加效果的影响及其选择原则第五节影响迭加效果的因素 第五章地震资料数字处理 第一节提高信噪比的数字滤波 第二节反滤波 第三节水平迭加 第四节偏移归位 第五节地震波的速度 第六章地震资料解释 第一节地震资料构造解释工作概述 第二节时间剖面的对比 第三节地震反射层位的地质解释 第四节各种地质现象在时间剖面上的特征和解释 第五节地震剖面解释中可能出现的假象

第六节反射界面空间位置的确定 第七节构造图、等厚图的绘制及地质解释 第八节水平切片的解释 一、名词解释 第一章地震波的运动学 1、波动（难度90区分度30） 2、波前（难度89区分度31） 3、波尾（难度89区 分度31） 4、波面（难度89区分度31） 5、等相面（80 、 33） 6、波阵面（81 、 34） 7、波线（70 、 33） 8、射线（72 、 40） 9、振动曲线（75 、 42） 10、波形曲线（76 、 44） 11、波剖面（65 、 46） 12、 子波（60 45）13、视速度（80 、 30） 14、射线平面（60 、 47） 15、运动学（70 、 55） 16、时距曲线（68、 40） 17、正常时差（60 、 45） 18、 动校正（60、 60） 19、几何地震学（70 、 35） 第二章地震波动力学的基本概念 1、动力学（70 、 40） 2、物理地震学（71、 35） 3、频谱（50 、 50） 4、波的发散（90 、 30） 5、波散（90 、 31） 6、频散（80、 35） 7、吸收（70 、 40 ） 8、纵向分辨率（60、40）9、垂向分辨率（60、40）10、横向分辨率（60、40）11、水平 分辨率（60、40）12、菲涅尔带（50、45） 13、主频（65、40） 第三章地震勘探野外数据的野外采集 1、规则干扰波（90、30） 2、不规则干扰波（90、30） 3、观测系统（80、35） 4、多次 覆盖（65、50） 5、共反射点道集（70、45） 6、检波器组合（90、30） 7、方向特性（75、30） 8、方向效应（90、30） 第四章共中心点迭加法原理 1、共中心点迭加（70、40） 2、水平迭加（60、40） 3、剩余时差（60、50） 第五章地震资料数字处理 1、偏移迭加（75、30） 2、平均速度（85、30） 3、均方根速度（80、30） 4、迭加 速度（70、40） 第六章地震资料解释 1、标准层（50、40） 2、绕射波（40、50） 3、剖面闭合（30、60） 4、三维地震（70、 30） 5、水平切片（45、60） 6、等厚图（65、40） 7、构造图（80、30） 二、填空题 第一章 1、振动在介质中的传播就是（）。（90、30） 2、在地震勘探中把入射线、过入射点的界面法线、（）三者所决定的平面称为（）。（70、50） 3、反射波振幅的大小决定于（），极性的正负决定于（），到达时间先后决定于（）。 （40、60） 4、倾斜界面共炮点反射波时距曲线形状（），极小点坐标（）。（70、40） 5、地震反射界面是指（）。（70、35） 6、折射波形成的条件（），盲区半径（）。（75、35） 7、射线总是（）波面。（70、40） 8、地面与地下反射界面都是平面，界面以上介质为均匀介质，则地面上纵直测线观测的反 射波时距曲线为（）。（65、40） 9、在V（Z）=V0+（1+βZ）连续介质中，反射界面深度为H，如果要观测到该界面的反射 波，那么入射波的最大穿透深度为（）。（30、50） 10、当地面和地下反射界面为平面时，共炮点反射波时距曲线极小点处的视速度为（）。（35、

