Поверхностные сейсмические волны

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]

Когда существуют свободные границы (или поверхности раздела между двумя средами), возможны и другие скорости распространения. При этом могут появляться поверхностные волны , при которых движение происходит по существу лишь в тонком слое. Они подобны кругам на гладкой поверхности жидкости, вызываемым брошенным в нее камнем, и тесно связаны с поверхностным эффектом в проводниках, по которым течет переменный ток высокой частоты. Рэлей ), впервые обнаруживший существование поверхностно-волновых решений общих уравнений, заметил Не исключена возможность, что рассмотренные здесь поверхностные волны играют важную роль при землетрясениях и при соударении упругих тел. Распространяясь только в двух направлениях, они должны с удалением от источника приобретать все большее значение . Изучение записей сейсмических волн подтверждает предположение Рэлея. [c.509]

Одно ценное открытие Рэлея из области теории упругости не вошло в состав его книги—это теория поверхностных упругих волн ). В так называемых волнах Рэлея движение распространяется по поверхности упругой среды, подобно тому как рябь распространяется по воде, когда ее спокойная поверхность подвергается возмущающему воздействию. Как это и было предсказано Рэлеем, наука установила впоследствии важное значение этих волн в сейсмических процессах. [c.405]

Кроме продольных и поперечных сейсмических волн, имеются еще другие типы упругих волн в предыдущей главе мы познакомились с поверхностными волнами, или волнами Рэлея. Так как энергия поверхностных волн, [c.526]

Существование поверхностной волны на границе раздела двух непоглощающих сред впервые обсуждалось Шмидтом (1938) для волн в упругих средах (звуковые волны, сейсмические волны). Подобные же световые волны тщательно исследовались Оттом (1942, 1949). В этих исследованиях поверхностная волна возбуждается точечным источником (диполем), расположенным в оптически плотной среде. Для удобства мы будем говорить о поверхности стекло — воздух. Источник, находящийся [c.426]

Предлагаемая монография посвящена систематическому изложению теории распространения звуковых волн в образованиях слоистого характера. Это могут быть как искусственные структуры, используемые, например, в ультразвуковой технике (ультразвуковые фильтры, линзы, линии задержки на поверхностных волнах и т.п.), так и природные среды — океан и атмосфера, имеющие, как известно, хорошо выраженную горизонтальную стратификацию. К этому же кругу вопросов относится и распространение упругих (сейсмических) волн в земной коре. [c.7]

Величины напряжений, возникающих в грунтах при прохождении сейсмических волн, зависят от вида грунта и интенсивности землетрясения для сильных землетрясений они могут изменяться от сотых долей мегапаскаля для слабых грунтов до нескольких мегапаскалей для скальных грунтов. Порядок величин напряжений в слабых грунтах достаточен, чтобы вызвать значительные остаточные деформации в поверхностном слое. [c.61]

Необходимость устранения сейсмического импульса. В правых частях базового уравнения (2.82) способов обратной связи и базового уравнения (2.83) способов обращенного рассеяния присутствует компонента (5 +)" означающая идеальную обратную фильтрацию. Она необходима потому, что синтез кратной волны неизменно сводится к свертке двух звеньев поверхностной кратной волны в способах обратной связи и свертке исходной записи с записью, очищенной от поверхностных кратных, в способах обращенного рассеяния, уравнения (2.82) и (2.83). Эти свертки могут быть представлены как [c.79]

Удаление между АП и АИ определяется тем фактором, что самой сильной помехой, которая появляется в интервале полезного времени регистрации сейсмического волнового поля, является звуковая волна от поверхностного источника излучения сейсмических волн, например, импульсного или вибрационного излучателя. Эта помеха не подавляется полностью аппаратурно-методическими средствами приема и обработки. Поэтому момент ее появления на трассе можно считать окончанием полезного времени регистрации волнового поля. [c.112]

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]

