【doc】各向同性和横向各向同性介质中洞穴爆炸加载产生的地震辐射

【doc】各向同性和横向各向同性介质中洞穴爆炸加载产生的地震辐射 各向同性和横向各向同性介质中洞穴爆炸 加载产生的地震辐射 I,f,j辰}/\.譬 各向同性和横向各向同性介质中洞穴/i}f,? 爆炸加载产生的地震辐射 RichardL.Gibson,Jr..M 我们用间接边界元方法(BEM)分析 了洞穴形状对各向同性和横向各向同性介质 中远场地震波辐射的影响.该方法的基本思 路是弹性介质中绕射边界对位移场的影响 可用边界(本文中即为洞壁)上的一组虚力 源表示BEM方法最近被应用到无限和半 无限钻孔内部及周围声波和弹性波场的计算 (Bouehon,1993;Dong.1993).我们将 该方法推广到对有限长圆柱型洞穴进行模型 研究,首先采用体积注入点源来模拟爆炸源 (Gibson等,1994).这种方法得到的辐射 图形中有一个很强的剪切波信号.辐射图形 依赖于点源在洞穴中的位置.因为人射到洞 壁的波场的振幅与其到点源的距离成反比. 本文中,我们假定爆炸瞬时并均匀地对洞壁 产生压力.因此,采用另一种不同的源表 示利用这种新方法,我们将其算法应用到 埘称轴与圆柱型洞穴轴平行的各向同性介质 及横向各向同性介质中. 在所有根据BEM方法得到的计算结果 中都包含有一个无限弹性介质中充满空气的 洞穴在各向同性介质中.我们的结果与根 据其它方法得到的结果相同(Stevens等, 1991;Glenn等,1986;Rial和Moran. NaftToksoz.WeniieDong'Zl』'.一一 , H( 1 1986),算出的纵波辐射图形的信号疆援变 化很大,且当包含高频成分时有讵强的剪切 波.地震波的拐角频率与观测仪器相对于洞 穴轴线的方向有关.当两者方向一致时拐角 频率摄小.圆柱型洞穴产生的剪切波振幅与 纵横比成正比(纵横比为洞穴长度除以直 径).然丽,区域地震观测(1Hz)的典型 频率范围的理论地震图产生几乎是各向同性 的纵波辐射图形和较小的剪切波.这个结果 与Steverls等人(1991)的结果相似,表明 对P波能量的观测揭示不了非球形嗣穴的 存在.当洞穴位于横向各向同性介质中且其 弹性特性取决于垂直于洞穴的裂隙分布时, 辐射图形与各向同性介质中的相似.尤其是 对准P波.摄明显的差异在于虽然产生了 准剪切渡.其振幅(相对于P波)实际上 随纵横比的增大而减小,且随洞穴等尺度性 的增大而增大.因此.各向异性介质中高纵 横比洞穴源产生的地震波场比纵横比接近1 的洞穴产生的辐射图形更相似于经典的,各 向同性爆炸模型产生的地震辐射. (周克昌译卢振业校) ? EarthResourcesLaboratory,MassachusettsInstituteofTechnology,CambridgetMa02139, USA 一 27—