地震波理论时距曲线

1.时距曲线基本概念

2.直达波时距曲线

3. 反射波时距曲线

4. 折射波时距曲线

1. 时距曲线的基本概念

在地面激发了地震波后，根据地下介质的结构和波的类型

（如直达波、折射波和反射波），地震波将具有不同的传播特点。

为了定量地说明不同类型的波在各种介质结构情况下传播的

特点，在地震勘探中主要采用“时距曲线”(时距曲线方程)这个概念。

时距曲线：是表示地震波从震源出发，传播到测线上各观测点的旅行时间t

，同观测点相对于激发点的水平距离x 之间的关系。

1. 时距曲线的基本概念

1.1 时距曲线

图a 自激自收，同相轴形态与界面起伏相对应

图b 多道接收，同相轴形态与界面起伏不对应

1. 时距曲线的基本概念

1.2 共炮点和共反射点时距曲线

按观测方法的不同分为两种情况：

一种是放一炮，在一个多道检波器组成的排列上接收并得到一张地震记录，地下存在反射界面就可以得到相应的反射波时距曲线，称为共炮点反射波时距曲线。

另一种是在许多炮得到的许多张地震记录上，把同属于同一个反射点的道选出来，组成一个共反射点道集，于是可得到界面上某个反射点的共反射点时距曲线。

共炮点记录共反射点记录

1.3 几个基本概念

?炮检距(offset)：炮点到地面各观测点的距离，也称为偏移距。?初至时间(first break)：所有波中最先到达检波器(Geophone)并记录下来的地震波第一波峰时间。

?同相轴(event)：各接收点属于同一相位振动的连线。

?共炮点(common shotpoint)：所有接收点具有共同的炮点。?纵测线(inline)：激发点和观测点在同一条直线上。

?非纵测线(offline)：激发点不在测线上。

1.时距曲线基本概念

2.直达波时距曲线

3. 反射波时距曲线

4. 折射波时距曲线

x

t

x

t (x 1,t 1)(x 2,t 2)(x 3,t 3)(x 4,t 4)(x 5,t 5)t1

0t3

t2

t4

t5

x 1x 2x 3x 4x 502. 直达波时距曲线

直达波：从震源直接到达检波点的波。o

S 1S 3

S 2x 直达波时距曲线方程：

直达波时距曲线特点:

是一条过原点的对称直线；

直线的斜率为波速的倒数。

?直达波

?折射波初至识别

1.时距曲线基本概念

2.直达波时距曲线

3. 反射波时距曲线

4. 折射波时距曲线

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014h x V +A

时程分析中地震波输入位置的讨论

时程分析中地震波输入位置的讨论 摘要:时程分析法通过直接动力分析可得到结构相应随时间的变化关系，能真实地反应结构地震相应随时间变化的全过程，是抗震分析的一种重要方法[1]。目前有限元软件可以实现结构的时程分析，但是在不同的软件中，其实现方式不同，主要区别在地震波的输入位置不同。本文通过有限元软件ABAQUS采用不同的地震波输入位置对同一结构进行时程分析分析，对比结构相同位置的时程位移曲线，结果表明结构在采用不同地震波输入位置的时程分析中，结构的地震响应基本一致。 关键词：时程分析、有限元软件、钢筋混凝土剪力墙 Abstract: The time history analysis method to analyze the available structure through direct power to the relationship between the corresponding changes over time, truly reflect the structure of earthquake corresponding to the whole process of change over time, is an important method of seismic analysis [1]. Finite element software can be time-history analysis of the structure, but in different software in different ways, the main difference between the different positions in the seismic wave input. In this paper the finite element software ABAQUS using different seismic wave input location on the same structure, process analysis analysis, contrast structure the same location of when the process displacement curve, the results show that the structure using different seismic waves enter the position time history analysis, the seismic response basically the same. Keywords: time history analysis, finite element software, reinforced concrete shear walls 一、引言 在时程分析等动力学问题中，地震力以加速度形式从基础固定处输入。由于结构的刚度不是无限大，在结构上的加速度反应与基础输入的加速度并不相同。在很多时候，结构的加速度比基础输入的加速度更大，即对输入的加速度有一个动力放大效应。在单自由度弹性体系中，体系最大绝对加速度与地面运动最大加速度的比值，即称为动力系数[2] （1） 动力系数与结构的动力学特性和输入的地震波的频率特性有关。它与地震系数k的乘积即为单自由度体系的地震影响系数。 因此，从原理上讲，时程分析是将地震波的加速度时程曲线作用到结构的基础约束处，得到上部结构的各种地震反应。但是在不同的软件中，其实现方

