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1、*陈同俊,CUMT地震勘探基本理论第一章*陈同俊,CUMT本章内容地震波的基本概念地震波传播的运动学特征地震波传播的动力学特征地震勘探的地震地质条件*陈同俊,CUMT地震波的基本概念弹性理论应力与应变地震波类型地震波的基本概念*陈同俊,CUMT地震波的基本概念1.1.1弹性理论完全弹性体形变(distortion)在外力作用下，物体内部质点之间相互位置发生变化，使得物体的体积及形态发生变化，这种体积及形态的变化称之为形变。体变(volumedistortion)弹性体只受到一个胀缩力(张力或压力)的作用，物体只改变体积的大小，而保持原来的形状，这种形变叫做体积形变(或体变)。*陈同俊
2、,CUMT体变------体积形变当受到外力时：体积发生变化，形状不变。原体积为:V体积变化量为:△V则体积形变q=△V/V*陈同俊,CUMT弹性理论切变(sheardistortion)物体受到一个旋转力或剪切力的作用，它就几乎保持原来的体积大小，而只改变形状，这种形变叫做形态形变(或切变)。任何复杂的形变均可看成是这两种形变同时发生复合的结果。弹性(Elasticity)物体受外力作用后会产生形变，如果去掉外力立即恢复原来的体积及形态，物体的这种性质被称为弹性。具有这种性质的物体被称为完全弹性体，而其发生的形变称为弹性形变。*陈同俊,CUMT弹性理论Plasticity(塑性)物
3、体受外力作用后会产生形变，当去掉外力时，物体无法恢复到变形前的形状或体积，这种性质被称之为塑性。具有这种性质的物体被称为塑性体；这种变形则被称为塑性变形。在自然界中完全弹性材料是不存在的，其只是一种理想化模型。但在物体受力很小的情况下，可以把大部分材料近似为理想弹性材料。*陈同俊,CUMT弹性理论地震勘探中，激发地震波的人工震源产生的都是瞬时激发力。在震源附近，这种力是很大的，但是传播到远离震源的介质处，已经变得很小了。因此，在远离震源的范围内，大部分岩石都可以近似看成完全弹性体。破碎带塑性形变带弹性形变带*陈同俊,CUMT1.1.2应力与应变地震波实质上是在地球内部传播的弹性波。为
4、了研究这种波传播的过程，必须要研究地震波传播过程中地球内部质点的应力与应变。内力当弹性体受到外来力的作用而变形时，就改变了其原子间原来的平衡，原子间的相互作用力也随之而改变。从而在弹性体内部出现一种恢复力，它是阻止弹性体变形并力图恢复其原来形状的力，通常把它简称为内力。*陈同俊,CUMT1.1.2应力与应变Stress(应力)当把外力作用于物体上时，物体内部质点间将建立起新力的平衡，应力就是对质点间此种相互作用力大小的度量。把介质质点间维持平衡时作用于单位面积上的力称为应力。作用在任意截面上的应力都可以被分解为垂直截面的正应力和在截面内的剪应力。*陈同俊,CUMT正应力与剪应力ABC
5、正应力剪应力切应力P*陈同俊,CUMT1.1.2应力与应变Strain(应变)应变是个没有量纲量，可表示单位长度的变化率、扭转角或单位体积的变化率等，因不同类型的应变而不同。因此，将弹性介质在应力作用下发生的相对变形叫做应变。Normalstrain(正应变)当应力与应变的作用方位相同时，此时弹性介质单位长度的变化率称为正应变。*陈同俊,CUMT正应变正变应是弹性体在受力后单位长度的变化率*陈同俊,CUMT1.1.2应力与应变Shearingstrain(切应变)当应变与应力的作用方位相垂直时，此时弹性体所产生的微小扭转角即称为切应变。*陈同俊,CUMT1.1.2应力与应变Bulks
6、train(体应变)当弹性体各个面受力相等时，此时弹性体因受力而发生的单位体积变化率称为体应变。原体积=V0变形后体积=V体应变:q=(V-V0)/V0*陈同俊,CUMT1.1.2应力与应变虎克定律当弹性体所受的应力在一定的限度范围内时，当应力增加时应变随着增加，当应力减小时应变也随之减小，这就是虎克定律。虎克定律指出，弹性介质在弹性限度内，应力与应变呈线性关系，比例常数就是弹性常数。*陈同俊,CUMT1.1.2应力与应变弹性常量杨氏模量线性弹性体的正应力与正应变之间满足线性关系，可表示为：称为虎克定律。E称为杨氏模量。泊松比弹性体受力纵向伸长(缩短)与横向收缩(膨胀的比值.*陈同俊
7、,CUMTd0d*陈同俊,CUMT体变模量应力与体应变的比值切变模量切应力与切应变的比值拉梅系数拉梅系数在数学推导中为简化而引入的物理量，没有明确的物理意义*陈同俊,CUMT1.1.2应力与应变在各向同性的均匀介质中，只需知道上述5种弹性常量中的任意2个，就可以计算出其它3个弹性常量的值。各向同性介质:质点弹性与空间方向无明确关系的介质称各向同性介质。各向异性介质:质点弹性与空间方向具有特定关系的介质称各向异性介质——极端各向异性、正交各向异性等。均匀介质