结构抗震设计时程分地震波的选择

（1）设计用地震记录的选择和调整 用规范的确定性方法和地震危险性分析方法所确定的设计地震动参数，是选择天然地震加速度记录的依据。 (一)实际地震记录的选择方法 选择地震记录应考虑地震动三要素，即强度（峰值）、频谱和持续时间。对某一建筑的抗震设计，最好是选用该建筑所在场地曾经记录 到的地震加速度时间过程。但是，这种机会极少。为此，人们只能从现有的国内外常用的地震记录中去选择，尽可能挑选那些在震级、震中距和场地条件等方面都比较接近设计地震动参数的记录。他的文章给出了相应的地震数据的记录目录。 （二）实际地震记录的调整 1.强度调整。将地震记录的加速度值按适当的比例放大或缩小，使其峰值加速度等于事先所确定的设计地震加速度峰值。即令 其中a(为记录的加速度值为调整后的加速度值;A众为设计地震加速度峰值;。为记录的加速度峰值。这种调整只是针对原记录的强度进行的，基本上保留了实际地震记录的特征。也就是所说的（强度修正。将地震波的加速度峰值及所有的离散点都按比例放大或缩小以满足场地的烈度要求）

2.频率调整考虑到场地条件对地震地面运动的影响，原则上所选择的实际地震记录的富氏谱或功率谱的卓越周期乃至形状，应尽量与场地土相应的谱的特性一致。如果不一致，可以调整实际地震记录的时间步长，即将记录的时间轴“拉长”或“缩短”，以改变其卓越周期而加速度值不变也可以用数字滤波的方法滤去某些频率成分，改变谱的形状。另外，为了在计算中得到结构的最大反应，也可以根据建筑结构基本自振周期，调整实际地震记录的卓越周期，使二者接近。这种调整的结果，改变了实际地震记录的频率结构，从物理意义上分析是不合理的。 另外，在测定场地土和建筑结构的卓越周期时，运用不同的测试仪器和测试技术，往往得到不同的结果。即使是对同一个测试结果，在频谱上确定卓越周期时，不同的分析方法也会导致不同的结果。有的选取谱的第一个峰值所对应的周期作为卓越周期，有的选最大峰值时的，也有的取某一段周期等，很不一致。对如何确定地震加速度记录的卓越周期，也是各行其是，有的利用加速度反应谱，有的用伪速度谱，有的用富氏谱，结果当然是不一样的。上述各种作法在工程中引起了一些混乱。 王亚勇认为，用脉动测试方法测定场地土和结构的卓越周期及自振周期时，应采用速度摆型或加速度摆型的地震仪测定地运动和结构振动，然后计算其富氏谱或功率谱，以谱的最大峰值所对应的周期作为卓越周期和自振周期比较合适。反应而相应地根据记录的位移谱或速度谱。 这也就是所谓的滤波修正。可按要求设计滤波器，对地震波进行时域或频域的滤波修正。这样修正的地震资料不仅卓越周期满足要求，功率谱的形状和面积也可控制。卓越周期修正。将地震波的离散步长按人为比例改变，