折射波勘探实验报告全解

《浅层折射波勘探》实验报告

《浅层折射波勘探》实验成绩评定表班级姓名学号

一、实验名称：浅层折射波勘探 二、实验目的 加深对地震勘探基本概念的理解，巩固已学的理论知识，了解数字地震仪的使用和仪器工作参数的选择；了解地震勘探人工震源激发，检波器的安置条件；地震折射波法野外资料的采集技术及方法，并进行资料的整理与解释；了解地震勘探野外工作施工的过程以及组织管理工作。 三、实验原理 1、折射波法基本原理 以水平界面的两层介质进行简要的说明，假设地下深度为h ，有一个水平的速度分界面R ，上、下两层的速度分别为V 1和V 2，且V 2>V 1。 如图1所示。从激发点O 至地面某一接收点D 的距离为X ，折射波旅行的路程为OK 、KE 、ED 之和，则它的旅行时t 为： 图1 水平两层介质折射波时距曲线 1 21V ED V KE V OK t ++= 式1 为了简便起见，先作如下证明：从O ，D 两点分别作界面R 的垂线，则OA ＝DG ＝h ，再自A 、G 分别作OK ，ED 的垂线，几何上不难证明∠BAK ＝∠EGF ＝i ，因

已知2 1 sin V V i = ，所以： 2 1 V V EG EF AK BK == 式2 即 21V AK V BK = 和 2 1V EG V EF = 式3 上式说明，波以速度V 1旅行BK （或EF ）路程与以速度V 2旅行AK （或EC ）路程所需的时间是相等的。将式3的关系和式1作等效置换，并经变换后可得： 2 121222122cos 2V V V V h V x V i h V x t -+=+= 式4 这就是水平两层介质的折射波时距曲线方程。它表示时距曲线是一条直线，若令x ＝0，则可得时距曲线的截距时间t 0（时距曲线延长与t 轴相交处的时间值） 2 12122102cos 2V V V V h V i h t -== 式5 式5表示出界面深度h 和截距时间t0之间的关系，当已知V 1和V 2时，可以求出界面的深度h 。 2、折射波分层解释的t 0法 折射波t 0解释法是常用的地震折射波解释方法，它是针相遇时距曲线观测系统采集发展起来的解释方法。 t 0法解释的主要原理与方法如下： t 0法又称为t 0差数时距曲线法，是解释折射波相遇时距曲线最常用的方法之一。当折射界面的曲率半径比其埋深大得很多的情况下，t 0法通常能取得很好的效果，且具有简便快速的优点。 如图2所示，设有折射波相遇的时距曲线S 1和S 2，两者的激发点分别是O 1 和O 2，

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。

时程分析中地震波选取浅析

时程分析中地震波选取浅析 通过介绍时程分析法中输入地震波的选择原则、地震动幅值和频率特性等一系列问题，使初学者对输入地震波的选择有初步认识和了解，为以后更深层次的研究打下基础。 标签：时程分析法；地震波选择 1、引言 随着社会、经济和科技的不断发展以及人口数量的迅速膨胀，高层、超高层以及复杂形状的建筑的数量定会快速增长。抗震设计规范规定，对于此类重要、复杂并超过规定高度的建筑，其抗震设计中的地震作用计算都要通过时程分析法进行补充验证。而在时程分析法的计算过程中最重要，最影响地震作用计算结果的莫过于地震波的选取。所以，本文将从地震波选取原则、地震动幅值、频谱特性、持续时间、地震波数量、地震波转动分量等多个方面对地震波的选取进行浅析。 2、地震波的选取原则 时程分析中的地震波如何选取的问题，一直是时程分析法中的一个难点。在选择地震波输入时，要满足两点要求： 1）首先要使选择输入的地震波的某些参数和建筑物所在地的条件相一致。参数主要包括：场地的土壤类别、地震烈度、地震强度参数、卓越周期和反应谱等。 2）其次还要满足地震活动三要素的要求。即频谱特性、地震加速度时程曲线持续时间和幅值，选取的地震波中的这三者，要满足相关规定。相关规定要求：选用数字化的地震波应按照建筑场地类别和设计地震分组进行选取，选用不少于两组的实际强震记录和一组人工模拟的加速度时程曲线，其平均地震影响系数曲线应与振型分解反应谱分析法所采用的地震影响系数曲线在统计意义上相符。在统计意义上相符是指：其平均地震影响曲线与振型分解反应谱法所用到的地震影响系数曲线相比，在各个周期点上相差不大于20%。弹性时程分析时，每条时程曲线计算所得的结构底部剪力不应小于阵型分解反应谱法计算结果的65%。多条时程曲线计算结果的结构底部剪力平均值不应小于振型分解反应谱计算结果的80%[1]。 3、地震动幅值 地震动幅值有两种意义，即可以指地震加速度、位移和速度中的任何一种的最大值，又可以指在某种意义下的等代值。在一定程度上，地震波的峰值能够反应并代表地震波的强度，所以，建筑物所在地的设防烈度所要求的多遇地震或罕

