Объемные сейсмические волны

Объемные сейсмические волны. Чрезвычайно важным примером волн в упругом твердом теле являются сейсмические волны, возникающие в ограниченной области пространства (очаге) размером в несколько километров и распространяющиеся на огромные расстояния под поверхностью Земли. Эти волны бывают поперечными (волны сдвига) и продольными (сжатия и разрежения) и могут пронизывать всю нашу планету. Это позволяет (подобно рентгеновскому анализу) исследовать внутреннее строение Земли. Этим занимается отдельная наука, называемая сейсмологией. Долгое время сейсмология, одним из основателей которой является русский физик Б.Б. Голицын, была наукой о землетрясениях и сейсмических волнах. В настоящее время сейсмология занимается анализом разнообразных движений в земной толще. [c.92]

При распространении объемной сейсмической волны в трехмерном случае амплитуда уменьшается с расстоянием г, пройденным волной от точечного источника. Уравнение такой волны, называемой сферической, имеет вид [c.96]

Такие элементарные импульсы возбуждаются объемной сейсмической волной по мере прохождения ее вдоль скважины, при этом возмущение в любой точке наблюдения является суммой, этих импульсов, взятых с соответствующими задержками. [c.165]

Лекции 5-6 посвящены бегущим волнам. Здесь рассматриваются не только общепринятые модели волновых движений частиц твердых тел, жидкости и газа, но также объемные и поверхностные сейсмические волны и современная сейсмическая модель Земли. На основе системы уравнений Эйлера, введенной в предыдущих учебных пособиях этой серии, предлагается адаптированный подход к описанию гравитационно-капиллярных волн и оцениваются характеристики таких волн, включая волны цунами. Для наиболее подготовленных студентов излагаются основные элементы нелинейного распространения акустических волн конечной амплитуды. [c.4]

Упругие волны в Земле [15]. Распространение упругих деформаций при землетрясениях носит волновой характер. Обычно исследуются продольные (Р) и поперечные (S) объемные волны, а также поверхностные — воЛны Рэлея (R), у которых колебание частиц происходит в плоскости, перпендикулярной поверхности и проходящей через направление сейсмического луча, и поперечные поверхностные волны Лява (L). [c.1183]

Стоксу принадлежит также более детальный анализ двух типов волн, открытых Пуассоном,—безвихревых волн объемного сжатия и расширения и вихревых волн смещений, не сопровождаемых изменением плотности. В 1885 г. Рэлей к этим двум типам волн добавил третий он показал, что вдоль поверх-ности раздела упругих сред могут распространяться волны, скорость которых меньше, чем скорости пуассоновых волн , и не зависит от их периода. Впоследствии выяснилось значение этих волн Рэлея для анализа сейсмических процессов. [c.278]

P-волны. Влияние границ раздела, определенных с помощью других методов, на поле продольных волн оказалось неожиданно слабым. Опираясь на опыт сейсмических работ на суше и на море, естественно было бы ожидать присутствия на волновых картинах при каротаже неглубоких скважин или при просвечивании объемных волн, отраженных от известных по другим данным границ, расположенных ниже или выше пары источник-приемник. Однако опыт работ с электроискровым источником показал, что отраженные Р-волны на записях отсутствуют либо скорее всего лежат за пределами динамического диапазона регистрации. Это противоречие требует более пристального рассмотрения вопроса. При этом речь идет об ином явлении, нежели отсутствие волны-спутника от поверхности при работах с мощным электроискровым источником, которое было рассмотрено в гл. 2. Здесь источник может находиться достаточно далеко от границы, чтобы считать его точечным, а задачу об отражении - акустической. Как показано выше (гл. 2), импульс давления, возбуждаемый электроискровым источником, обладает тем свойством, что од-нс значно связан со скоростью смещения частиц. Поэтому можно рассматривать любую из этих характеристик поля без потери общности результата. [c.148]

