Geofizica studiaza comportamentul undelor care se propaga in interiorul materialelor. Un semnal seismic se modifica in functie de caracteristicile mediului pe care il traverseaza. Undele pot fi generate in mod artificial cu ajutorul unui berbec de batut, ciocan, etc.
Miscarea semnalului seismic
Semnalul seismic poate fi descompus in mai multe faze, fiecare dintre acestea identificand miscarea particulelor actionate de undele seismice. Fazele pot fi:
•P-Longitudinala: unda de adancime de compresiune;
•S-Transversala: unda de adancime de forfecare;
•L-Love: unde de suprafata compusa din unde P si S;
•R-Rayleigh: unda de suprafata compusa dintr-o miscare eliptica si retrograda.
Undele Rayleigh – “R”
In trecut studiile despre difuzia undelor seismice s-au concentrat pe propagarea undelor de adancime (P,S) considerand undele de suprafata ca un "zgomot" al semnalului seismic de analizat. Studiile recente insa au permis crearea de modele matematice avansate pentru analiza undelor de suprafata in medii cu rigiditati diferite.
Analiza semnalului folosind tehnica MASW
Conform ipotezei fundamentale a fizicii liniare (Teorema lui Fourier) semnalele pot fi reprezentate ca si suma a semnalelor independente, numite armonice ale semnalului. Aceste armonice, pentru analizele monodimensionale, sunt functii trigonometrice sinus si cosinus, si se comporta in mod independent neinteractionand intre ele. Concentrandu-ne atentia pe fiecare componenta armonica rezultatul final in analiza liniara rezulta echivalent cu suma comportamentelor partiale corespunzatoare armonicelor individuale. Analiza lui Fourier (analiza spectrala FFT) este instrumentul fundamental pentru caracterizarea spectrala a semnalului. Analiza undelor Rayleigh, prin intermediul metodei MASW, este realizata prin prelucrarea spectrala a semnalului in domeniul transformat unde este posibila, intr-o maniera facila, identificarea semnalului relativ undelor Rayleigh fata de alte tipuri de semnal, observand, de altfel, ca viteza cu care se propaga undele Rayleigh este functie de frecventa. Legatura viteza frecventa este data de spectrul de dispersie. Curba de dispersie identificata in domeniul f-k este numita curba de dispersie experimentala si reprezinta amplitudinile maxime ale spectrului in domeniu dat.
Modelare
Plecand de la un model geotehnic sintetic caracterizat de grosime, densitate, coeficientul Poisson, viteza undelor S si viteza undelor P, se poate simula curba de dispersie teoretica ce leaga viteza si lungimea undei conform relatiei:
Modificand parametrii modelului geotehnic sintetic se poate obtine o suprapunere a curbei de dispersie teoretica cu cea experimentala: aceasta faza, numita de inversie, permite determinarea profilului vitezei in medii cu rigiditate diferita.
Moduri de vibrare
Atat in curba de inversie teoretica cat si in cea experimentala se pot identifica diversele configuratii ale vibratiilor terenului. Modurile pentru undele Rayleigh pot fi: deformatii la contact cu aerul, deformatii aproape nule la mijlocul lungimii undei si deformatii nule la adancimi ridicate.
Adancimea de cercetare
Undele Rayleigh se descompun la o adancime aproximativ egala cu lungimea undei. Lungimi mici de unda (frecvente inalte) permit cercetarea zonelor superficiale, in timp ce lungimi mari de unda (frecvente joase) permit cercetari la adancimi mari.
© Geostru