论地震勘探中几种主要地震波

论地震勘探中的几种主要地震波 论文提要 地震勘探，就是通过人工方法激发地震波，研究地震波在地层中传播的情况，以查明地下地质构造，为寻找油气田或其它勘探目的服务的一种方法。也可以理解为就是利用地震子波从地下地层界面反射回地面时带回来的旅行时间和形状变化的信息，用以推断地下的底层构造和岩性。地震勘探在勘探已有的各种物探方法中，是最有效地方法。在地震勘探中用炸药激发时，一声炮响之后会产生各种各样的地震波。按波在传播过程中质点震动的方向来区分，可以纵波和横波；根据波动所能传播的空间范围而言，地震波又可以分为体波和面波；按照波在传播过程中的传播路径的特点，又可以把地震波分为直达波、反射波、透射波、折射波，等等。地震勘探在石油勘探中除了能产生来自地层界面有用的反射波外，还会产生各种各样的干扰波。因此，我们要更好的了解各种波的产生、特点、用途，等等。下面简单介绍几种地震勘探中产生的地震波。 正文 一、反射波 （一）反射波的形成 1、几何地震学的观点 当炸药在井中爆炸激发地震波时，在雷管引爆几百微妙之内爆炸便完成了，在接近爆炸点的压强是一个延续时间很短的尖脉冲，爆炸脉冲向外传播，压强逐渐减少，地层开始产生弹性形变，形成地震波。地震波继续传播，由于介质对高频的吸收，地震波信号减小。当波入射到两种介质的分界面时（当上层介质波阻抗与下层介质波阻抗不等时，弹性地震波才会发生反射；上层介质波阻抗与下层介质波阻抗差别越大，反射波越强——反射波条件），一部分波回到第一种介质中，这就是所谓的反射波。如图所示 2、物理地震学观点 地震波从震源出发以球面波的方式向下传播，到达反射界面S，S可以就看成有许多

时程分析时地震波的选取及地震波的反应谱化

时程分析时地震波的选取及地震波的反应谱化 摘要：目前我国规范要求结构计算中地震作用的计算方法一般为振型分解反应 谱法。时程分析法作为补充计算方法，在不规则、重要或较高建筑中采用。进行 时程分析时，首先面临正确选择输入的地震加速度时程曲线的问题。时程曲线的 选择是否满足规范的要求，则需要首先将时程曲线进行单自由度反应计算，得到 其反应谱曲线，并按规范要求和规范反应谱进行对比和取舍。本文通过介绍常用 的数值计算方法及计算步骤，实现将地震加速度时程曲线计算转化成反应谱曲线，从而为特定工程在时程分析时地震波的选取提供帮助。 关键词：时程分析，地震波，反应谱，动力计算 1 地震反应分析方法的发展过程 结构的地震反应取决于地震动和结构特性。因此，地震反应分析的水平也是随着人们对 这两个方面认识的深入而提高的。结构地震反应分析的发展可以分为静力法、反应谱法、动 力分析法这三个阶段。在动力分析法阶段中又可分为弹性和非弹性（或非线性）两个阶段。[1] 目前，在我国和其他许多国家的抗震设计规范中，广泛采用反应谱法确定地震作用，其 中以加速度反应谱应用得最多。反应谱是指：单自由度弹性体系在给定的地震作用下，某个 最大反应量（如加速度、速度、位移等）与体系自振周期的关系曲线。反应谱理论是指：结 构物可以简化为多自由度体系，多自由度体系的地震反应可以按振型分解为多个单自由度体 系反应的组合，每个单自由度体系的最大反应可以从反应谱求得。其优点是物理概念清晰， 计算方法较为简单，参数易于确定。 反应谱理论包括如下三个基本假定：1、结构物的地震反应是弹性的，可以采用叠加原理 来进行振型组合；2、现有反应谱假定结构的所有支座处地震动完全相同；3、结构物最不利 的地震反应为其最大地震反应，而与其他动力反应参数，如最大值附近的次数、概率、持时 等无关。[1] 时程分析法是对结构物的运动微分方程直接进行逐步积分求解的一种动力分析方法。由 于此法是对运动方程直接求解，又称直接动力分析法。可直接计算地震期间结构的位移、速 度和加速度时程反应，从而描述结构在强地震作用下弹性和非弹性阶段的内力变化，以及结 构构件逐步开裂、屈服、破坏甚至倒塌全过程。 根据我国《建筑抗震设计规范》(GB5011-2010)(以下简称《抗规》)第5.1.2-3条要求，特 别不规则的建筑、甲类建筑和表5.1.2-1所列高度范围的高层建筑，应采用时程分析法进行多 遇地震下的补充计算。此外《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010) (以下简称《高规》)第4.3.4条也有相关要求。 2 时程分析时地震波的选取要求 在进行时程分析时，首先面临地震波选取的问题。所选的地震波需要符合场地条件、设 防类别、震中距远近等因素。《抗规》对于地震波的选取主要有以下几点要求： 1、当取三组加速度时程曲线输入时，计算结果宜取时程法的包络值和振型分解反应谱法 的较大值；当取七组及七组以上的时程曲线时，计算结果可取时程法的平均值和振型分解反 应谱法的较大值（其中实际强震记录的数量不应少于总数的2/3）。 2、弹性时程分析时，每条时程曲线计算所得结构底部剪力不应小于振型分解反应谱法计 算结果的65%，多条时程曲线计算所得结构底部剪力的平均值不应小于振型分解反应谱法计 算结果的80%。 3、多组时程曲线的平均地震影响系数曲线应与振型分解反应谱法所采用的地震影响系数 曲线在统计意义上相符。根据规范条文说明，所谓“统计意义上相符”指的是，多组时程波的 平均地震影响系数曲线与振型分解反应谱法所用的地震影响系数曲线相比，在对应于结构主 要振型的周期点上相差不大于20%。但计算结果也不能太大，每条地震波输入计算不大于135%，平均不大于120%。 4、时程曲线要满足地震动三要素的要求，即频谱特性、有效峰值和持续时间均要符合规