Волновые картины цифрового акустического каротажа были обработаны с целью подавления шумовых помех с использованием процедур вычитания волн-помех, частотной и когерентной фильтрации, динамического анализа комплексных трасс, фазового прослеживания. Затем интервальные времена пересчитаны в скорости и сформированы одномерные акустические модели. Общее представление о характере материалов дает рис. 35, на котором приведено изометрическое представление куба сейсмических записей после трехмерной миграции. Нижняя грань внутреннего выреза соответствует горизонтальному срезу поверхности баженовского репера. Совмещение горизонтального среза с внешними и внутренними гранями куба позволяет представить объемное строение вытянутого в меридиональном направлении свода Быстринского поднятия в его северной части. Сечение поверхности фундамента горизонтальным срезом на времени 2,12 с показано линией. На задней стенке внутреннего выреза куба хорошо видны наклонные горизонты ачимовской пачки. [c.119]

Породы мантии Земли имеют коэффициент вязкости порядка Па-с, а модуль сдвига — порядка 10" Па. Тогда т оказывается порядка 10 ° с (300 лет). Отсюда очевидно, что мантия Земли передает объемные сейсмические волны с периодом в несколько секунд как упругое тело и течет как вязкая жидкость в масштабе времени, исчисляемом миллионами лет. Шарик из полидиметилсилоксана (типа замазки), если его бросить, отскакивает лучше, чем шарик из стали, но если его оставить лежать на столе, то он растечется под действием собственного веса и превратится в лужицу. [c.23]

Акустические фононы. Объемные сейсмические волны. Современная модель Земли. Волны Рэлея и Лява. Волны в жидкостях и газах. Звук. Интенсивность звука. Поглощение звука. Излучатели звука. Применение акустических методов. Основные характеристики звука. Закон Вебера-Фехнера. Диаграмма слуха. Акустические резонаторы. Музыкальные инструменты. Эффект Доплера и бинауральный эффект. Интерференция и дифракция волн. [c.91]

Частоты объемных сейсмических волн лежат в инфразвуковом диапазоне 0,1Гц<у<10Гц. Следовательно, для волн с частотой V 1 Гц уменьшение амплитуды в е раз у поперечной волны происходит на пути -1000 км, а у продольной волны — на пути -4000 км. [c.96]

До сих пор мы ограничивались рассмотрением волн в изотропных средах. Многие изверженные породы, а также некоторые карбонаты и песчаники не проявляют явных свойств, характеризующих направленность, и поэтому ведут себя так же, как изотропные твердые тела. Однако для большинства глинистых и некоторых других отложений характерны плоскости кливажа либо ориентация зерен в образцах размером I см . Эти свойства направленности могут проявляться и в мощном слое с большим латеральным протяжением, если предположить, что порода рассматривается как однородная, но анизотропная твердая среда. Было показано, что многие толщи Земли, состоящие из многочисленных тонких осадочных слоев, когда через них распространяются низкочастотные сейсмические волны, ведут себя как однородные, но анизотропные среды [165]. Под влиянием веса вышележащих пород свойства глубоко-залегающих отложений могут обладать симметрией относительно вертикали. Материал с такой осью симметрии был назван поперечно-изотропным [95, 149]. Плоские волны внутр/ такой твердой среды были подробно рассмотрены Рудцким [135], а поверхностные и объемные волны изучались Стоунли [149]. Другие авторы в последнее время занимались проблемами изучения волн от локализованного источника в поперечно-изотропной среде. Эта проблема будет рассмотрена в разделе, посвященном сейсмическим источникам. Ниже изучается свойство плоских волн, распространяющихся в безграничной поперечно-изотропной среде. [c.46]

