文档介绍：第卷第期地震工程与工程振动..
年月.
文章编号:———
基于时频分析方法提取瞬态瑞利波频散曲线
孔令召,侯兴民,陈建立
烟台大学土木工程学院,山东烟台
摘要:作为一种无损浅层勘探方法,瑞利波越来越多地应用于地震工程、环境工程及岩土工程测试
中。其中,一项重要的工作是提取瑞利波的频散曲线。根据激振方式不同,瑞利波勘探可分为稳态
法、瞬态法和地脉动台阵法。基于相位谱法提取瞬态瑞利波的频散曲线,一般将两通道瑞利波的相
位差限制在盯之内,因此限制了两拾振器之间的布点距离。本文利用时频分析方法,分析了瞬态瑞
利波法频散曲线的提取方法,避免了对相位差的限制。数值试验结果表明,采用时频分析方法提取
到的频散曲线具有较高的精度。
关键词:瞬态瑞利波;频散曲线;时频分析法
中图分类号:.“;.“文献标志码:

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引言
年,瑞利在研究半无限体弹性介质的波场时发现一种与膨胀波波及剪切波波
不同的波⋯,这种波具有以下特性:波阵面为圆柱体,能量主要集中于表面层,随着深度的增加,能量迅速衰
这种波后来就被称作瑞利波,该类型波有水平及竖向两个方向质点运动且竖向运动一般滞后于水平运
收稿日期:——; 修订日期:——
基金项目:教育部科学技术研究重点项目,山东省教育厅科技计划项目;山东省优秀中青年科学家科研奖励基金;地
震工程与工程振动开放实验室资助项目
作者简介:孑令召一,男,研究生,主要从事土一结构动力相互作用及数据采集与信号处理方面的研究.—:.
第期孔令召等:基于时频分析方法提取瞬态瑞利波频散曲线
动,运动呈后退椭圆形。
世纪年代初人们发现了瑞利波的频散特性【.,瑞利波是由波和波在介质自由表面相互干涉
产生的。当介质为非匀质层状结构时,瑞利波具有频散特性。在地面上作竖向正弦激振或作竖向冲击时,在
离震源稍远处,瑞利波所占能量约为总能量的三分之二。其能量随深度增加而衰减,在深度约为一个波长处
衰减为零。在介质中剪切波速度约为瑞利波速度的.~.倍。根据这些瑞利波的传播特性,可用来
探测反演层状介质的剪切波速度剖面,进而可以反演层状介质特性参数。
根据激振方式的不同,瑞利波勘探可分为稳态法、瞬态法和地脉动台阵法。稳态法是利用可产生稳定频
率激振力的激振器输出一定单频成分的简谐振动,从而在介质中激发出单频简谐瑞利波。不断改变输出频
率,即可得到不同频率所对应的瑞利波相速度。可见,稳态法提取瑞利波相速度的方法简单明了,但是现场
测试时需要多次改变激振器的输出频率,才能获得同一测段上的频散曲线,现场测试比较费时费力。地脉动
台阵法是无主动源的瑞利波勘探方法,长期以来主要侧重于长周期成分的利用,多用于深部结构的探测。近
几年有研究者师黎静、陶夏新等,;,;,开始关注地脉动方法在近地表速度结构探
测中的利用。瞬态法是利用重锤冲击地表,在激发点产生垂向脉冲作用,
频率带宽的混合频率的瑞利波。利用频谱分析技术提取各个单频成分的瑞利波相速度,即可得到瑞利波的
频散曲线。与稳态法相比较,虽然瞬态