第一章地震勘探的理论基础 第一节弹性介质与地震波 第二节地震浪的描述 第三节地震波的类型及其传播特点 第四节地震勘探的地质基础
第一章 地震勘探的理论基础 • 第一节 弹性介质与地震波 • 第二节 地震波的描述 • 第三节 地震波的类型及其传播特点 • 第四节 地震勘探的地质基础
第一节弹性介质与地震波 弹性介质 二、应力、应变与弹性参数 三、振动与地震波
第一节 弹性介质与地震波 • 一、弹性介质 • 二、应力、应变与弹性参数 • 三、振动与地震波
弹性介质 任何固体介质在外力作用下,其内部质点的相互位置会 发生变化,使得介质的形状或大小产生变化,这就是通常 所说的形变( deformation)。若某物体在外力作用下产生形 变,当外力消失之后,该物体能迅速恢复到受力前的形态 和大小,物体的这种性质称为弹性( elasticity)。具有弹性 的介质称为弹性介质 elastic medium。反之,若外力消失 之后,物体仍保持形变后某种形态,不能恢复原状,则称 该物体具有塑性 plasticit。自然界中的大部分物体,在 外力作用下,即可以显示出弹性,也可以显示出塑性。这 取决于介质的物理性质以及外力的大小和作用持续时间的 长短。在一般情况下,当作用力较小且作用持续时间短时, 大部分介质都可以近似地看作为弹性介质
• 一、弹性介质 任何固体介质在外力作用下，其内部质点的相互位置会 发生变化，使得介质的形状或大小产生变化，这就是通常 所说的形变(deformation)。若某物体在外力作用下产生形 变，当外力消失之后，该物体能迅速恢复到受力前的形态 和大小，物体的这种性质称为弹性(elasticity)。具有弹性 的介质称为弹性介质(elastic medium)。反之，若外力消失 之后，物体仍保持形变后某种形态，不能恢复原状，则称 该物体具有塑性(plasticity)。自然界中的大部分物体，在 外力作用下，即可以显示出弹性，也可以显示出塑性。这 取决于介质的物理性质以及外力的大小和作用持续时间的 长短。在一般情况下，当作用力较小且作用持续时间短时， 大部分介质都可以近似地看作为弹性介质
在地震勘探中,采用人工震源激发地震波,人工 震源的激发是脉冲式的,作用时间极短,且激发的能量 对地下岩层和接收点处的介质所产生的作用力较小,因 此可以把它们近似地看作弹性介质,并用弹性理论来研 究地震波的传播问题。在弹性理论的研究中,根据介质 的不同特征可分为各向同性与各向异性两类介质。凡是 弹性性质与空间方向无关的称为各向同性介质( isotropic medium; 反之则称为各向异性介质 anisotropic medium
在地震勘探中，采用人工震源激发地震波，人工 震源的激发是脉冲式的，作用时间极短，且激发的能量 对地下岩层和接收点处的介质所产生的作用力较小，因 此可以把它们近似地看作弹性介质，并用弹性理论来研 究地震波的传播问题。在弹性理论的研究中，根据介质 的不同特征可分为各向同性与各向异性两类介质。凡是 弹性性质与空间方向无关的称为各向同性介质(isotropic medium)； 反之则称为各向异性介质(anisotropic medium)
二、应力、应变与弹性参数 1.应力和应变 (a) 如图111(a)所示,在弹性理论中,将 单位长度所产生的形变,称为 =l+ 应变( strain);将单位横截面所产 应力 魔性破坏延性破坏 生的内聚力F/S称为应力 stress)。 在上述样品的拉伸试验中,应力与 应变 应变的关系曲线见图1.1.1(b)。曲 线在第一象限的部分表示拉伸,在 第三象限的部分表示挤压。曲线的 图1.1,1柱状样品拉伸试验中的应力与应变 这两部分一般并不完全对称