Главные особенности процесса распространения сейсмических волн, которые наблюдались экспериментально, можно было предсказать на основе идеально упругой модели Земли. Законы отражения, Преломления объемных волн и дисперсия поверхностных волн могут быть выведены с помощью уравнений упругости для сред с границами, выбранными с учетом имеющихся представлений о разрезе Земли. Однако имеются отличия между наблюдениями и теоретическим предсказанием, главное из которых состоит в более сильном уменьшении амплитуды наблюденных волн, чем это вытекает из геометрического расхождения и отражений на границах. Это дополнительное уменьшение амплитуды мы будем называть поглощением. Цель этой главы —обзор экспериментальных данных о Природе поглощения в горных породах и обсуждение некоторых теоретических моделей, предлагавшихся с целью генерализации экспериментальных данных и объяснения механизмов потери энергии. Ряд исследователей рассматривали эту проблему с почти одних и тех же позиций (21, 74, 1О0]. Недавнее собрание наиболее значительных трудов, снабженных прекрасными комментариями от редакторов [78], показывает современное состояние Проблемы поглощения сейсмических волн. Поскольку эта публикация и прекрасный обзор, выполненный Мавко и Нуром [100], содержат достаточно полную библиографию, в нашем изложении мы постараемся коснуться только наиболее полезных концепций и соотношений без детальных ссылок на литературные источники. [c.90]

Если задача состоит в том, чтобы понять лрироду затухания сейсмических волн, распространяющихся в земле, то необходимость измерения свойств горных пород в месте их залегания представляется очевидной. Соответствующие наблюдения можно разделить на три категории 1) регистрация объемных волн в ряде точек однородной породы лри условии, что источники и приемники достаточно удалены от границ тела 2) регистрация скорости движения частиц в ряде точек слоистого разреза неглубоко залегающих частей земной коры, вызванной распространяющейся вниз волной и многократными отражениями внутри отдельных слоев 3) наблюдения поверхностных волн и различных собственных колебаний Земли, вызванных землетрясениями, [c.129]

Многие источники сейсмических волн действуют на поверхности земли так, что механический контакт осуществляется непосредственно на самой поверхности. Некоторое представление о поведении таких источников можно получить, рассматривая излучение волн от сосредоточенных сил, действующих параллельно свободной границе упругого полупространства или перпендикулярно к ней. В случае механических источников излучение от кругового штампа на свободной границе обеспечивает описание как поведения самого источника, так и излучаемых объемных волн. В большинстве конкретных ситуаций предположение об однородности полупространства нуждается в уточнении, поскольку сейсмические скорости, как правило, имеют очень низкие значения вблизи поверхности Земли. Если изменение скорости с глубиной известно, то с целью уточнения амплитуды волн можно использовать более корректные формулы для геометрического расхождения (взамен простого деления на расстояние). Легко учесть также явление преломленияч на промежуточных границах. Если для каждого из слоев известен коэффициент поглощения, то представляется возможным ослабить предположение и об идеальной упругости. Разделив спектры зарегистрированных волн на спектральную характеристику поглощения и осуществив обратное преобразование Фурье, получим сейсмограммы, которые наблюдались бы в идеально упругой среде. Предположение о свободной границе является достаточно реалистическим, так как акустический контраст между воздухом и грунтом очень велик, но даже это предположение необходимо иногда применять осторожно. Так, вибрационные источники могут порождать прямую воздушную волну, а при взрывании зарядов в воздухе ударная воздушная волна сама является источником сейсмических колебаний, [c.228]

Здесь р - вертикальная компонента эффективного напряжения (5.4), К ид- это объемный и сдвиговый модули скелета породы, - его коэффициент Пуассона, К и /у- объемные модули материала зерен и порового флюида. В соответствии с (5.101), полная нормальная податливость породы складывается из податливости пор ф7дг = ф/АГх и податливости /К зерен скелета всестороннему сжатию. Последняя намного меньше податливости пор. Считается, что перетоки флюида при распространении сейсмических волн отсутстуют. [c.163]

Исследование анизотропных пород. Речь идет о сейсмической квазианизотропии пород в естественном залегании, вызванной тонкой слоистостью или трещиноватостью пород либо двумя этими факторами совместно. Наличие двух водонаполненных скважин и вышеописанная аппаратура с электроискровым источником упругих волн позволяют провести количественную оценку этого параметра разреза. Наблюдения проводятся по комбинированной схеме, включающей в себя каротажные наблюдения и просвечивание. На первом этапе проводится просвечивание при расположении источника на одинаковых глубинах с минимальным (из соображений задачи и производительности работ) шагом по глубине, В результате проводится выделение пластов в разрезе по образованию обменных гидроволн на их границах и определение скорости объемной продольной волны в горизонтальном на- [c.182]

