应力波传播引起的质点振动与介质变形

1. 纵波和横波传播过程中质点振动[11]

纵波和横波传播过程中质点振动如图4-19 所示。固体、液体、气体介质均能传播P 波。

图4-19　纵波和横波传播过程中质点振动示意图

a—纵波；b—横波

2. 应力波传播引起的介质变形（图4-20）

图4-20　应力波传播引起的介质变形立体示意图

表面波可以分为瑞利波和勒夫波。瑞利波简称R 波；勒夫波简称Q 波。在瑞利波传播的过程中受扰动的质点将遵循椭圆轨迹做后退运动，但不产生剪切变形，在这一点上它与P 波相似。Q 波与S 波相似。波中被扰动的质点与波传播方向成横向的振动。

体积波特别是纵波由于能使岩石产生压缩和拉伸变形，是爆破时造成岩石破裂的重要原因。表面波特别是瑞利波，携带较大的能量，是造成地震破坏的主要原因。若地震辐射出的能量为100，则纵波和横波所占能量比分别为7%和26%；而表面波为67%。图4-20 表示了应力波传播过程中介质变形示意图。(www.xing528.com)

应力波中的应力和应变：当应力波在一维试件中传播时，纵波在试件中所引起的拉压应力σ = ρcpvp，横波所引起的剪切应力τ = ρcSvS。

式中 ρ —— 介质的密度（g/cm3）；

cp—— 纵波在介质中的传播速度（m/s）

E—— 介质的弹性模量；

cS—— 横波在介质中的传播速度（m/s）

G—— 介质的剪切弹性模量；

vp—— 纵波引起的质点振动速度；

vS—— 横波引起的质点振动速度。

应变（纵波所引起的拉压变形）