Казалось бы, что ценные результаты для целей сейсмического зондирования поверхностных слоёв земли можно получить при использовании импульсного метода, подобно тому как это делается в гидроакустике при измерении глубины моря эхолотами. Для этого можно было бы применить звуковые или ультразвуковые частоты упругих волн, посылая их каким-либо излучателем внутрь земли и принимая отражения. Однако практически этого сделать нельзя, а если и можно, то лишь на самые незначительные расстояния. Дело в том, что поверхностные слои земли представляют собой большей частью наносные, т. е. весьма рыхлые слои, в которых поглощение упругих волн, имеющих частоты звукового, а тем более ультразвукового диапазона, очень велико. Кроме того, благодаря неоднородному строению поверхностных слоёв земли — трещинам и различного рода включениям в почве — звуковые волны частично рассеиваются и частично меняют направление своего распространения. Поэтому до настоящего времени основным источником упругих волн служит взрыв. [c.418]

Метод преломленных волн. Несмотря на очевидную возможность применения искусственных землетрясений для исследования строения поверхностных слоев земли, долгое время не удавалось в связи с указанными трудностями получать надежные данные. Лишь 20—25 лет назад, после того как появились мощные радиотехнические методы измерений и картина распространения упругих волн в твердых телах стала более ясной, оказалось возможным получать ценные результаты в прикладной сейсмологии. В настоящее время существует два главных метода сейсмической разведки метод преломленных и метод отраженных волн. Первый метод, давший прекрасные результаты, являющийся основным и по сей день, — это так называемый метод преломленных волн. d [c.537]

Уменьшение амплитуды поверхностных волн достигается правильным выбором места взрыва и величины взрываемого заряда, а также осуществлением взрыва на большой глубине. Мешающие волны обычно несколько отличны по частоте от отраженных волн, поэтому весьма большой эффект дает применение электрических фильтров в сейсмических усилителях (см. ниже). [c.545]

Примерами волн могут служить распространение звука в упругой среде, волны на водной поверхностн, сейсмические волны в толще земли н на ее поверхностн, электромагнитные волны и т. д. [c.484]

Поверхностные сейсмические волны. Наряду с обьемными, по Земле могут распространятся и поверхностные волны. Эти волны бывают двух типов и называются волнами Рэлея и Лява. Они бьши теоретически предсказаны Дж. Рэлеем в 1855 г и Лявом в 1911 г В Рэлеевской волне частицы грунта смещаются в вертикальной плоскости, ориентированной вдоль направления распространения волн, а траектории их движения представляют собой эллипсы (см. далее гравитационные волны на поверхности жидкости). В волне Лява частицы движутся в горизонтальной плоскости поперек направления распространения волны. [c.96]

Сейсмические волны. Упругие волны, регистрируемые сейсмографами, принадлежат к неск. типам. По характеру пути распространения волны делятся на объёмные и поверхностные. В свою очередь объёмные волны подразделяются на продольные (Р) и поперечные (5), а поверхностные — на Рэлея волны и Лява волны. Объёмные волны распространяются во всём объёме Земли, за исключением жидкого ядра, не пропускающего поперечные волны. Продольные волны связаны с изменением объёма и распространяются со скоростью У (Я- -2р.)/р, где >1, — модуль сжатия, р — модуль сдвига (см. Модули упругости), р — плотность среды. Поперечные волны не связаны с изменением объёма, их скорость равна y fi/p. Движение частиц в волне S происходит в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны. В сферически-симметричяых моделях Земли луч, вдоль к-рого распространяется волна, лежит в вертикальной плоскости. Составляющая смещения в волне S в этой плоскости обозначается SV, горизонтальная составляющая — SH. Нек-рые оболочки Земли обладают упругой анизотропией в этом случае поперечная волна расщепляется на две волны с разл. поляризациями и скоростями распространения. Параметры земных недр изменяются по вертикали и горизонтали, Поэтому в процессе распространения объёмные волны испытывают отражение, преломление, обмен (превращение Р в S и наоборот), а также дифракцию и [c.481]