Интенсивность землетрясений выражается в магнитудах М. — величинах, определяемых по записям объемных или поверхностных волн на сейсмических станциях [13]. Определения магнитуд относятся к землетрясе- ниям, очаги которых залегают на глубине 20—30 км. [c.995]

Проанализируем особенности затухания волн низких (сейсмических) частот в указанных средах (см. [78, 83]). Для исследуемых сред выполняется условпе ag i (коэффициент объемного расшире- [c.88]

ВТИ) отношение RqQ / RQ( j ) фазовых скоростей (4.426) ближе к единице, чем отношение добротностей, т. е. анизотропия поглощения выше, чем анизотропия скорос-(4.42с) тей. Обычно в сейсмических средах С33 < С j, т. е. усредненная несжимаемость, а следовательно, и скорость по (4A2d) вертикали меньше усредненной несжимаемости (и скорости) по горизонтали, например, в силу тонкослоисто-сти. При этом, согласно (4.49), волны дР, распространяющиеся по вертикали, поглощаются в большей степени, чем распространяющиеся по горизонтали. Что касается волн qSV, то у них добротность вдоль оси симметрии равна добротности в плоскости изотропии, так как в обоих случаях v = PP55. Таким образом, структура среды, обуславливая анизотропию объемного и сдвигового модулей, предопределяет тем самым анизотропию как скоростей, так и поглощения. [c.119]

В реальных условиях возможны все сочетания этих случаев. Положительным фактором является то, что объемные волны в геологической среде могут считаться недиспергированными. Однако поверхностные волны являются диспергированными и имеют значение при обработке сейсмических данных. [c.13]

Учитывая, что пока не имеется общего теоретического решения задачи, для установления зависимости сейсмических свойств пород от напряжений целесообразно использовать подход, заключающийся в построении механических моделей пород того или иного типа с последующим теоретическим описанием их поведения под давлением. Исходя из различия в механизме деформации среды при нагружении, целесообразно рассмотреть раздельно скальные, талые обломочно-песчаные, талые глинистые породы, а также мерзлые песчано-глинистые породы. Изложение будем начинать с теоретических решений, а затем будем анализировать экспериментальные зависимости на образцах и в массиве пород. Последние различаются по двум основным причинам. Во-первых, образец отличается от массива по размерам (масштабный фактор) и по состоянию (трещиноватость, влажность, сохранность и т. д.). Во-вторых, порода в горном массиве находится в сложном объемном напряженном состоянии, а на образце воспроизводятся лишь простые схемы нагружения (чаще всего одно- или трехосное). Очень важно также направление распространения упругих волн по отношению к направлению действия нагрузки. Обычно изучают зависимость изменения Гр и вдоль и вкрест прикладываемой нагрузки. [c.32]

Модель X иллюстрирует влияние свойств раствора, заполняющего скважину, на интенсивность гидроволны. Буровой раствор моделируется жидкостью с повышенной плотностью (/3 = =1,1 г/см ) и малым модулем сдвига (6 = 40 м/с). Параметры околоскважинного пространства оставлены неизменными относительно основной модели 1, Импульсная характеристика давления на стенке скважины (рис. 3.8) свидетельствует о том, что относительная интенсивность гидроволны в указанном случае резко уменьшается. Однако для случая высокоскоростной модели изменение свойств жидкостного заполнителя практически не сказывается на относительной интенсивности объемных и поверхностных волн. Отмеченные особенности необходимо учитывать при анализе данных сейсмического каротажа наличие тяжелого бурового раствора с отличной от нуля скоростью распространения поперечных волн как бы увеличивает диапазон изменения интенсивности гидроволны. [c.98]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...