弹塑性时程分析用地震波选取的基本原则(转载)

弹塑性时程分析用地震波选取的基本原则 地震动具有强烈随机性，分析表明，结构的地震反应随输入地震波的不同而差距很大，相差高达几倍甚至十几倍之多。故要保证时程分析结果的合理性，必须合理选择输入地震波。归纳起来，选择输入地震波时应当考虑以下几方面的因素：峰值、频谱特性、地震动持时以及地震波数量，其中，前三个因素称为地震动的三要素。 1、峰值调整 地震波的峰值一定程度上反映了地震波的强度，因此要求输入结构的地震波峰值应与设防烈度要求的多遇地震或罕遇地震的峰值相当，否则应按下式对该地震波的峰值进行调整。 A′(t) = (A′max/Amax) A (t) 其中，A′(t) 和A′max分别为地震波时程曲线与峰值，A′max取设防烈度要求的多遇或罕遇地震的地面运动峰值; A (t) 和Amax分别为原地震波时程曲线与峰值。 2、频谱特性 频谱即地面运动的频率成分及各频率的影响程度。它与地震传播距离、传播区域、传播介质及结构所在地的场地土性质有密切关系。地面运动的特性测定表明，不同性质的土层对地震波中各种频率成分的吸收和过滤的效果是不同的。一般来说，同一地震，震中距近，则振幅大，高频成分丰富;震中距远，则振幅小，低频成分丰富。因此，在震中附近或岩石等坚硬场地土中，地震波中的短周期成分较多，在震中距很远或当冲积土层很厚而土质又较软时，由于地震波中的短周期成分被吸收而导致长周期成分为主。合理的地震波选择应从两个方面着手：1) 所输入地震波的卓越周期应尽可能与拟建场地的特征周期一致。2) 所输入地震波的震中距应尽可能与拟建场地的震中距一致。 3、地震动持时 地震动持时也是结构破坏、倒塌的重要因素。结构在开始受到地震波的作用时，只引起微小的裂缝，在后续的地震波作用下，破坏加大，变形积累，导致大的破坏甚至倒塌。有的结构在主震时已经破坏但没有倒塌，但在余震时倒塌，就是因为震动时间长，破坏过程在多次地震反复作用下完成，即所谓低周疲劳破坏。总之，地震动的持续时间不同，地震能量损耗不同，结构地震反应也不同。工程实践中确定地震动持续时间的原则是：1) 地震记录最强烈部分应包含在所选持续时间内。2) 若仅对结构进行弹性最大地震反应分析，持续时间可取短些；若对结构进行弹塑性最大地震反应分析或耗能过程分析，持续时间可取长些。3) 一般可考虑取持续时间为结构基本周期的5 倍～10 倍。 4、地震波数量 输入地震波数量太少，不足以保证时程分析结果的合理性；输入地震波数量太多，则工作量较大。研究表明，在充分考虑以上三个因素的情况下，采用3 条～5 条

模拟地震波传播可视化

模拟地震波传播的可视化研究 摘要：实验中选取了与地壳平均波速相近的光学玻璃作样品，利用动态光弹的成像系统，来观测波在光学玻璃及波从光学玻璃透射到水中的传播过程，并记录0～50μs内的波的传播过程，以此来模拟地震波在地壳中反射、透射等传播行为。 abstract： the experiments selected optical glass similar with average velocity， and used imaging system of dynamic photoelasticity to observe the communication process of light in optical glass and light refraction from optical glass to water， and record the wave transmission during 0～50μs，for simulating reflection and transmission of seismic wave in crust. 关键词：地震波；动态光弹；反射；透射 key words： seismic waves；dynamic photoelastic；reflection；transmission 中图分类号：p315.3+1 文献标识码：a 文章编号：1006-4311（2013）04-0297-02 0 引言 在地震勘探中，通常是通过检波器来记录地下地震波带来的信息，根据相应的数学和物理模型进行复杂的计算机处理以获得地下的构造情况，虽然地震勘探的相关理论有很大的发展，但是由于理论结果难以获得，并且对于复杂形状的结构，解析方法变得相当繁

