第二章2-1面波勘探的基本原理.pdfVIP

第二节 瑞雷面波法 自 1887 年英国学者瑞雷从理论上证明了瑞雷面波的存在以来， 人们曾对面波的形成和传播特征做过许多研究， 但长期以来， 它却一 直被认为是地震勘探中的一种干扰波， 没有利用价值。 上世纪六十年 代开始， 国外有人开始研究瑞雷面波的有效利用问题。 到上世纪八十 年代，瑞雷面波的传播特性及利用方面的研究成为世界工程地球物理 勘探同行们的研究热点。 目前，瑞雷面波勘探法在我国已经得到广泛 应用，现在几乎国内外所有的浅层地震勘探仪都配有瑞雷面波勘探的 功能。尽管其应用已经如此广泛，但瑞雷面波勘探的理论问题、仪器 问题和处理解释问题还并没有得到很好的解决。 也就是说， 瑞雷面波 勘探在技术及理论方面还有大量的工作要做。 §2－1 面波勘探的基本原理 2.1.1 均匀半空间瑞雷面波的形成 地表震源不仅激发纵波和横波， 同时由于纵波和横波的相互干涉 叠加，会出现波形的转换， 使地下介质质点按一定的轨迹运动，形成 一种新的、能量很强且主要集中在地表附近的波动。由于这种波是 1887 年由瑞雷从数学上证明其存在的，故称为瑞雷面波。关于瑞雷 波的推导如下： 条件： 自由界面以下为半无限均匀弹性介质， 介质的弹性常数为 和 ，密度为 ， x 、 y 轴取在自由表面上， z 轴垂直向下。设瑞雷 波速为 VR ，在 zox 平面内沿 x 轴方向传播， 在 y 轴方向的振幅和相位完 全相同，及只讨论平面二维情况。令其势函数为： i ( kR x t ) f (z)e i (kR x t ) f ( z)e 和 分别满足下列波动方程： 2 2 1 2 2 VP t 2 2 1 2 2 VS t 将 、 代入上式，可得： 2 d f 2 2 2 (kR k P ) f 0 dz 2 d g 2 2 2 (k R k S ) g 0 dz 其中， k P