非线性条件下单孔法剪切波速正反演方法研究

发布时间：2017-10-27 03:15

  本文关键词：非线性条件下单孔法剪切波速正反演方法研究

  更多相关文章： 剪切波速 射线追踪 反演 单孔法 最短路径

【摘要】：岩土层的剪切波速在工程建设领域具有重要的作用,它是划分场地类别、确定土层覆盖层厚度、判断场地砂土或粉土地基的地震液化、求取土层动力学参数、以及进行地震小区划的依据。目前,剪切波速的求解方法主要是通过波速原位测试的手段拾取地震波走时数据,并根据走时数据来计算岩土层剪切波速。如,单孔法、跨孔法以及面波法。这些方法在计算剪切波速时,都假设地震波沿直线传播,忽略了场地岩土层不均匀分布的影响,因此,这些方法不仅需要进行大量繁杂的计算,而且求解精度低。本文的研究目的是在于通过地球物理正演和反演方法相结合,并运用计算机编程技术获得一种精度高、方便、快速的剪切波速求解方法。文中关于剪切波速的求解方法就是在前人研究的基础上,对他们提出的方法进一步完善而得到的。本文的核心内容:一是正演求解,二是反演计算。正演求解方法采用的是最短路径射线追踪方法(SPR),它是网络法射线追踪方法的一种,该方法能够较好的模拟出地震波的传播路径。反演计算方法采用的是同时迭代重建法(SIRT),它是一种能够快速求解大型线性方程组的反演方法,具有算法稳定、收敛效果好的特点。本文将这两种方法理论结合在一起,并编译成MATLAB算法程序,通过运行程序来求得场地岩土层剪切波速信息。围绕剪切波速的求解方法具体展开了以下几个方面的工作。1、对正反演理论发展情况进行描述,并引出本文的非线性条件下利用正反演技术求解介质剪切波速方法,并对其求解理论和程序设计思路做了介绍。2、对剪切波速的具体工程应用价值和研究意义做了详细的论述。同时,详细介绍了我国广泛使用的剪切波速原位测试技术的测试方法及测试资料的整理分析,对各种原位测试技术进行对比分析,指出各自的优缺点。3、简要介绍了地震波传播所遵循的几个原理和直达波、反射波、透射波、折射波、回折波的传播规律。4、介绍了射线追踪的发展历程,并给出了各个发展阶段所提出的射线追踪方法及其优缺点。详细介绍了本文所采用的最短路径射线追踪法,对其理论基础、模型构建和算法实现依次做了深入的介绍。文中还给出了射线追踪方法的算法程序及其说明,并用模型来验证该程序的有效性和稳定性。5、对地球物理反演理论做了论述,并对反演要解决的五大问题,即解的存在性、模型构制、解的非唯一性、解的稳定性、结果的评价做了简要介绍。详细介绍了本文所采用的反演方法理论,且给出了算法程序及其说明。6、文中将本文算法程序应用于三个具体的工程实例,并将利用该方法求得的剪切波速与运用单孔法波速测试方法求得的剪切波速结果作对比分析,验证了本文求解剪切波速方法的可行性以及本文算法程序的有效性和稳定性。最后还对本文方法的优点和不足之处做了说明。
【关键词】：剪切波速 射线追踪 反演 单孔法 最短路径
【学位授予单位】：安徽建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU435
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-14
• 第一章 引言14-18
• 1.1 研究的现状14-15
• 1.1.1 射线追踪正演方法及其评述14-15
• 1.1.2 波速反演方法及其评述15
• 1.2 本文方法的提出15-16
• 1.3 本文的研究方法16-17
• 1.4 本文的主要内容17-18
• 第二章 剪切波速测试方法及工程应用18-27
• 2.1 场地剪切波速测试方法18-23
• 2.1.1 单孔法18-20
• 2.1.2 跨孔法20-21
• 2.1.3 面波法21-23
• 2.1.4 三种测试方法的优缺点23
• 2.2 剪切波速工程应用23-26
• 2.3 本章小结26-27
• 第三章 射线追踪方法27-38
• 3.1 地震波传播原理27
• 3.2 地震波传播规律27-30
• 3.3 最短路径射线追踪30-32
• 3.3.1 网络模型30-32
• 3.3.2 节点最小旅行时的计算和射线路径的确定32
• 3.4 正演模拟计算及效果分析32-38
• 第四章 波速反演理论38-50
• 4.1 反演理论概述38-43
• 4.1.1 数学物理模型39
• 4.1.2 非线性问题线性化以及线性反演问题39-41
• 4.1.3 模型的构制41-42
• 4.1.4 解的非唯一性和稳定性42
• 4.1.5 结果的评价42-43
• 4.2 地震波波速反演理论43-44
• 4.3 反演方程组的建立44-45
• 4.4 反演方法45-47
• 4.4.1 ART算法45-46
• 4.4.2 SIRT算法46-47
• 4.5 模型反演结果47-50
• 第五章 工程计算实例50-60
• 5.1 工程实例一51-54
• 5.2 工程实例二54-57
• 5.3 工程实例三57-58
• 5.4 数据分析结果58-60
• 第六章 结论与展望60-62
• 6.1 本文方法的优点60
• 6.2 本文方法的缺点及改进60-61
• 6.3 工作展望和建议61-62
• 参考文献62-64
• 后记或致谢64-65
• 作者简介65