地震波传播原理

菲涅尔体和透射波 摘要 在地震成像实验中，通常使用基于波动方程高频渐进解的几何射线理论，因此，通常假设地震波沿着空间中一条连接激发点和接受点的无限窄的线传播，称为射线。事实上，地震记录有非常多的频率成分。地震波频率的带限性就表明波的传播应该扩展到几何射线周围的有限空间。这一空间范围就成为菲涅尔体。在这片教案中，我们讲介绍关于菲涅尔体的物理理论，展示适用于带限地震波的波动方程的解。波动方程的有限频理论通过敏感核函数精确地描述了带限透射波和反射波的旅行时与振幅和地球介质中慢度扰动之间的线性关系。菲涅尔体和有限频敏感核函数可以通过地震波相长干涉的概念联系起来。波动方程的有限频理论引出了一个反直觉的结论-在三维几何射线上的点状速度扰动不会不会造成波长的相位扰动。因此，这说明在射线理论下的菲涅尔体理论是波动方程有限频理论在有限频下的一个特例。最后，我们还澄清了关于菲涅尔体宽度限制成像实验分辨率的误解。 引言 在地震成像技术中，射线理论通常在正演和反演中被用有构建正反演波长算子。射线理论之所以收到欢迎部分是由于计算机速度和内存的限制，因为射线理论具有较高的计算效率并且对于各种地震成像方法的应用也比较容易。而另一方面，地震成像实验清晰的表明，射线理论，由于他对波场传播的近似描述，对于散射效应严重的波场的成像是不完备的。Cerveny 给出了对于地震波射线理论的一个全面的理解。 在地震成像实验中，记录到的透射波和反射波信号都是由一个主要由低频信号组成的宽带震源激发产生的，因为地震波的高频信号在地层中很容易衰减。但是射线理论是基于高频近似的，这表明基于射线理论的成像技术和和测量波场这件之能会存在方法上的冲突。这个围绕射线且对带限地震波的传播起主要影响的空间范围就被叫做菲涅尔体。射线理论在地下构造尺度大于记录波场的第一菲涅尔带的介质中能够取得较好的效果。对于低频反射波（频率成分在10-70Hz之间）和透射波（频率成分在300-800Hz之间），第一菲涅尔体的宽度可以分别达到500m和50m的量级。这个宽度要大于我们在陆地和海洋的反射波地震勘探以及井间和垂直地震剖面中想要成像的地下地质特征。 在这篇教案中，我们将看到如何将地震分辨率扩展到识别体积小于第一菲涅尔带的不均匀体。我们将展示如把射线理论下的旅行时和振幅公式扩展到更精确的、可以应用与带限反射和透射地震信号波场近似理论。波动方程的有限频理论提出了反射和透射地震波的敏感核函数（也称作Frechet核函数）。这些有限频Frechet核函数将速度扰动和旅行时与振幅的扰动线性的联系起来。有限频波长近似被直接应用到各种地震成