Кроме продольных и поперечных сейсмических волн, имеются ещё другие типы упругих волн в предыдущей главе мы познакомились с поверхностными волнами, или волнами Рэлея. Так как энергия поверхностных волн, которые в сейсмологии обозначают буквой , сосредоточена лишь в поверхностном слое, то эти волны распространяются на большие расстояния и на сейсмограммах имеют гораздо ббльшие значения амплитуд, чем волны Р к 8. [c.410]

Исследование по сейсмическим данны.м строения Земли, в особенности строения земной коры и верх-не11 части оболочки Земли. Для этой цели изучают времена распространения продольных н поперечных сейсмических воли, изменения интенсивности сейсмич. колебаний с расстоянием, а также дисперсию скоростей или зависимость скорости распространения поверхностных сейсмич. волн от периода [c.508]

Рэлеевские волны, будучи наиболее распространенным типом поверхностных акустических волн, играют важную роль в сейсмических явлениях [10], так как они расходятся при распространении от источника возмущения только в двух измерениях и поэтому затухают — обратно пропорционально корню из проходимого волной расстояния. Волны мегагерцевого диапазона широко используются в поверхностной дефектоскопии [И, 12, 24] и в аку стоэлектронных устройствах обработки сигналов [25—29]. Гиперзвуковые рэлеевские волны используются при изучении физических свойств поверхности твердого тела [30]. [c.203]

Ранние поверхностные волны больших периодов (1—4 мин) — это волны Лява, обозначаемые Lg или О (в честь Гутенберга). Волны Рэлея, обозначаемые Ьг регистрируются приборами, которые измеряют горизонтальную компоненту движения грунта. Как волны Рэлея, так и волны Лява подвержены дисперсии. Дисперсионные соотношения у них различные на континентальном и океаническом участке пути. Наивысшие скорости волн Лява порядка 4,5 км/с, волн Рэлея — 4,2 км/с. Короткопериодная волна Lg распространяется по континентальной коре без значительной диссипации, но не может проходить под океанами. Г-фаза отвечает сейсмической волне, распространяющейся со скоростью звука через океаны. [c.382]

Копел оценил, что регистрируемое лунотрясение , вызванное падением метеорита, будет происходить менее одного раза в столетие. Во всяком случае, относительно небольшие метеориты не образуют сейсмических волн на Луне, так как свою энергию они тратят в реголитах — гранулированном поверхностном слое Луны. Предварительные результаты, полученные с помощью сейсмографа Аполло 11, подтверждают предположение, что Луна — чрезвычайно спокойное тело. [c.138]

Сейсмические волны давно служат предметом изучения и область их применения расширяется. Землетрясения возбуждают волны в грандиознейших масштабах причем поверхностные волны наблюдаются и после того, как они несколько раз обходят вокруг Земли. Их систематическое изучение имеет большое значение для обеспечения безопасности населения, а также для научного исследования строения и эволюции Земли. Источником естественного шума или микросейсм часто являются шумы на море. Искусственно возбуждаемые сейсмические волны дают информацию о конфигурации слоев в породах для нефтяной разведки и в меньшем масштабе информацию о прочности ее поверхностных слоев для инженерных целей, Свойства пород, вскрываемых нефтяными скважинами. определяются путем регистрации сейсмических волн на разных глубинах прн возбуждении их взрывами либо другими истичннками, расположенными а той же скважине поблизости от приемника. Приборы, созданные для регистрации землетрясений и больших взрывов, нередко помещаются в специальные контейнеры и опускаются в глубокую скважину, В каждой из упомянутых областей применении сейсмических во,1Н след>ет изучать направленность и эффективность источников, волновые. характеристики отдельных с юеп н границ, так как все эти параметры видоизменяют волну в процессе ее распространения и взаимодействия с приемником, Эти процессы могут быть поняты только тогда, когда зарегистрированные сигналы будут должным образом истолкованы в терминах истинного движения грунта в области приемника. [c.9]