二、应力、应变与弹性参数 •1. 应力和应变 如图1.1.1(a)所示,在弹性理论中,将 单位长度所产生的形变l/l，称为 应变(strain)；将单位横截面所产 生的内聚力F/S 称为应力(stress)。 在上述样品的拉伸试验中，应力与 应变的关系曲线见图1.1.1(b)。曲 线在第一象限的部分表示拉伸，在 第三象限的部分表示挤压。曲线的 这两部分一般并不完全对称
2、杨民模量和泊松比 在图1.1.1(b)中的PP段近 似为一段直线。这表明,当 l〓l+A 外力不大应变在x1到x2 应力 区间之内时,应力与应变 P/!脆性破坏延性碱坏 成正比关系,遵从胡克定 律。该区间称为线性弹性 应变 形变区。这时应力与应变 的比值称为杨氏模量 ( Young’ s modulus) 图11柱状拌品拉伸试验中的应力与应变以符号E表示
2、杨氏模量和泊松比 在图1.1.1(b)中的P‘P段近 似为一段直线。这表明, 当 外力不大应变在– x1到 x2 区间之内时，应力与应变 成正比关系，遵从胡克定 律。该区间称为线性弹性 形变区。这时应力与应变 的比值称为杨氏模量 （Young’s modulus)。 以符号E表示
在拉伸或压缩形变中,纵向增量Δ和横向增量Δd 的符号总是相反的。介质的横向应变与与纵向应变的比 值称为泊松比( Poisson' s ratio),以符号表示。E和σ 是一对表示介质弹性性质的参数,它们的数学表达式如 下 △l △d/a(1.1.1) △l/ 显然,上式中E是应变为1时(即△=的应力,其量 纲与应力的量纲相同;σ和应变一样,都是无量纲的 纯数
在拉伸或压缩形变中，纵向增量l和横向增量d 的符号总是相反的。介质的横向应变与与纵向应变的比 值称为泊松比（Poisson’s ratio)，以符号表示。E 和 是一对表示介质弹性性质的参数，它们的数学表达式如 下: (1.1.1) / / / / = − = l l d d l l F S E 显然，上式中E是应变为1时（即l=l)的应力，其量 纲与应力的量纲相同； 和应变一样，都是无量纲的 纯数
P点到Q点为非 l〓l+A 应力 线性形变区,该区的 P/山腕性破坏延性破坏 形变不能用胡克定律 描述,但外力消失后, 样品仍然恢复原来的 应变 体积和形状。Q点为 该介质的弹性极限点。 图L11柱状样品拉伸试验中的应力与应变
P点到Q点为非 线性形变区，该区的 形变不能用胡克定律 描述，但外力消失后， 样品仍然恢复原来的 体积和形状。Q点为 该介质的弹性极限点
3.体变模量和切变棋量 根据弹性力学理论任何复杂的形变均可分为体积形变 与形状形变两种简单的形变类型。 图112(a)表示一个体积为V的立方体样品,在静水柱 压力P的挤压下所发生的体积形变。即每个正截面的压应 力均为P时,体积缩小了△V。 P v"=V△ b 图11,2立方体单元受力后的形变
3.体变模量和切变模量 根据弹性力学理论,任何复杂的形变均可分为体积形变 与形状形变两种简单的形变类型。 图1.1.2(a)表示一个体积为V的立方体样品，在静水柱 压力P的挤压下所发生的体积形变。即每个正截面的压应 力均为P时，体积缩小了V
图112(b)表示一个两底面的面积为S的立方体样品, 由于受平行上、下两底面的剪切力F的作用而发生形状形 变(亦称剪切形变)。这时样品的体积没有变化,但形状 变了,前后两侧面扭动了一个角度6。由于这一角度很小, 且因切应变△M=tθ,故可用0角近似地表示其切应变的数 值。 图112立方体单元受力后的形变
图1.1.2(b)表示一个两底面的面积为S的立方体样品， 由于受平行上、下两底面的剪切力F的作用而发生形状形 变（亦称剪切形变）。这时样品的体积没有变化，但形状 变了，前后两侧面扭动了一个角度。由于这一角度很小， 且因切应变l/l=tg , 故可用角近似地表示其切应变的数 值
