Surface waves in a porous medium with a structure

• Autorzy: Dzięcielak R.
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this paper, our attention is focused in the influence of a porous medium structure on the propagation of the Raylaigh-type surface wave. The considered medium consists of an isotropic elastic solid skeleton with pores filled with viscous compressible fluid. A structure of this medium is described by two parameters: the volume porosity and the structural permeability parameter. Applying the Helmholtz resolution we find the displacement fields of both constituents. The boundary conditions at the surface of a half-space lead to the secular equation. Numerical solution of this equation gives us the phase velocity and the measure of dissipation of the surface wave as the structural permeability parameter. The results of the numerical calculations made for various media allow us to formulate some interesting conclusions concerning the properties of the surface wave in the fluid-saturated porous medium with a structure. A medium structure influences slightly the phase velocity of the surface wave. This velocity is slightly lower than in a medium described by one parameter only. Practically the phase velocity is not sensitive to the wave frequency, thus the dispersion is not observed in the range of frequencies met in seismology. The measurement of dissipation of surface wave increases reaching a maximum and then decreases with increasing structure parameter. The attenuation of the surface wave depends significantly on a medium structure parameter. The attenuation of the surface wave depends significantly on a medium structure; however, the influence of a wave frequency on the dissipation is insignificant.

PL

Zbadano wpływ struktury ośrodka porowatego na propagację fali powierzchniowej typu Rayleigha. Ośrodek ten składa się z izotropowego sprężystego szkieletu porowatego i lepkiej cieczy ściśliwej wypełniającej pory. Strukturę ośrodka opisują dwa parametry: porowatość objętościowa i parametr strukturalenj przepuszczalności. Aby wyznaczyć pola przemieszczeń dla obydwu składników, zastosowano rozkład Helmholtza. Warunki brzegowe na powierzchniki półprzestrzeni doprowadziły do równania sekularnego. Rozwiążanie numeryczne tego równania pozwoliło wyznaczyć prędkość fazową i miarę dyssypacji fali powierzchniowej jako funkcję parametru strukturalnej przepuszczalności. Struktura ośrodka ma niewielki wpływ na prędkość fazową fali powierzchniowej. Prędkość ta jest nieco mniejsza aniżeli w przypadku jednoparametrowego opisu struktury ośrodka. W rozważanym zakresie częstości nie obserwuje się dyspersji. Miara dyssypacji fali wzrasta ze wzrostem parametru strukturalnej przepuszczalności osiągając maksimum, a następnie maleje. Tłumienie fali powierzchniowej zależy wyraźnie od struktury ośrodka, natomiast nie ma na nie wpływu częstości fali.

• Wydawca: De Gruyter
• Czasopismo: Studia Geotechnica et Mechanica
• Rocznik: 1998
• Tom: Vol. 20, nr 1-2
• Strony: 27--41
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., 6 rys., tab. 1

Twórcy

autor

Dzięcielak R.

• Poznań University of Technology, Institute of Applied Mechanics ul. Piotrowo 3, 60-965, Poland