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研究生:陳登仁
研究生(外文):Chen, Dengren
論文名稱:阻尼對地層雷利波頻散曲線 及逆推地層參數之影響研究
論文名稱(外文):Damping Effects on Rayleigh Wave Dispersion Curves and Inversion Parameters for Layered Media
指導教授:鄭玉旭
指導教授(外文):Jeng, Yushiu
口試委員:林炳森呂志宗冀樹勇
口試委員(外文):Lin, BingsenLiu, JrtzungJi, Shuyong
口試日期:2012-07-24
學位類別:碩士
校院名稱:國立聯合大學
系所名稱:土木與防災工程學系碩士班
學門:工程學門
學類:土木工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2012
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:139
中文關鍵詞:含阻尼改良式傳遞矩陣法ReMi非線性波形反算法雷利波頻散曲線壓力波速剪力波速阻尼比
外文關鍵詞:Damped Modified Propagator MatrixReMiNonlinear Waveform Inversion Method,Rayleigh Wave Dispersion CurvePressure Wave VelocityShear Wave VelocityDamping Ratio
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由於傳統之傳遞矩陣法並未考慮阻尼效應,故本研究提出含阻尼改良式傳遞矩陣法推算地層雷利波頻散曲線,並結合套裝軟體ReMi與非線性波形反算法逆推地層參數,以比較不同阻尼比時頻散曲線及逆推參數的差異性。本研究首先設計一系列含阻尼之地層模型並利用含阻尼改良式傳遞矩陣法求得雷利波頻散曲線,再利用ReMi逆推地層剪力波速,並比較地層在不同阻尼比時對雷利波頻散曲線及逆推參數之影響研究。ReMi軟體在處理實際的震測數據及推算地層參數並不考慮阻尼影響,所以與實際地層情形產生誤差,以本文含阻尼傳遞矩陣法加上非線性波形反算法可以改良此缺點。
本研究結果顯示,阻尼對雷利波頻散曲線的影響,當阻尼比在5%以上時與無阻尼的曲線比較存在明顯的差異,尤其在高頻率區域有較大之影響,而通常高頻率區域影響低波速層,且在逆推的部分也顯示阻尼對地層淺層的影響較大,而對深層的影響較小。本文也驗證非線性波形反算法逆推後之參數與原假設模型值幾乎相同,收斂度與精確性很高,再以此法逆推實際震測資料可得知該地的壓力波速、剪力波速、阻尼比等參數,結果良好。

As the traditional propagator matrix method not considering the damping effect, this study proposes a Damped modified propagator matrix method for calculation the Rayleigh wave dispersion curves of strata, and combined with the package of ReMi and the nonlinear waveform inversion method to invert strata’s parameters and compare differences of the dispersion curves and parameters for different damping ratios. This study first designed a series of containing damping formation models and use Damped modified propagator matrix for obtaining Rayleigh dispersion curve, then to invert shear wave velocities of strata by ReMi and also to compare differences of the dispersion curves and the inversion parameters for different damping ratios. Due to ReMi software neglecting damping effects in processing seismic data and inverting formation parameters resulting errors, the Damped modified propagator matrix with nonlinear waveform inversion method can improve the disadvantages.
Studies have shown that the damping effects on the Rayleigh dispersion curve obtained from Damped modified propagator matrix has obvious differences from the damping ratio over 5% to the undamped case, especially greater impact in the high frequency region which usually affects the parameters of low-velocity layers, and in the inversion parts also displayed the damping greater impact on shallow layers of formation, but less on deep layers. The nonlinear waveform inversion method has also verified the parameters of strata almost recovered to the original assumed model, so the degree of convergence and accuracy is high and then applied to the practical seismic data can obtain parameters of the pressure wave velocity, shear wave velocity and damping ratio etc. and also with good results.

目錄
摘要 I
Abstract II
目錄 III
表目錄 VI
圖目錄 VIII
符號說明 XV
第一章 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究動機與目的 2
1.3 研究方法與流程 3
第二章 文獻回顧 5
2.1 地震波特性簡述 5
2.2 傳遞矩陣法運算雷利波頻散曲線 8
2.3 震測試驗與地層參數逆推 10
2.4 地層阻尼 14
第三章 相關理論 17
3.1 多頻道表面波分析法(MASW)應用軟體-ReMi 17
3.2 含阻尼改良傳遞矩陣法 20
3.3 薄層剛度矩陣法 24
3.4非線性波形反算法 28
3.4.1 非線性波形反算法 28
3.4.2 目標函數之最佳化 30
3.4.3 準牛頓法 30
第四章 阻尼比對雷利波頻散曲線之影響分析 33
4.1 假設五組三層地層模型 33
4.1.1 驗證含阻尼改良式傳遞矩陣法及薄層剛度矩陣 42
4.1.2 不同阻尼之雷利波頻散曲線影響分析 46
4.2 四層層狀介質不同阻尼比時頻散曲線之差異分析 70
4.2.1 假設三組四層地層模型 70
4.2.2 加入阻尼並比較頻散曲線差異 74
第五章 非線性波形反算法、ReMi逆推地層參數 79
5.1 套裝軟體ReMi以無阻尼方式逆推含阻尼地層參數之差異分析 79
5.2 驗證非線性波形反算法逆推含阻尼地層模型參數之收斂性分析 89
5.3 非線性波形法反算法逆推不同阻尼比時地層參數之差異分析 95
5.4 運用非線性波形法逆推實際震測數據 104
第六章 結論與建議 109
6.1 結論 109
6.2 建議 112
參考文獻 113


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