第一章地震波运动学

第一章地震波运动学 1.斯奈尔定律与费马原理的关系： 作出各种不同入射角的射线路径(从S 点到D 点)，并计算其相应的旅行时间，作出θ～t(单程)图，从图中找出费马路径，即Tmin 由l 对应的θ；再根据给出的两种介质的速度值，验证这一路径是否符合斯奈尔定律。 2.依据惠更斯原理用做图法证明折射波的出射角等于临界角θ。 3.在0点放炮，在离O 点200米处布置一个排列，有14道，道间距为10米，放一炮后得到的地震记录的一部分如图3—2所示，在该记录上看到的是一个直达波的一组振动图。 请分析这张记录，回答下列问题： (1)读出直达波的到达时间，画出直达波的时距曲线，并根据时距曲线的斜率求出直达波的速度。 (2)根据这张记录，试画出下列各时刻的波剖面，t i =0．1l ；0．13；O ．16；0.17；0．20秒，作图时用一张15×25平方厘米的方格纸，距离x 的比例尺：l 毫米=2米，振幅的比例尺与地震记录上振幅的比例尺相同。 (3)从哪个时刻的波剖面上可以读出这个波的视波长数值来，棍波长等于多少?根据视波长和视周期的公式，从地震记录上得到有关数值，再用公式计算出视波长值，把计算出的值与从波部面上读出的值比较一下。 (4)这个波的波剖面长度是多少?振动图的延续时间是多少? (5)把t=O.16秒时刻的那个完整的波剖面图形与地震记录上的振动图比较一下，能否看出它们之间有什么关系?为什么会有这种关系? 4．已知波速V=1000m ／s ，利用虚爆炸点做下列各图 a)已知反射界面的位置定时距曲线的形状和长度 b)已知时距曲线上t O =1．000秒，极小点坐标t m =0．865秒如图2—5，求反射界面的位置及产状。 5．关于正常时差、倾角时差的计算。 (1)水平界面，均匀覆盖介质，V=2500米／秒，h=1250米，计算炮检距x=0米，100米，200米，……1000米的反射波旅行时t 平。 t = 平 计算各x 值的正常时差：0n t t t ?=-平 (2)倾斜界面，φ=10O ，激发点O 处的界面法浅深度h o =1250米，均匀覆盖层波速V=2500米／秒，计算x=0米，士100米，士200米，……士1000米的反射波旅行时t 斜 t = 斜注意：本题设界面上倾方向与x 的负方向一致，取正号，但x 本身有正负号。 (3)用公式2sin d t V χ? ?= ，计算x=100米，200米，……1000米的倾角时差，并回答此公式计算出的是哪两点间的倾角时差? (4)用公式/ 0d n t t t t ?=-?-斜，计算x=100米，200米，……1000米的倾角时差?并回 答这是相对于哪一点的倾角时差?/ d t ?与d t ?有什么关系?哪一个精确?为什么?

《地震勘探》复习提纲

《地震勘探》复习提纲 《地震勘探》复习提纲 复习说明： 对《地震勘探》的复习，要求掌握基本概念，弄清楚各种方法的基本思路，记住最基本的公式。特别要注意对专业词汇的掌握，也就是强调对基础知识的学习。 绪论 1、了解地球信息的主要方法有哪些及各种方法的定义 2、地球物理勘探方法的特点 3、主要的物探方法有哪些？各种物探方法的物理依据如何？ 4、地震勘探的主要环节？各环节的主要任务？ 第一章地震波的动力学 1、地震波传播的动态特征主要反映在哪两个方面？ 2、地震地质模型类型及定义 3、振动的定义及描述参数 4、波动的定义及描述参数 5、地震波的动力学参数及定义：震源、地震子波、地震波的频谱、地震波振动图及波剖面图、描述地震波的特征参数及定义、波阵面（波前、波后）、平面波与球面波、波线（射线）、惠更斯原理及应用 6、地震波的类型、振动模式及特征：体波（纵波与横波）、面波（瑞利波、拉夫波、斯通利波及管波） 7、在无限均匀各向同性介质中，只有纵波和横波存在，纵波和横波有共性也有区别。①纵波和横波的共性：都是体波，都有球面扩散； ②纵波和横波的区别：极化方向不同，传播速度不同（记住纵波和横波的速度公式）。纵波速度公式：；横波速度公式：

