شبیه سازی انتشار امواج الاستیک یک بعدی در محیط متخلخل

انتشار امواج لرزه ای در ماده متخلخل در حوزه های مختلف مهندسی کاربرد دارد. به گونه ای که تحلیل این پدیده به طور گسترده ای در مکانیک خاک، مهندسی زلزله، علم لرزه شناسی، ژئوفیزیک و همچنین در دیگر حوزه ها استفاده می شود. در این پژوهش به دلیل ارائه شبیه سازی صحیح در حوزه انتشار امواج لرزه ای، ابتدا مبانی تئوری انتشار امواج الاستیک در ماده متخلخل بررسی می شود. در بررسی مبانی ابتدا بر اساس قانون دوم نیوتن، معادله حرکت انتشار امواج الاستیک در ماده همگن در نظر گرفته می شود. سپس رابطه الاستیک تنش-کرنش در این ماده همگن اعمال می شود. همچنین باید در نظر داشت که همسانی در ماده به دلیل تقارن تانسورهای تنش و کرنش در رابطه قانون هوک فرض شده است. درنهایت بر اساس رابطه کرنش-تغییرمکان معادله انتشار امواج الاستیک در ماده الاستیک همگن و همسان استخراج می شود. در ادامه بر اساس روش تفاضل محدود الگوریتم عددی تئوری انتشار امواج الاستیک در ماده متخلخل با جزئیات کامل حاصل می شود. درنهایت با انجام شبیه سازی انتشار امواج لرزه ای در ماده متخلخل خاک تغییرات تاریخچه زمانی شتاب بررسی می شود. به گونه ای که ابتدا موج سینوسی با دامنه شتاب بیشینه m / s ^ ۲ ۱۰ در بستر الاستیک پنج نوع خاک II، III، IV، V، VI با تخلخل مختلف و هرکدام با عمق ۲۰ متر اعمال می شود. بر این اساس اثرات انتشار امواج لرزه ای در مواد متخلخل بدین صورت است که با افزایش تخلخل و کاهش سرعت موج برشی در خاک مقدار شتاب بیشینه افزایش می یابد. ازاین رو این نتیجه منجر به بررسی حساسیت تخلخل بر پاسخ انتشار امواج لرزه ای شده است. به گونه ای که تنها با اعمال ضخامت ۰.۸ متر از خاک VI در عمق میانی خاک III افزایش شتاب بیشینه قابل توجه بوده است. با توجه به تغییر برجسته شتاب بیشینه در انتشار موج سینوسی می توان به حساسیت فاکتور تخلخل در پاسخ دینامیکی انتشار موج آگاه شد.

کلیدواژه ها:

انتشار موج ، امواج لرزه ای ، تحلیل عددی ، لرزه شناسی ، روش تفاضل محدود ، ماده متخلخل.