chapter1地震波理论基础

地震学基础第三章地震波传播理论若介质是分层的当地震波由低速的一方向高速的一方入射时还存在一种波叫做侧面波或叫首波折射波衍射波行走反射波等等虽然首波的传播路径总是比直达波长但是因为首波在分界面上是以深层介质中的速度来传播的因此超过一定临界距离之后首波就会比直达波率先到达台站
地震学基础
第三章 地震波传播理论
第三章 地震波传播理论
地震学基础
令入射的波前A`B`，反射波的波前CD和透射波的波前CE与 界面R的夹角分别为α、β 、γ。叫α为入射角，β为反射角，γ为透 射角。从ΔA`Β`C 、ΔA‘EC 和 ΔA`DC的简单的三角函数关系可有：
1 t CB' A'C sin 1 t A'D A'C sin 整理后： 2 t A'E A'C sin
当 f 时，d 0
d
1 f
能量束成为“线”（射线）
d
第三章 地震波传播理论
地震学基础
非均匀介质中的地震射线
射线（Ray)
第三章 地震波传播理论
地震学基础
Fermat原理在地震学中的应用
Snell定律
入射波 （Incident Wave）
反射波 （Reflected Wave）
ref
V1 V2
第三章 地震波传播理论
地震学基础
传播定律定理： 用射线和波前来描述波的传播 位置和能量随时间变化的关系，这种关系是工程地 震勘察资料处理中的重要组成部分，是进行地震数 据资料处理和定性定量解释的依据。下面就地震波 传播中有关的运动学和动力学中的定律定理介绍给 大家。
第三章 地震波传播理论
地震学基础
发生波类型的转变（分裂），可以用斯涅尔定律来说明。

sin(inc ) sin(ref )
第三章 地震波传播理论
Fermat原理
地震概论
Snell定律（2）
A
inc
h
V1
L
V2
x o L x
r
t
B
Fermat原理
反射点 x 应使t大到最小值。即：
dt(x) 1 x
1 (L x)
0
dx V1 h2 x2 V2 r2 (L x)2
1 x 1 (L x) V1 h2 x2 V2 r2 (L x)2
地震波的传播主要取决于地震波的速度,地震波的速度与地 球介质相关。
地球内部介质性质的变化,主要有以下情形： ①上下介质的性质、状态迥然不同,出现明显的分界面,地震 波速度出现阶梯状跳跃,如地壳与地幔、地幔与地核之间。地壳 是固体,外核是液体,地幔介于固态与液态之间。 ②上下介质的状态基本相同,但性质变化显著,呈现明显的分 界面,如地幔中的细层之间的分界面，地震波在分界面上的速度 也有显著的变化。 ③在同一层内,地球介质也不是均匀分布的。一般来讲,由于 地球介质是分层均匀、各向同性的,地球介质的密度、弹性参数 等随深度增加而增加,地震波速度也随深度的增加而增加。但有 两种特殊情形：一种是速度随深度增加而减小(称为低速层),另 一种是随着深度增加速度异常增加(称为高速层)。
高频近似：地震波的特征波长远小于所研究问题的 特征尺度。
注： 当高频近似条件不满足时，地震波的传播不能够用 Fermat定理来描述，必须严格求解原始的波动方程。
第三章 地震波传播理论
地震概论
地震射线(Seismic Ray)
• 能量束，能量分布呈高斯分布（Gaussian Beam)
• 能量束的宽度（d）反比于频率（f）： d 1

