Refrakcja sejsmiczna

Rozchodzące się fale sejsmiczne (na dole) i związany z nimi diagram czasu podróży (na górze) fazy bezpośredniej (niebieski) i pierwszej fazy załamania (zielony)

Refrakcja sejsmiczna jest zasadą geofizyczną regulowaną przez prawo refrakcji Snella . Metoda refrakcji sejsmicznej wykorzystuje załamanie fal sejsmicznych przez warstwy skał lub gleby w celu scharakteryzowania podpowierzchniowych warunków geologicznych i budowy geologicznej .

Refrakcja sejsmiczna jest wykorzystywana w geologii inżynierskiej , inżynierii geotechnicznej i geofizyce poszukiwawczej . Sejsmiczne trawersy refrakcyjne (linie sejsmiczne) są wykonywane przy użyciu szeregu sejsmografów lub geofonów oraz źródła energii.

Metody opierają się na fakcie, że fale sejsmiczne mają różne prędkości w różnych rodzajach gleby lub skały. Fale załamują się, gdy przekraczają granicę między różnymi typami (lub warunkami) gleby lub skały. określenie ogólnych typów gleby i przybliżonej głębokości do granic warstw lub podłoża skalnego .

Załamanie fali P

Załamanie fali P ocenia falę kompresji generowaną przez źródło sejsmiczne znajdujące się w znanej odległości od macierzy. Fala jest generowana przez pionowe uderzenie młotem w płytę uderzeniową , wystrzelenie strzelby sejsmicznej w ziemię lub zdetonowanie ładunku wybuchowego w ziemi. Ponieważ fala kompresji jest najszybszą z fal sejsmicznych, jest czasami nazywana falą pierwotną i jest zwykle łatwiejsza do zidentyfikowania w zapisie sejsmicznym w porównaniu z innymi falami sejsmicznymi.

Załamanie fali S

Załamanie fali S ocenia falę poprzeczną generowaną przez źródło sejsmiczne znajdujące się w znanej odległości od macierzy. Fala jest generowana przez poziome uderzenie obiektu o powierzchnię gruntu w celu wywołania fali poprzecznej. Ponieważ fala ścinająca jest drugą najszybszą falą, jest czasami nazywana falą wtórną . W porównaniu z falą kompresji, fala ścinania wynosi około połowy (ale może znacznie różnić się od tego oszacowania) prędkości w zależności od ośrodka.

Dwie poziome warstwy

<sub>0

0</sub>
i _{c 0} - kąt krytyczny V - prędkość pierwszej warstwy V ₁ - prędkość drugiej warstwy h - grubość pierwszej warstwy T0 ₁ - punkt przecięcia

${\ Displaystyle i_ {c_ {0}} = asin \ lewo ({V_ {0} \ nad V_ {1}} \ prawej)}$

${\ Displaystyle T = {2h_ {0} bos (i_ {c_ {0}}) \ ponad V_ {0}} + {X \ ponad V_ { 1}}=T0_{1}+{X \ponad V_{1}}}$

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

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

Kilka poziomych warstw

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

Metody inwersji

• Ogólna metoda wzajemności
• Metoda plus minus
• Modelowanie inwersji refrakcji ( tomografia refrakcyjna )
• Symulacja Monte Carlo
• Algorytmy genetyczne

Aplikacje

Refrakcja sejsmiczna została z powodzeniem zastosowana do charakteryzowania odpadów poflotacyjnych poprzez tomograficzne odwrócenie czasu podróży fal P i S.

Zobacz też

• Sejsmologia refleksyjna

• Korpus Inżynierów Armii Stanów Zjednoczonych EM 1110-1-1802
• Centralny Wydział Autostrad Krajów Federalnych