8、介质对地震波传播的影响因素有哪些？ 9、地震波的球面扩散、几何扩散定义？ 10、地震波吸收的定义、描述参数及有关结论 11、地震反射波、透射波及折射波的定义 12、费马原理及应用 13、Snell定律及应用 14、转换波定义及成因 15、临界角及折射波的形成 16、地震绕射波定义（广义和狭义） 17、地震横向分辨率定义 18、地震波遇到分界面时：①在界面上能量重新分配，传播方向发生变化。能量分配关系由诺特方程（或佐普里兹方程）决定，传播方向遵行斯奈尔定律；②非垂直入射时，一般都产生转换波；③垂直入射时，不产生转换波。记住垂直入射的反射系数、透射系数公式。利用垂直反射系数公式说明界面产生反射波的条件。 ④下覆速度大于上覆速度时，以临界角入射会产生折射波。 19、薄层的定义、分类及调谐效应 20、地震垂向分辨率定义 21、地震记录道的形成及地震波形的影响因素 22、地震道褶积模型 23、地震波传播速度及影响因素有哪些？ 24、实际介质中波的传播更复杂，除了考虑上述的球面扩散、透射、反射、折射与转换波等影响外，还要考虑波的吸收、透射损失、地质结构、大地滤波作用、波的干涉叠加、岩性突变点产生的绕射波等影响。 第二章地震波的运动学 1、时间场、时间场函数、等时面、射线的定义

地震波的定义

地震波的定义

地震波的定义 地震是地壳的一切颤动，是一种自然现象。其主要能源来自地球的内部，是由地球内部自然力冲击引起的。地壳或地幔中发生振动的地方称为震源。震源在地面上的垂直投影称为震中。震中到震源的距离称为震源深度。地震波是指从震源产生向四外辐射的弹性波。地球内部存在着地震波速度突变的基干界面、莫霍面和古登堡面，将地球内部分为地壳、地幔和地核三个圈层。 发生原理 英文seismic wave.由地震震源发出的在地球介质中传播的弹性波。地球内 地震波 部存在着地震波速度突变的基干界面、莫霍面和古登堡面，将地球内部分为地壳、地幔和地核三个圈层。地震震源发出的在地球介质中传播的弹性波。地震发生时，震源区的介质发生急速的破裂和运动，这种扰动构成一个波源。由于地球介质的连续性，这种波动就向地球内部及表层各处传播开去，形成了连续介质中的弹性波。 概念介绍 地震波是指从震源产生向四外辐射的弹性波。地球内部存在着地震波速度突变的基干界面、莫霍面和古登堡面，将地球内部分为地壳、地幔和地核三个圈层。 传播方式 地震波按传播方式分为三种类型：纵波、横波和面波[1]。纵波是推进波，地壳中传播速度为5．5~7千米/秒，最先到达震中，又称P波，它使地面发生上下振动，破坏性较弱。横波是剪切波：在地壳中的传播速度为3.2～4.0千米/秒，第二个到达震中，又称S波，它使地面发生前后、左右抖动，破坏性较强。面波又称L波，是由纵波与横波在地表相遇后激发产生的混合波。其波长大、振幅强，只能沿地表面传播，是造成建筑物强烈破坏的主要因素。 纵波和横波

