地震波动力学课件.ppt

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1、第一节弹性介质与地震波一、弹性介质讨论地震波的传播问题时，须应用弹性力学的原理，和地球介质均匀连续、各向同性、完全弹性假设。之所以应用弹性力学原理，是因为地震方法的基础是地震波在岩石中的传播规律，而岩石的弹性性质决定了地震波的传播规律。之所以采用介质均匀连续、各向同性和完全弹性假设，是因为这种假定可使分析大大简化（分析的简化性），并且在多数情况下应用这种假设可得到与观察结果颇为符合的结果（结果的合理性）。假设的合理性：均匀连续假设：在同一地层中，由于地震波的波长一般大于数百米至数公里，岩石的不均匀性对地震波的传播不起作用。各向同性假设：取向杂乱无章的晶体的线度远较地震波波长小，在地震波波长

2、长度内，可将地球介质看作为各向同性。完全弹性假设：除震源外，介质所受的力一般都是很小的，而且延续时间很短，因此可将地球介质当作完全弹性体。二、应力、应变与弹性参数应力：是面力，与作用点的位置和面的方向有关。应变：是应力所引起物体形变的一种量度，由相邻质点的相互作用而产生。应力（变）线应力（变）体应力（变）切应力（变）三、振动与波动的关系1．弹性振动和弹性波弹性体在外力的作用下，其介质内质点会离开平衡位置发生位移而产生形变，当外力解除以后，产生位移的质点在应力的作用下都有一个恢复到原始平衡位置的过程，但是由于惯性力的作用，运动的质点不可能立刻停止在原来的位置上，而是向平衡位置另一方向移动，于

3、是又产生新的应力，使质点再向原始的平衡位置移动，这样应力和惯性力不断作用的结果，使质点围绕其原来的平衡位置发生振动。这和弹簧及琴弦的振动过程十分相似，称之为弹性振动。广义振动：任一物理量在某一数值附近作周期性变化时，称该物理量在作振动。振动tuT空气中波的严格定义不是一句话所能说得清楚的。但一般而论，可以认为波就是振动的传播过程。物体内的各部分之间是相互联系着的。当一部分弹性介质由于某种原因产生振动时，这种振动在弹性介质中不断地传播和扩大，便形成了以激发点为中心，以一定速度传播开去的弹性波。t=00481620············12·················t=T/4····

4、·················t=T/2······························t=T···························t=3T/4··················波动形成过程xu初始时刻，所有的点都在平衡位置随后，第一个点开始振动，并带动其邻近的点振动。T/4后，第一个点到达正向最大位移，同时T/4×V远处的质点刚要开始振动波形图（波剖面）T/2后，第一个点正向回归平衡位置，同时T/2×V远处的质点刚要开始振动3T/4后，第一个点到达反向最大位移，同时3T/4×V远处的质点刚要开始振动T后，第一个点反向回归平衡位置，同时T×V远处的质点刚要

5、开始振动弹性介质中2、振动与波动的关系（1）波动－振动形式在介质中的传播（2）波动－振动能量在介质中的传播（3）波动－振动相位在介质中的传播把介质中的无限多个点当作一个整体来看，它的运动就是波动。振动和波动的关系就是部分和整体的关系波动是一种不断变化、不断推移的运动过程。介质中有无数个点，在波的传播过程中，“上游”的质点依次带动“下游”的质点振动。每个点都会或早或晚地受到牵动而振动起来（在能量耗尽之前）。质点并未“随波逐流”,波的传播不是介质质点的传播。单独考虑每一个点，它的运动只是在平衡位置附近进行振动（能量耗尽之后则停止振动）。某时刻某质点的振动状态将在较晚时刻于“下游”某处出现---

6、波是振动状态的传播。波动－振动形式在介质中的传播和任何一种振动相联系的是一定形态的振动能量。既然波动就是振动在介质中的传播过程，那么伴随着振动的传播，当然也就有能量的传播。波动是能量传播的重要方式之一。波动－振动能量在介质中的传播波动－振动相位的传播波动是振动在介质中的传播振动是波动的震源波动只是质点振动能量的传播质点本身只在其附近位置振动振动速度与波动速度质点在其附近位置振动的速度，称振动速度。质点振动能量传播的速度，称为波速（地震波传播速度）。二者不一定相同。振动方向与波动方向不一定相同如果质点的振动方向与波的传播方向相同，则称为纵波（弹簧）。如果质点的振动方向与波的传播方向垂直，则称

7、为横波（水波）。2．地震波的形成目前在浅层地震勘探中所采用的震源，一般多为锤击、落重等机械震源或炸药爆炸震源，有时也用电火花等其它形式的震源。它们均以瞬时脉冲式激发。实践表明，不论使用哪种震源，在激发时，激振点附近的一定区域内所产生的压强将大大地超过其介质的弹性极限而发生岩土的破裂和挤压形变等，形成一个塑性和非线性形变带，再向外其压强不断地减小，直至其周围介质能产生完全的弹性形变。上述震源点附近的非线性形变区称之为等效空