ارزیابی مؤلفه‌های امواج سطحی جهت شناسایی حفره‌های زیرسطحی با استفاده از مدل‌سازی‌های دو و سه‌بعدی به روش اجزا محدود

شناسایی ناهنجاری‌های زیرسطحی همچون حفره، فروچاله و تونل به خاطر احتمال بروز نشست‌ها و فروریزش‌های احتمالی همواره موردتوجه مهندسان ژئوتکنیک و ژئوفیزیک بوده است. بهره‌گیری از روش‌های جدیدی همچون روش‌های امواج سطحی می‌تواند در جهت شناسایی این ناهنجاری‌ها گام مناسبی تلقی شود. نظر به اینکه اغلب مطالعات و تحلیل‌های انجام‌شده با در نظر گرفتن مولفه قایم امواج رایلی صورت پذیرفته است و با توجه به اینکه ناهنجاری‌های زیرسطحی تأثیرات متفاوتی بر روی مؤلفه‌های مختلف امواج سطحی دارند؛ لذا در این مقاله به ارزیابی مولفه‌های قایم و شعاعی امواج رایلی و مولفه امواج لاو به منظور شناسایی حفره توخالی و توپر در محیط‌های خاکی نیم فضای همگن و لایه‌بندی شده پرداخته شده است. در این خصوص، با اعمال بار لرزه‌ای در جهت افقی و قایم به ترتیب مؤلفه امواج لاو و مؤلفه‌های قایم و شعاعی امواج رایلی ایجاد و برداشت شده است. انتشار امواج رایلی و لاو با استفاده از تحلیل چندایستگاهی امواج سطحی و همچنین شبیه‌سازی‌ها با بهره‌گیری از روش اجزا محدود در نرم‌افزار آباکوس انجام پذیرفته است. تاثیر حفرات زیرسطحی بر مولفه‌‌های امواج سطحی با ارزیابی تغییرات بیضوی شکل ذرات امواج رایلی، نسبت مولفه‌ها و همچنین دامنه‌های حداکثر نرمال شده در گیرنده‌ها انجام پذیرفته است. نتایج مدل‌سازی‌های دوبعدی نشان دادند که شکل بیضوی حرکت ذرات امواج رایلی در اثر وجود ناهنجاری زیرسطحی دچار به‌هم‌ریختگی و تغییرشکل می‌شوند و این تأثیر به نحو قابل‌ملاحظه‌ای در دامنه‌های حداکثر نرمال شده و نسبت مؤلفه‌های شعاعی و قایم امواج رایلی مشاهده شده است. در ادامه نتایج مدل‌سازی‌های سه‌بعدی نشان دادند که امواج لاو نیز همانند امواج رایلی با دقت و وضوح مناسبی می‌توانند در شناسایی حفره‌های زیرسطحی مورد استفاده قرار گیرد. در مجموع می‌توان این‌گونه بیان نمود که شناسایی حفره‌های زیرسطحی با ارزیابی شکل بیضوی حرکت ذرات، دامنه‌های حداکثر نرمال شده و نسبت مؤلفه‌های امواج رایلی و لاو امکان‌پذیر می‌باشد.