现象介绍 我们最熟悉的波动是观察到的水波。当向池塘里扔一块石头时水面被扰乱，以石头入水处为中心有波纹向外扩展。这个波列是水波附近的水的颗粒运动造成的。然而水并没有朝着水波传播的方向流；如果水面浮着一个软木塞，它将上下跳动，但并不会从原来位置移走。这个扰动由水粒的简单前后运动连续地传下去，从一个颗粒把运动传给更前面的颗粒。这样，水波携带石击打破的水面的能量向池边运移并在岸边激起浪花。地震运动与此相当类似。我们感受到的摇动就是由地震波的能量产生的弹性 岩石的震动。 假设一弹性体，如岩石，受到打击，会产生两类弹性波从源向外传播。第一类波的物理特性恰如声波。声波，乃至超声波，都是在空气里由交替的挤压(推)和扩张(拉)而传递。因为液体、气体和固体岩石一样能够被压缩，同样类型的波能在水体如海洋和湖泊及固体地球中穿过。在地震时，这种类型的波从断裂处以同等速度向所有方向外传，交替地挤压和拉张它们穿过的岩石，其颗粒在这些波传播的方向上向前和向后运动，换句话说，这些颗粒的运动是垂直于波前的。向前和向后的位移量称为振幅。在地震学中，这种类型的波叫P波，即纵波（图2.1），它是首先到达的波。 地震P波(纵波)和S波(横波)运行时弹性岩石运动的形态 弹性岩石与空气有所不同，空气可受压缩但不能剪切，而弹性物质通过使物体剪切和扭动，可以允许第二类波传播。地震产生这种第二个到达的波叫S 波，即横波。在S波通过时，岩石的表现与在P波传播过程中的表现相当不同。因为S波涉及剪切而不是挤压，使岩石颗粒的运动横过运移方向（图2.1）。这些岩石运动可在一垂直向或水平面里，它们与光波的横向运动相似。P和S波同时存在使地震波列成为具有独特的性质组合，使之不同于光波或声波的物理表现。因为液体或气体内不可能发生剪切运动，S波不能在它们中传播。P和S波这种截然不同的性质可被用来探测地球深部流体带的存在(见第6章)。 相关性质 带偏光眼镜以减弱散射光的人可能熟悉光的偏振现象，只有S波具有偏振现象。只有那些在某个特定平面里横向振动(上下、水平等)的那些光波能穿过偏光透镜。传过的光波称之为平面偏振光。太阳光穿过大气是没有偏振的，即没有光波振动的优选的横方向。然而晶体的折射或通过特殊制造的塑料如偏光眼镜，可使非偏振光成为平面偏振光。 当S波穿过地球时，他们遇到构造不连续界面时会发生折射或反射，并使其振动方向发生偏振。当发生偏振的S波的岩石颗粒仅在水平面中运动时，称为SH波。当岩石颗粒在包含波传播方向的垂直平面里运动时，这种S波称为SV

结构抗震设计时程分地震波的选择

（1 ）设计用地震记录的选择和调整用规范的确定性方法和地震危险性分析方法所确定的设计地震动参数，是选择天然地震加速度记录的依据。 （一）实际地震记录的选择方法 选择地震记录应考虑地震动三要素，即强度（峰值）、频谱和持续时间 对某一建筑的抗震设计，最好是选用该建筑所在场地曾经记录 到的地震加速度时间过程。但是，这种机会极少。为此，人们只能从现有的国内外常用的地震记录中去选择，尽可能挑选那些在震级、震中距和场地条件等方面都比较接近设计地震动参数的记录。他的文章给出了相应的地震数据的记录目录。 （二）实际地震记录的调整 1.强度调整。将地震记录的加速度值按适当的比例放大或缩小，使其峰值加 速度等于事先所确定的设计地震加速度峰值。即令 其中a（为记录的加速度值为调整后的加速度值;A众为设计地震加速度峰值 为记录的加速度峰值。这种调整只是针对原记录的强度进行的，基本上保留了实际地震记录的特征。也就是所说的（强度修正。将地震波的加速度峰值及所有的离散点都按比例放大或缩小以满足场地的烈度要求） 2.频率调整考虑到场地条件对地震地面运动的影响，原则上所选择的实际地震记录的富氏谱或功率谱的卓越周期乃至形状，应尽量与场地土相应的谱的特性一致。如果不一致，可以调整实际地震记录的时间步长，即将记录的时间轴拉长”或缩短”以改变其卓越周期而加速度值不变也可以用数字滤波的方法滤去某些频率成分，改变谱的形状。另外，为了在计算中得到结构的最大反应，也可以根据建筑结

