Сейсмическая рефракция

Распространяющиеся сейсмические волны (внизу) и соответствующая диаграмма времени распространения (вверху) прямой (синий) и первой преломленной фазы (зеленый)

Сейсмическая рефракция подчиняющийся Снелла закону преломления — это геофизический принцип , . Метод сейсмической рефракции использует преломление сейсмических волн слоями горных пород или почвы для характеристики подземных геологических условий и геологической структуры .

Сейсмическая рефракция используется в инженерной геологии , геотехнической инженерии и разведочной геофизике . Траверсы сейсмической рефракции ( сейсмические линии ) выполняются с использованием группы сейсмографов или геофонов и источника энергии.

Методы зависят от того, что сейсмические волны имеют разную скорость в разных типах грунта или горной породы. Волны преломляются, когда пересекают границу между различными типами (или состояниями) почвы или породы. общие типы почв и приблизительную глубину до границ пластов или коренных пород Эти методы позволяют определить .

Рефракция P-волны

Преломление P-волны оценивает волну сжатия , генерируемую сейсмическим источником, расположенным на известном расстоянии от антенной решетки. Волна создается путем вертикального удара кувалдой по ударной пластине , выстрела из сейсмического дробовика в землю или взрыва заряда взрывчатого вещества в земле. Поскольку волна сжатия является самой быстрой из сейсмических волн , ее иногда называют первичной волной , и ее обычно легче идентифицировать в сейсмических записях по сравнению с другими сейсмическими волнами.

Преломление S-волны

Преломление S-волны оценивает поперечную волну, генерируемую сейсмическим источником, расположенным на известном расстоянии от антенной решетки. Волна генерируется путем горизонтального удара по объекту о поверхность земли, чтобы вызвать поперечную волну. Поскольку поперечная волна является второй по скорости волной, ее иногда называют вторичной волной . По сравнению с волной сжатия поперечная волна составляет примерно половину (но может значительно отличаться от этой оценки) скорости в зависимости от среды.

Два горизонтальных слоя

Two layers model.

i _{c 0} - критический угол
V ₀ - скорость первого слоя
V ₁ - скорость второго слоя
h ₀ - толщина первого слоя
Т0 ₁ – перехват

$i_{c_{0}}=asin\left({V_{0} \over V_{1}}\right)$

$T={2h_{0}cos(i_{c_{0}}) \over V_{0}}+{X \over V_{1}}=T0_{1}+{X \over V_{1}}$

$h_{0}={T0_{1}V_{0} \over 2cos(i_{c})}$

$h_{0}={X_{cross_{1}} \over 2}{\sqrt {V_{1}-V_{0} \over V_{1}+V_{0}}}$

Несколько горизонтальных слоев

$h_{n}={V_{n} \over cos(i_{n})}\left({T0_{n+1} \over 2}-\sum _{j=0}^{n-1}{h_{j}{\sqrt {{1 \over V_{j}^{2}}-{1 \over V_{j+1}^{2}}}}}\right)$

Методы инверсии

• Общий метод взаимности
• Метод плюс-минус
• Моделирование инверсии рефракции (рефракционная томография )
• Монте-Карло Моделирование
• Генетические алгоритмы

Приложения

Сейсмическая рефракция была успешно применена для характеристики хвостохранилищ с помощью томографической инверсии времени пробега P- и S-волн.

См. также

• Отраженная сейсмология

Ссылки

• Инженерный корпус армии США EM 1110-1-1802
• Управление автомобильных дорог Центральных федеральных земель