浅谈建筑结构时程分析法输入地震波的研究

浅谈建筑结构时程分析法输入地震波的研究 发表时间：2019-03-07T14:54:30.970Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第33期作者：王涛1 马莉2 [导读] 明确时程分析法中输入地震波的选择规范，从而提高建筑结构的防震质量，提高建筑的整体质量。 1.泰安市建筑设计院有限责任公司 271000； 2.泰安市园林管理局 271000 摘要：本文主要对建筑结构时程分析法进行分析，首先对地震反应谱的影响因素进行分析，然后探究建筑结构时程分析法的主要功能以及时程分析法中输入地震波的选择方法。关键词：建筑结构；时程分析法；输入地震波引言 《建筑抗震设计规范》中对于建筑的类型以及相应的防震要求做了详细的规定，其中对于特备不规则建筑、对于甲级I、II类建筑高度超过80m时，以及IV类场地等建筑应该采用时程分析法进行计算。但是在实际的计算过程中，由于实际情况的差异性，因此计算结果往往缺乏一定的准确性，根据研究发现，在使用时程分析法计算时，输入不同的地震波，最终的计算结果也不相同。因此要提高时程分析法的准确性首先需要对地震波的选择进行分析，明确时程分析法中输入地震波的选择规范，从而提高建筑结构的防震质量，提高建筑的整体质量。 1地震反应谱 1.1地震反应谱概述 地震反应谱的含义即是指单自由度弹性系统与实际地震加速度以及体系自振特征三者之间的函数关系。[1]在输入地震波相同的情况下，受地层固有周期以及结构物不同的影响，最终产生的振动位移反应也不相同，并且由这些反应呈现出的多种振动曲线组成地震反应谱。在地震反应谱的设计当中，首先选取不同的固有周期的位移时程曲线最大值为纵坐标，并将其对应的周期设为横坐标，通过横纵坐标的确定，绘制曲线图作为抗震设计中的相应震动幅值。 1.2影响地震反应谱的因素 根据研究表明影响地震反应谱的因素多种多样，其中震源机制、局部场地条件以及传播媒介等因素对于地震反应谱的影响最大。[2]根据一九八八年十一月云南澜沧-耿马地震中地震反应谱的记录可以发现，景洪台站与地震中心的距离为142千米，且景洪台站位于冲击土层上。思茅台站与地震中心的距离为128千米，且位于沙粉岩地基上。通过以上数据可以看出景洪台站与思茅台站处于同一方位并且震源机制相同，传播的途径也大致相似，但是最终呈现的地震反应谱却存在较大的差异性，以此可以得出局部场地条件对于地震反应谱的影响因素较大。而通过美国学者Uwadia与Trifunac的研究发现不同震源对于地震反应谱的影响较大。日本学者土田肇等人则是通过对海湾技术研究所的42个地震台的众多加速度反应谱进行研究，从而得出不同因素的变化对于反应谱将会产生不同的影响。2时程分析法主要功能与运用现状2.1时程分析法的主要功能 时程分析法作为高层建筑与建筑结构抗震设计的重要计算方法，是检验规范地震反应谱的重要依据，时程分析法的运用目的就是对地震反应谱的计算结果进行验证，以弥补地震反应谱的不足并对结构非弹性地震反应进行分析，从而提高地震反应谱计算结果的精准度。试车能够分析法的主要功能有三种：第一种地震反应谱的校正功能，地震反应谱在运用的过程中，由于地震反应谱使用的振型分解与组合求解结构方式将会造成结构内力与位移产生一定的误差，尤其对于周期超过几秒以上的高层建筑误差更大，并且由于地震反应谱在一定的周期段内会出现人为的调整行为，导致计算过程中对于高阶振型的影响较大，将会产生较大的误差。第二种功能为补救功能，通过时程分析法的计算可以对结构处于非弹性阶段的地震反应进行详细的计算，并对结构进行大震作用的变形验算，以确定结构的薄弱层部位，从而对薄弱层采取适当的构建措施，提高薄弱层的抗震能力。[3]第三种功能则是通过时程分析法的运用，计算结构以及结构相应构建在地震作用下的反应，从而确定不同结构构建之间的承受能力，并根据这些计算结果，对建筑内部的内力以及按照地震作用过程中的数值进行配比计算，提高建筑结构整体的承受能力与抗争性能。此外时程分析法相较其他的辅助计算方法而言，能够为施工人员提供更加准确的计算数据，从而全面提高建筑质量，确保建筑的使用安全。 2.2时程分析法的运用现状 时程分析法在我国建筑抗争性能研究的使用中，存在诸多问题。首先由于缺乏观测经验与时程分析法使用规范，在实际的运用过程中，许多操作人员忽视场地、建筑结构差异性等客观条件，盲目的输入地震波，导致最终的计算结果与实际情况出现较大的偏差，不利于提高建筑结构的抗震性能。并且当前我国对于时程分析法的研究不够升入还对时程分析法的使用方式与地震波的选择进行规范，导致时程分析法的运用存在诸多的不确定性，无法真正发挥时程分析法对于地震反应谱的辅助作用。3时程分析法输入地震波的选择方法地震反应谱的设计方式对于时程分析法的运用具有较大的影响，因此在时程分析法输入地震波的选择过程中，首先需要对地震反应谱的设计方式进行分析，在确定地震反应谱设计方式的基础上再进行时程分析法输入地震波的选择可以有效提高地震波选择的精准性，从而提高建筑整体抗震性能计算的精准性。[4] 3.1地震反应谱的设计方式 地震反应谱的设计方式主要通过三种方式进行设计：第一种即是按照远震与近震的方式进行划分，近震与远震的划分依据为影响烈度。假设某一设计目标所在场地的地震烈度是受到本区与附近高于该地区烈度的地震造成，便是近震；当目标所在场地的地震烈度是受到本区与附近高二度与二度以上的地震造成，则是远震。第二种则是按照场地进行划分，首先对于建筑的工程地质进行剖面分析，得出建筑工程场地的有固有周期，然后通过覆盖层的总厚度计算平均剪切波速，左后按照等效固有周期划分场地的类别标准进行划分。第三种即是通过反应谱特征周期指进行划分，《建筑抗震设计规范》对设计地震反应谱的特征周期进行了详细的规范，在实际的设计当中，应该根据规范中的要求进行划分。 3.2时程分析法输入地震波的选择方式

《地震波理论》复习最终版

《地震波理论》复习内容 一、弹性理论基础 1. 柯西公式的意义； 因此弹性体内一点的应力状态可以完全由作用于垂直坐标轴方向的三个截面上的应力向量或其分量所确定。 2. 应力与应变的关系； （为单位函数） 3. 杨氏模量E（纵向应力与纵向应变的比例常数就是材料的弹性模量E, 也叫杨氏模量） 泊松比ν（横向应变与纵向应变之比值称为泊松比，也叫横向变性系数,它是反映材料横向变形的弹性常数）； 4. 拉梅常数λ、μ； 为引入均匀各向同性介质中应力与应变关系，引入λ、μ，μ表示剪切模量。 5. 运动的应力方程和位移方程； 运动应力方程：