构基本自振周期，调整实际地震记录的卓越周期, 使二者接近。这种调整的结果，改变了实际地震记录的频率结构，从物理意义上分析是不合理的。 另外，在测定场地土和建筑结构的卓越周期时，运用不同的测试仪器和测试技术，往往得到不同的结果。即使是对同一个测试结果，在频谱上确定卓越周期时，不同的分析方法也会导致不同的结果。有的选取谱的第一个峰值所对应的周期作为卓越周期，有的选最大峰值时的，也有的取某一段周期等，很不一致。对如何确定地震加速度记录的卓越周期，也是各行其是，有的利用加速度反应谱，有的用伪速度谱，有的用富氏谱，结果当然是不一样的。上述各种作法在工程中引起了一些混乱。 王亚勇认为，用脉动测试方法测定场地土和结构的卓越周期及自振周期时，应采用速度摆型或加速度摆型的地震仪测定地运动和结构振动，然后计算其富氏谱或功率谱，以谱的最大峰值所对应的周期作为卓越周期和自振周期比较合适。反应而相应地根据记录的位移谱或速度谱。 这也就是所谓的滤波修正。可按要求设计滤波器，对地震波进行时域或频域的滤波修正。这样修正的地震资料不仅卓越周期满足要求，功率谱的形状和面积也可控制。卓越周期修正。将地震波的离散步长按人为比例改变, 使波形的主要周期和场地卓越周期一致，然而，在改变离散步长的同时也将改变地震波的频谱特性，在弹塑性反应中有时会产生不安全的后果。因此，修正的幅度不宜过大，在结构构件进人塑性的程度较大时最好不用此种办法。 3持时调整。如在前面所述，地震动持时对结构反应的影响，主要发生在反应的非线性阶段。因此，所选择的地震波持时，应能保证结构的振动进人稳态阶段。持时的确定和结构的类型和设计要求有关，如果仅对结构进行弹性分析或弹塑性最大反应分析，持时可以稍短

地震波输入

目前,地震波输入以加速度时程输入为主.在不考虑土-结构共同作用问题中,该加速度时程是固定基底的加速度-时间曲线;考虑土-结构共同作用问题中,这一加速度时程是基岩运动的加速度-时间关系.不同的地震波输入位置都可以称为地震波输入面. 从实质上讲,在地震动力响应问题中,地震波的时程曲线是地震输入面的运动约束条件.从数理方程的角度看,这一条件是一个边界条件.结合目前我们常用的加速度时程,这一条件可以表述为:地震波输入面上各点运动的加速度等于"地震波加速度时程"对应时刻的值. 当我们引入达朗贝尔原理后,我们可以在非惯性系上是用牛顿运动定理.同样,我们可以以地震输入面为参照系,这样就需要在结构上施加相应的惯性力,以保证牛顿定理的适用性.因此,实际上我们输入的惯性力是并不存在的.在数学上看,这一方法实质上是把运动边界条件换为固定边界. 在ANSYS中,ACEL命令是给物体施加加速度场,那么通过这种命令输入地震波实际上是在求解结构相对于地震波输入面的位移. D命令是给结构施加边界条件的命令,在瞬态分析中,加速度可以作为有限元荷载施加在节点上,我们可以将地震的加速度时程施加于地震输入面,这一模型求解的就是结构的绝对反应. *SET,NT,500 ! 假如有500个地震波数据点 *SET,DT,0.02 ! 每个地震波数据点之间的时间间隔是0.02 *dim,AC1,,NT,1 !定义X方向加速波的数组 !*dim,AC2,,NT,1 !定义Y、Z方向加速波的数组如果有的话 !*dim,AC3,,NT,1 *vread,AC1(1),elcentro_EW,txt,,JIK,1,NT !读入X方向地震波文件 (elcentro_EW.txt)到数组 (F16.2) !*vread,AC2(1),elcentro_NS,txt,,JIK,1,NT !读入Y、Z方向地震波文件、如果有的话 !(F16.2) !*vread,AC3(1),elcentro_EW,txt,,JIK,1,NT !(F16.2) *DO,I,1,NT !加载求解 ACEL,AC1(I),AC2(I),AC3(I) TIME,I*DT SOLVE 其实很简单您只需把地震波当做很多加速度输入就行下面是命令流 NT=1000 !时程曲线有NT个点 DT=0.01 !时间间隔 *dim,ac,,NT /input,tianjin,txt !天津波 /SOLU ANTYPE,TRANS !瞬态分析