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 刘红帅;郑桐;薄景山;刘德东;齐文浩;;粘性土剪切波速不确定性的统计分析[J];世界地震工程;2010年S1期

2 尚银生;杨进堂;;土层等效剪切波速与平均剪切波速对比分析[J];山西建筑;2006年10期

3 邓春林;;泉州市规划区剪切波速与地基土类型关系[J];福建建筑;2006年05期

4 齐文浩;刘德东;张宇东;张忠利;;剪切波速推测的工程应用[J];防灾科技学院学报;2007年04期

5 张艺峰;姚道平;蔡宗文;叶友权;;灰关联分析在确定土层剪切波速中的应用[J];勘察科学技术;2008年05期

6 贾婧;冯启民;高惠瑛;;土层等效剪切波速空间模拟方法研究[J];世界地震工程;2009年01期

7 李平;薄景山;孙有为;;剪切波速差异性对地震反应的影响[J];世界地震工程;2010年S1期

8 安海锋;;关于估算各土层剪切波速引发的新问题[J];山西建筑;2011年04期

9 齐静静;;山东东营城区剪切波速回归分析及应用[J];勘察科学技术;2011年02期

10 张宇辉;张献民;程国勇;;土石混合介质中石料间隙土压实度剪切波速评价研究[J];岩土工程学报;2011年06期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 张宇辉;张献民;;含石量对土石混合介质剪切波速的影响分析[A];岩石力学与工程的创新和实践：第十一次全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2010年

2 石兆吉;王承春;;预测轻亚粘土液化势的剪切波速法[A];中国地震学会第二届代表大会暨学术年会论文摘要汇编[C];1984年

3 汪闻韶;;土工地震减灾工程中的一个重要参量——剪切波速[A];中国地震学会第四次学术大会论文摘要集[C];1992年

4 王建华;曲延大;周扬锐;程国勇;张立;;土层剪切波速的原位与室内对比试验研究[A];中国土木工程学会第九届土力学及岩土工程学术会议论文集（下册）[C];2003年

5 侯兴民;赵昌朋;曲淑英;刘文勇;;一种剪切波速测试数据处理软件[A];第三届全国防震减灾工程学术研讨会论文集[C];2007年

6 侯兴民;赵昌朋;曲淑英;刘文勇;;一种剪切波速测试数据处理软件[A];第三届全国防震减灾工程学术研讨会论文集[C];2007年

7 周燕国;陈云敏;社本康广;;弯曲元剪切波速测速技术在土工离心模型试验中的应用[A];中国水利学会2007学术年会物理模拟技术在岩土工程中的应用分会场论文集[C];2007年

8 李铮;王国祥;程兴;;南京河西地区浅层土剪切波速特性研究[A];第三届全国防震减灾工程学术研讨会论文集[C];2007年

9 丁振坤;夏祖讽;;硬基岩剪切波速定义研究[A];第十七届全国反应堆结构力学会议论文集[C];2012年

10 李铮;王国祥;程兴;;南京河西地区浅层土剪切波速特性研究[A];第三届全国防震减灾工程学术研讨会论文集[C];2007年

中国博士学位论文全文数据库 前8条

1 陈卓识;现场剪切波速测试误差及其对地震动影响研究[D];中国地震局工程力学研究所;2015年

2 刘瑜;基于颗粒接触模型的砂土剪切波速研究[D];浙江大学;2010年

3 周燕国;土结构性的剪切波速表征及对动力特性的影响[D];浙江大学;2007年

4 程国勇;饱和砂土剪切波速与抗液化强度相关性的研究[D];天津大学;2003年

5 张宇辉;机场高填方土石混填地基表征压实度剪切波分析理论研究[D];南京航空航天大学;2011年

6 汪云龙;先进土工实验技术研发与砾性土动力特性试验研究[D];中国地震局工程力学研究所;2014年

7 姬美秀;压电陶瓷弯曲元剪切波速测试及饱和海洋软土动力特性研究[D];浙江大学;2005年

8 王兴陈;基于物理性质的土体强度和变形特性研究[D];浙江大学;2014年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 喻礼生;剪切波速测试资料反演计算方法应用研究[D];安徽建筑大学;2015年

2 李相斌;浙江舟山Ⅱ类场地剪切波速不确定性研究[D];东华理工大学;2015年

3 李进;混合编程在场地工程剪切波速测试中的应用[D];烟台大学;2016年

4 陈拓;考虑区域特征的递增型土层剪切波速反演[D];中国地震局工程力学研究所;2016年

5 丁健华;非线性条件下单孔法剪切波速正反演方法研究[D];安徽建筑大学;2016年

6 赵娜;剪切波速对饱和松散砂（粉）土结构性及抗液化强度影响的研究[D];天津大学;2006年

7 彭华君;圆柱形击实试件的剪切波传播特性及其波速测试方法研究[D];重庆交通大学;2015年

8 张瑞滨;砾性土剪切波速影响因素研究[D];中国地震局工程力学研究所;2015年

9 侯云亮;西安地区黄土地基剪切波速与工程特性相关性的研究[D];长安大学;2007年

10 张立;剪切波速与振动三轴液化联合试验装置的研究及应用[D];天津大学;2004年

，

本文编号：1101671