运动位移方程： 6. 介质受应力作用产生位移由哪几部分组成； 由式上式可以看出处于应力应变状态下的物体其质点位移由三部分组成: ①平动: u，v，w，这是和参考点M一起作同样的运动，它不使物体形 状改变; ②弹性应变: eij，i,j=x,y,z 这是一种使物体形状和体积发生改变的 运动，称为弹性应变.应变有九个分量，考虑到它的对称性，只有其中六个分量独立的。exx，eyy，ezz称为正应变，exy，eyz，ezx称为切应变; ③旋转: ωx，ωy，ωz这是质点围绕参考点M的旋转运动，不使物体形 状和体积发生改变，不属弹性应变范畴. 7. 导出拉梅方程的前提条件； 在对空间求导时，只有λ、μ不随空间变化，即在均匀介质中才能导出拉梅方程。 8. 能流密度。 表示在单位时间内通过与它垂直的单位截面积的机械能。 二、弹性动力学中的基本波 1. 由拉梅方程导出纵波、横波方程；

拉梅方程 对上式进行散度运算，得到： 对上式进行旋度运算，得到： 2. 平面波、不均匀平面波； 平面波：等相位为平面，且与波的传播方向垂直的波动。 不均匀平面波：平面波传播的方向余弦为l 、m 、n 是复数，这样的波为 不均匀平面波。 3. 在什么情况下才能称为平面波； 离震源较远时可以将在局部等相位内，将点震源产生的球面波看成一个 平面。 4. 沿着x 方向传播的平面波的表示方法； 5. xoz 平面内的波剖面（图2-3）；P 39 若该方程波函数为： ，则波剖面如下图所示 1(,,)()lx nz C f x z t f t + =-''''exp()(,,)exp()exp()Ksh z Kc f x z t A j x j t h ωθθ=--12(x,)()()x x C C f t f t f t =-+ +''' j θθθ=+

弹塑性时程分析用地震波选取的基本原则1

弹塑性时程分析用地震波选取的基本原则 2010-06-06 20:14:20| 分类：结构设计相关| 标签：高层建筑地震地震波地震资料|字号大中小订阅 地震动具有强烈随机性，分析表明，结构的地震反应随输入地震波的不同而差距很大，相差高达几倍甚至十几倍之多。故要保证时程分析结果的合理性，必须合理选择输入地震波。归纳起来，选择输入地震波时应当考虑以下几方面的因素：峰值、频谱特性、地震动持时以及地震波数量，其中，前三个因素称为地震动的三要素。 1、峰值调整 地震波的峰值一定程度上反映了地震波的强度，因此要求输入结构的地震波峰值应与设防烈度要求的多遇地震或罕遇地震的峰值相当，否则应按下式对该地震波的峰值进行调整。 A′(t) = (A′max/A max) A (t) 其中，A′(t) 和A′max分别为地震波时程曲线与峰值，A′max取设防烈度要求的多遇或罕遇地震的地面运动峰值; A (t) 和Amax分别为原地震波时程曲线与峰值。 2、频谱特性 频谱即地面运动的频率成分及各频率的影响程度。它与地震传播距离、传播区域、传播介质及结构所在地的场地土性质有密切关系。地面运动的特性测定表明，不同性质的土层对地震波中各种频率成分的吸收和过滤的效果是不同的。一般来说，同一地震，震中距近，则振幅大，高频成分丰富;震中距远，则振幅小，低频成分丰富。因此，在震中附近或岩石等坚硬场地土中，地震波中的短周期成分较多，在震中距很远或当冲积土层很厚而土质又较软时，由于地震波中的短周期成分被吸收而导致长周期成分为主。合理的地震波选择应从两个方面着手：1) 所输入地震波的卓越周期应尽可能与拟建场地的特征周期一致。2) 所输入地震波的震中距应尽可能与拟建场地的震中距一致。 3、地震动持时 地震动持时也是结构破坏、倒塌的重要因素。结构在开始受到地震波的作用时，只引起微小的裂缝，在后续的地震波作用下，破坏加大，变形积累，导致大的破坏甚至倒塌。有的结构在主震时已经破坏但没有倒塌，但在余震时倒塌，就是因为震动时间长，破坏过程在多次地震反复作用下完成，即所谓低周疲劳破坏。总之，地震动的持续时间不同，地震能量损耗不同，结构地震反应也不同。工程实践中确定地震动持续时间的原则是：1) 地震记录最强烈部分应包含在所选持续时间内。2) 若仅对结构进行弹性最大地震反应分析，持续时间可取短些；若对结构进行弹塑性最大地震反应分析或耗能过程分析，持续时间可取长些。3) 一般可考虑取持续时间为结构基本周期的5 倍～10 倍。 4、地震波数量 输入地震波数量太少，不足以保证时程分析结果的合理性；输入地震波数量太多，则工作量较大。研究表明，在充分考虑以上三个因素的情况下，采用3 条～5 条地震波可基本保证时程分析结果的合理性。