地球物理勘探_第1章_地震波动力学基础-参考1

地震勘探简介
地震勘探：以同岩（矿）石间的弹性差异为基础，通 过观测和研究地震波在地下岩层中的传播规律，借 以实现地质勘查找矿目的的物探方法。 应用领域：主要用于油气田、煤田地质构造的勘探， 地壳测深，工程地质勘察等。 地震勘探的分支方法：
1. 2. 3. 4. 折射波法； 反射波法； 透射波法； 面波法； ‥ ‥等。
地震勘探技术的流程：
1. 2. 3. 4. 理论研究； 野外资料采集； 室内数据处理； 地震地质解释； ‥ ‥等。

地震反射波勘探的基本原理
? 在地表附近激发的地震波向下传播，遇到不同介质 （地层）分界面产生向上的反射波，检测、记录地 下地层界面反射波引起的地面振动，可以解释推断 地下界面的埋藏深度，地层介质的地震波传播速 度、地层岩性、孔隙度、含油气性等。 ? 最简单的是根据反射波到达地面的时间计算地下界 面的深度，基本公式为：
1 H = vt 2
? 反射波法的主要优点是：在一定的条件下，可以查 明从地表到地下数千米的整个地层剖面内各个构造 层的起伏形态，甚至是地层岩性特征。

地震反射波勘探的基本原理
地震勘探原理示意图

地震反射波勘探的基本原理
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
x
t
地面检波器 1 界面 1 泥岩 2 3 4 5 6 7 8 9 10 砂岩
x r1
在地表一 点激发地 震波，并 且接收来 自地下界 面的反射 波，这种 工作方式 被称为自 激自收。
界面上法 向入射
界面 2
z
灰岩
r2
地震勘探原理示意图

一 地震波的基本知识

一地震波的基本知识： 1、地震波分为体波和面波，体波包括：纵波和横波，纵波的特点是周期短，振幅较小，横波的特点周期教长，振幅较大。面波包括瑞雷波和洛夫波，特点是振幅最大，周期长，只能在地表传播，比体波衰减慢，能传播的距离远。 2、横波只能在固体内传播，而纵波在固体和液体中都能传播。 3、地震波的传播以纵波最快，剪切波次之，面波最慢。 4、纵波使建筑物产生上下颠簸，横波（剪切波）使建筑物产生水平方向摇晃，而面波则既产生上下颠簸有产生左右摇晃，一般是在剪切波和面波都达到时振动最为激烈。由于面波的能量要比体波的大，所以造成建筑物和地表破坏的主要是面波。 5、地震按其成因划分：构造地震、火山地震、陷落地震、诱发地震。地震强度通常用震级和烈度表示。震级是表示一次地震本身强弱程度和大小的尺度。表示一次地震释放的能量的多少，也表示地震强度大小的指标，所以一次地震只有一个震级。 6、地震烈度是指地震时某一地区的地面和各类建筑物遭受到一次地震影响的强弱程度。 二．我国怎样划分地震区划。 １、地震区划是指根据历史地震、地震地质构造和地震观测等资料，在地图上按地震情况的差异划出不同的区域。 2、我国采用的地震基本烈度，即在50年限期内一般场地条件下可能超越概率为10%的地震裂度值进行区划。随后又按地震动参数，即地震动峰值加速度和加速度反应谱作为我国主要城镇抗震设防烈度，设计基本地震加速度和设计地震分组的依据。 3、抗震设防烈度一般情况下采用区划图中的地震基本烈度。 4、建筑的设计特征周期应根据其所在地的设计地震分组和场地类别确定。 5\常用术语 震源深度：震中到震源的垂直距离；震中距：建筑物到震中之间的距离； 震源距：建筑物到震源之间的距离；极震区：在震中附近，振动最激烈，破坏最严重的地区；等震线：烈度相同的外包线。 5、结构破坏的情况：承载力不足和变形过大引起破坏，丧失整体性引起破坏，地基失效引起破坏。 6、在地下水位较高的地区，地震的强烈振动会使含水粉细砂层液化，地下水夹着沙子经裂缝或其他通道喷出地面，形成喷水冒沙现象。 7、地质条件对震害的影响：局部地形条件的影响、局部地质构造的影响、地下水位的影响。 三、地震特征周期可以根据什么确定 根据其所在的设计地震分组和场地类别分组确定。设计地震分组共分3组，用以体现震级和震中距地影响。 四、关于场地土和场地土的覆盖厚度。 1、同一地震和同一震中距时，软弱地基与坚硬地基相比，软弱地基的自振周期长，振幅大，振动持续时间长，震害也重。 2、震害调查表明，软弱的地基上柔性结构易遭到破坏，刚性结构则表现较好；坚硬地基上，柔性结构一般较好，刚性结构有的变现较差。场地土对建筑的震害的影响主要与场地土的坚硬程度和土层的组成有关。场地土的类别一般按土层剪切波速Vs和土层等效剪切波速Vse来划分.国内对覆盖层厚度的定义有两种方法： 一种是绝对的，从地面到基岩顶面的距离； 二种是相对的，即相邻层波速比Vs下/Vs上大于某一定值的埋深，为覆盖层厚度。 3、我国《抗震规范》规定，一般情况下，可取地面至剪切波速大于500m/s的坚硬土层或岩层顶面的距离。场地覆盖层厚度越深震害越大，厚度越小震害越小。 4、我国《建筑抗震》指出:建筑场地类别应根据土层等效剪切波速和场地覆盖层厚度划分为4类。

