ارزیابی و تخمین ضخامت لایه‌های خاک با استفاده از تحلیل چند ایستگاهی امواج سطحی و منحنی پراکندگی امواج سطحی

نوع مقاله: علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری ژئوتکنیک، گروه عمران و محیط‌زیست، دانشگاه صنعتی شیراز، شیراز، ایران

2 استادیار، دانشگاه صنعتی شیراز

3 دانشیار گروه عمران و محیط‌زیست، دانشگاه صنعتی شیراز، شیراز، ایران

10.22065/jsce.2019.191481.1890

چکیده

در این مقاله، مدل‌سازی محیط خاک دارای لایه‌بندی افقی با استفاده از نرم‌افزار اجزا محدود ارائه گردیده است. بدین منظور، پاسخ لرزه ای محیط‌های خاک دارای لایه‌های افقی در نرم‌افزار آباکوس شبیه‌سازی شدند. با توجه به تفاوت در مشخصات لایه‌بندی محیط، مدل‌ها را به دو نوع اصلی تقسیم می‌نماییم: مشخصات لایه ها با عمق افزایش می‌یابد و مشخصات لایه ها با عمق کاهش و افزایش می یابد. برای ایجاد امواج سطحی از منبع ضربه فعال استفاده گردید و برای مرزهای مدل از روش لایه‌های جاذب با میرایی افزایشی استفاده گردید و بدین ترتیب، از ورود امواج برگشتی از مرزهای مدل به داخل مدل جلوگیری شد. برای داده‌های برداشت‌شده، منحنی پراکندگی با استفاده از روش انتقال فرکانس-عددموج محاسبه گردید. سپس، تاثیر فواصل مختلف ژئوفون‌ها در منحنی پراکندگی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان دادند که با استفاده از منحنی پراکندگی و سرعت فازی در فرکانس های بالا می توان ضخامت لایه سطحی را محاسبه نمود. همچنین، شیب منحنی پراکندگی در فرکانس های پایین نشان دهنده حضور لایه های با سرعت های مختلف می باشد و هرچه شیب تند تر و به قائم نزدیکتر باشد، تعداد لایه های کمتری در محیط وجود دارد. در ادامه تاثیر فواصل مختلف ژئوفون ها بررسی گردید و ملاحظه شد که فاصله ژئوفن‌ها باید به مقدار کمتر از یک‌چهارم عمق لایه محدود شود تا از پرش منحنی پراکندگی به مدهای بالاتر جلوگیری گردد. بعلاوه، در صورت مشاهده پرش منحنی پراکندگی به مدهای بالاتر در فرکانس های بالا می توان، داده های لرزه ای را با فاصله کمتر ژئوفون ها برداشت نمود و یا اینکه، منحنی پراکندگی را فقط در محدوده فرکانسی قبل از پرش به مد بالاتر مورد بررسی قرار داد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Estimation of the Soil Layers Thickness Using Multi-Chanel Analysis of Surface Waves and Surface Wave Dispersion Curve

نویسندگان [English]

  • Mehdi Hashemi Jokar 1
  • Abdolhossein Baghlani 3
1 Ph.D. Candidate, Department of Civil and Environmental Engineering, Shiraz University of Technology, Shiraz, Iran
3 Associated Professor, Department of Civil and Environmental Engineering, Shiraz University of Technology, Shiraz, Iran
چکیده [English]

In this paper, horizontal soil layers were modelled using finite element method based software (ABAQUS). Due to the different layering specifications, the models are divided into two main types: the layers’ characteristics increase with depth and the layers' characteristics decrease and increase with depth. An active impact source was used to create surface waves and the absorption layers with increasing damping (ALID) were applied to the model boundaries to prevent the wave reflection. Based on the gathered surface wave data, the dispersion curve was plotted using Frequency-Wavenumber Transfer method. In addition, the effects of different geophone offsets on the dispersion curve were investigated. The results showed that using the dispersion curve and phase velocity at high frequencies, the thickness of the surface layer can be calculated. Also, the slope of the dispersion curve at low frequencies indicates the number of the layers at different properties, and the steeper and closer to the vertical, means that a few number of layers are exist in the media. Furthermore, the effects of different geophone offsets were investigated and it was observed that geophone offsets should be limited to less than one-fourth of the layer depth in order to prevent the dispersion curve jumping to the higher modes. Furthermore, if the dispersion curve jumps to the higher modes at high frequencies, seismic data can be taken at a less geophones’ offset or the dispersion curve frequency range limitation is only before jumping to higher modes.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Surface waves
  • dispersion curves
  • Finite element method
  • Layer thickness
  • Geophone offsets
  • Higher Modes

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 05 شهریور 1398
  • تاریخ دریافت: 03 تیر 1398
  • تاریخ بازنگری: 07 مرداد 1398
  • تاریخ پذیرش: 05 شهریور 1398