地震波理论读书报告通过课程的学习以及自己课外的一些读书认识和实习经验，对地震波理论有了一个初步的认识。

一：地震波的基本概念1.地震波是在岩石中传播的弹性波。

2.波前：介质中某一时刻刚刚开始震动的点组成的一个面，叫波前。

3.波面：介质中某时刻同时开始震动的点组成的面，叫做波面。

4.波后：介质中某时刻刚刚开始震动结束的点组成的面，叫波后。

5.波线：在特定条件下，可以认为波及其能量是沿着一条路径传播的，然后又沿着那条路径向外传播，这样的理想路径叫做波线。

6.震动曲线：震动中某一质点在不同时刻的情况描述图一震动曲线7.波形曲线：将同一时刻各点的震动情况画在同一个图上，来反映各点震动之间的关系图二波形曲线不同的质点可能有不同的震动曲线，不同的时刻有不同的波形曲线，在地震勘探中通常把沿着测线画出来的波形曲线叫做“波刨面”。

8.正弦波：各点的震动都是谐震动。

对于正弦波各部分震动频率等于波源频率，周期t和频率有固定值。

9.波长：在一个周期内波沿着波线传播的距离，在此处键入公式。

V=λf或λ=TV公式一图三10.视速度：不是沿着波传播方向来确定波速和波长时，所得的结果叫做波的视速度和波长时如图四A̅B′̅为沿着测线方向的视波长A̅B̅=λA̅B′̅=λa公式二波沿着测线方向传播速度：V a=λaT有：V=λT =>V a=Vsin⁡(θ)公式三二：地震波的传播规律1.反射和透射：图五波的传播波阻抗：第一种介质ρ1V1第二种介质ρ2V2当两种介质的波阻抗不等时才会发生反射。

2.反射定律和透射定律：入射面：入射线和法线所确定的平面垂直分界面。

反射定律：反射性位于入射面内，反射角等于入射角图六透射定律：透射线也位于入射面内，公式四图七全反射：图八开始出现全反射时的入射角叫------临界角。

3.斯奈儿定律：图九对于水平层装介质，各层的纵波横波速度分别用Vρ1,V s1,Vρi,V si则：sin⁡(θp1⁡)Vρ1=sin⁡(θs1)V s1=……=sin⁡(θp i)V pi=sin⁡(θs i)V si=p 公式五4.费马原理：图十波在介质中传播满足时间最短条件。

门窗、屋顶、屋架颤动 作响，灰土掉落。抹灰 出现微细裂缝。。。
不稳定器物摇动或翻倒
31 （22-44）
3 （2-4）
6 站立不稳，少数人惊 逃室外
损坏—墙体出现裂缝， 河岸和松软土出现裂缝。饱和砂层出现喷砂冒 63
檐瓦掉落。。。。
水。地面上有的砖烟囱轻度裂缝掉头
（45-89）
6 （5-9）
7 大多数人惊逃户外， 骑自行车的人有感觉
唐山市文化路青年宫，为砖混结构的二层楼房， 7.8级地震时倒塌一层，7.1级地震时除四根门柱 33 外，全部坍塌。
第1章 地震基础知识、抗震设防
唐山市开滦煤矿救护楼，为砖混结构人字木屋架 34 的三层楼房，墙倒顶塌。
第1章 地震基础知识、抗震设防
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第1章 地震基础知识、抗震设防
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第1章 地震基础知识、抗震设防
地震烈度表
54
第1章 地震基础知识、抗震设防
烈 人的感觉
一般房屋
度
1 无感
其它现象
加速度
m m/ s2
速度
mm / s
2 室内个别静止中的人 有感觉
3 室内少数静止中的人 感觉
门、窗轻微作响
悬挂物微动
4 室内多数人、室外少 数人有感觉，少数人 梦中惊醒
门、窗作响
悬挂物明显摆动，器皿作响
5 室内普遍、室外多数 人有感觉，多数人梦 中惊醒
能量越大，震级就越大；震级相差一级，能量相 差约32倍；相差二级，能量相差1000倍。
一个6级地震相当于一个两万吨级的原子弹。 52
第1章 地震基础知识、抗震设防
按震级的地震分类
微震--- 2级以下。 人感觉不到 有感地震--- 2-4级 人有感觉 破坏性地震--- 5级以上 有破坏 强烈地震--- 7级以上 有破坏 特大地震--- 8级以上 有破坏