第二、三节 地震波的基本类型 地震波场的基本知识

第二节地震波的基本类型 一、地震波动的形成　 波动产生：弹性体内相邻质点间的应力变化会产生质点的相对位移，存在应力梯度时。 地震波的形成过程：　 物体在受到由小逐渐增大的力作用时，大体经历三种状态：外力小：在弹性限度以内，物体产生弹性形变； 外力增大：到超过弹性限度，物体产生塑性形变； 外力继续增大：超过了物体的极限强度，物体就会被拉断或压碎。

岩层中炸药爆炸： 炸药包附近：压力＞周围岩石弹性 极限，岩石破碎形成一个破坏圈； 离开震源一定距离：压力减小，仍 超过岩石弹性限度，岩石不发生破碎， 但发生塑性形变，形成一系列裂缝的塑性及非线性形变带； 塑性带外：随着距离增加，压力降低到弹性限度内，岩石发生弹性形变。 因此，地震波是一种在岩层中传播的弹性波。

二、纵、横波的形成及其特点 从上讨论知:外力作用下，存在两种扰动 胀缩力 体积应变，引起的波动（纵波，P波）； 旋转力 剪切应变，引起的波动（横波，S波）。 统称体波 纵波：间隔形成压缩带（密集带）和膨胀带（稀疏带），传播方向与振动方向一致，V p 横波：传播方向与振动方向垂直，V s 水平面内分量：SH波 垂直面内分量：SV波

从波动方程知：纵、横波传播速度为 p s v v ?==????==?? (1.15) 则纵、横波速度之比为 (1.16)

V p/V s值与介质泊松比的关系　 σ 0 0.1 0.2 0.25 0.3 0.4 0.5 V p/V s 1.41 1.50 1.63 1.73 1.87 2.45 ∞ 讨论： ① σ＝0.25, 一般岩石, V p/V s=3 ② σ＝0，极坚硬岩石, V p/V s =2 ③ σ＝0.5，浮土,於泥土, V p/V s ∞ ④ 横波最小波速=0, 液体和气体中不存在横波。　 解决某些特殊问题，如探测充满液体洞穴（如溶洞）,V s=0