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

地震勘探原理课件—— 地震波的时距曲线

第二章 地震波的时距曲线 在地震勘探工作中，每激发一次人工地震，都要在多个检波点接收地震信号。炮点和检波点都沿一条直测线布置，炮点到任意检波点的距离称炮检距x ，相邻检波点的距离叫道间距Δx ，来自同一界面的地震波沿不同路径先后到达各检波点，从而形成一张如图所示的地震记录。 图中横坐标表示地震波旅行时间t ，纵坐标表示炮点到任意检波点的距离称 炮检距x ，每一条波动曲线是一道地震记录，它反映出一个检波点的振动过程。来自同一界面的反射波（或折射波）以一定的视速度规律依次到达个检波点，在地震记录中表现为振动极值的规则排列，各道地震记录波按一定规则排列，形成同相轴（它是相同相位点的连线形成的图形）。 同相轴反映出地震波的旅行时间t 与炮检距x 的函数关系。将它表示在t-x 直角坐标系中，称为地震波的时距曲线。不同种类的地震波，其时距曲线的形状不同。如图中的直达波、反射波、折射波、地滚波、声波等都有自己特有的形状。每一类特定的时距曲线，其曲线参数与地下介质的纵波速度v 及地震界面的产状有着直接的关系。 第一节 反射波的时距曲线 一、 两层介质的直达波和反射波时距曲线 （一）直达波的时距曲线 从震源出发，不经过反射或折射而直线前进到各检波点的地震波成为直达波。当震源深度为零时，直达波沿测线传播，旅行时间t 与炮检距x 的函数关系为 )1.1.2(1v x t ±= 是两条经过原点的、斜率为1/v 1的两条直线。如图2.1-1，根据直达波时距曲 线的斜率，可以求取界面上层介质的波速v 1。

图2.1-1 直达波与水平界面反射波时距曲线 (二)水平界面的反射波时距曲线和正常时差 由图2.1-1，若界面埋深为h, 炮点0为激发点，到达界面R 点后反射到地面的s 点，设s 点的炮检距为x ，为计算方便，做炮点0关于界面的镜像点0*，称为虚震源，根据图2.1-1的几何关系，反射波旅行时间t 与炮检距x 的函数关系为 )2.1.2(4102211*x h v v RS t +== 将反射波在炮点的反射时间称为反射回声时间， 102v h t = 则（2.1.1）式可改写为 )2.1.2()(212202212 0′+=+=v x t t v x t t 或 式（2.1.2）就是水平界面反射波的时距曲线，可化简为以下的标准双曲线方程)2.1.2(1422 202′′=?h x t t 综上所述： 1．反射波时距曲线在x-t 坐标系是双曲线，其极小点在炮点正上方； 2．在x 2-t 2坐标系，反射波时距曲线是直线，直线的斜率为1/v 12, 利用直线的斜率可求界面上方介质的速度； 3．反射波时距曲线以直达波时距曲线为其渐近线。 4．根据时距曲线斜率与视速度的倒数关系，在炮点处的视速度为无穷大，在x →∝时，视速度v *=v 1 5．当2h>>x 时，对（(2.1.2)式用二项式定理展开，只取前两项，可得 )3.1.2(2202 0v t x t t +≈ 将任一观测点p 的旅行时间t 和同一界面的双程垂直时间t 0的差称为正常时差，用 Δt 表示。即正常时差近似表达式是 )4.1.2(22 02 v t x t ≈Δ

地震波理论研究

地震波理论概述 摘要本文主要论述了我国的地震波理论研究,对地震波理论基础做了一个系统性的介绍。包括地震波及其分类，地震波的传播速度和在传播过程中的反射、折射和转换以及传播过程中的能量变化。 关键词地震波分类地震波传播波速衰减地震波动力学 Theoretical Overview of seismic wave Abstract This article discusses the theoretical study of the seismic waves,the theoretical basisof seismic wavesmade asystematic introduction.Including seismic wave propagation velocityand classification of seismic wave propagation and reflection in the process of refraction and the conversion process and the dissemination of energy change. Keywords seismic classificationof seismic wave propagation velocity of seismic wave attenuation kinetics 引言地球每天都在发生着地震，给人类带来很多的灾难。但是，在给人类带来无穷灾难的同时，地震也为人类认识地球提供了丰富的信息。地震波可以穿透地球深部，并能把地球内部的信息带回地面。目前，关于地球深部的结构、组成、过程和状态灯知识大多来自天然地震所产生的地震波的信息。同时，天然地震产生的地震波信号能量强，是研究整个地球内部的有力工具。科学家们根据地震波所携带的有关地球内部结构的信息，揭示了地球内部的许多秘密。因此地震波理论研究有着非常重要的现实意义。 一、地震波及其分类 地震波是由地震震源发出向四外辐射的在地球介质中传播的弹性波。地震波分为体波和面波。体波有分为两种：一种是压缩波或膨胀波，其质点振动方向与传播方向一致，称为纵波。另一种是剪切波，其质点振动方向与传播方向垂直，称为横波。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。纵波的物理特征恰如声波，能在流体（如海洋和湖泊）及固体地球中穿过。横波是剪切波,在地壳中的传播速