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]

В отличие от предыдущих полетов, в которых ступень S-IVB выводилась на гелиоцентрическую орбиту, в полете Apollo-13 было решено сбросить S-IVB на поверхность Луны в цель диаметром 700 м с центром в восточной части кратера Ландсберг (3° ю. ш., 30° з. д.), в 200 км западнее места посадки АроИо-12. Сейсмический удар заданной силы использовался для тарировки находящихся на Луне пассивных сейсмометров и исследования характера распространения сейсмических волн в поверхностном слое Луны. [c.163]

Во-вторых, модель Био включает упругий вариант как частный случай. В самом деле, при нулевой вязкости или сравнительно низких частотах, к которым относится и диапазон частот поверхностной сейсморазведки, нерелаксированное состояние не возникает, и среда реагирует на сейсмические волны как упругое тело. Однако важнейшие выводы теории Био - предсказание медленной продольной волны и положение о влияниие микроструктуры среды на особенности относительных смещений скелета и флюида - сохраняют свою силу и в упругом варианте (Biot, 1956). [c.155]

Примером такой системы является совокупность поверхностных гравитационных волн внутренних гравитационных волн I и сейсмических волн 5 в невращающемся стратифицированном океане конечной глубины (рис. 1). Полное движение океана состоит из волновых движений и остаточного горизонтального сдвигового течения к. [c.106]

Чтобы определить ориентацию горизонтальных составляющих, анализ поляризации первых вступлений полагается па вступления прямой Р-волпы, а также па вступления преломленной Р-волны и отраженных Р- и PS-волп, которые являются линейно ноляризованными. Линейная поляризация представляет собой свойство смещения, где движение частиц в сейсмической волне происходит в одном направлении и вычерчивает линию. Напротив, поверхностные волны на земле или волны на границе раздела вода-дно [3] являются эллиптически поляризованными частицы стремятся двигаться в двух направлениях - вертикальном и горизонтальном, вычерчивая эллипс. [c.200]

Восстановление или ремонт горных выработок и подземного оборудования, пострадавших от воздушноударной волны, а также поверхностных сооружений, пострадавших от сейсмических эффектов ядерных взрывов. [c.123]

Дж. Стрэтту (лорду Рэлею) принадлежит обнаружение поверхностных волн (так называемых волн Рэлея) на упругом теле 2, оказавшихся существо венными, в частности, для анализа сейсмических процессов. Развитие теории волн Рэлея с геофизическими приложениями было дано позже А. Лявом исследовавшим распространение поперечных волн в многослойных средах (волны Лява). [c.60]

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]

Для полной характеристики сейсмических колебаний следует знать направление распространения волны и направление вектора колебаний (смещений, или скорости, или ускорения). Если расположение и вид источника колебаний известны, направление распространения и, как правило, характер волны (продольная, поперечная или поверхностная) также заранее известны. Тогда можно ограничиться измерением одной компоненты вектора смещений. В других случаях полезно бывает измерять три компоненты смещения — вертикальную и две взаимно перпендикулярные горизонтальные, чтобы определить поляризацТ1ю и характер колебаний. Для этой цели приходится применять трехкомпонентные геофоны, являющиеся, по существу, комбинацией трех систем. Колебания каждой из них могут происходить только в одном из трех взаимно перпендикулярных направлений. Геофон выдает три элeктJ)ичe киx сигнала, пропорциональных соответствующим составляющим колебаний. Для определения направления прихода волн применяют целую систему геофонов — групповую электроакустическую сейсмическую антенну. [c.196]

Другой пример упругих поверхностных волн представляется так называемыми волнами Стоунли, открытыми Р. Стоунли (R. Stoneley) в 1924 г. в этих волнах в противоположность SH-волнам упругое перемещение поляризовано параллельно сагиттальной плоскости (например, волны на поверхности раздела изотропного однородного линейно упругого тела и жидкости, как это имеет место на дне океанов при сейсмическом рас- [c.148]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...