基于元胞自动机模型的堆积体动力学参数研究

堆积体是一种典型的二元介质，由软弱的基质土与坚硬的碎、块石构成。利用元胞自动机模型对随机离散单元进行演化，模拟堆积体的分布结构、“聚团”特征；利用弹性应力波传播原理计算波的等效速度，研究了堆积体内介质分布、软硬程度对动力学参数的影响规律。研究发现，堆积体内的波速由基质与充填物共同决定，基质材料越弱，地震波传播速度越慢，二者呈对数变化；堆积体内碎石含量越高，则波速越快，波速与充填碎石块含量呈对数关系增长，而振幅系数与碎石含量关系不大，主要取决于碎块石的分布结构；由于堆积体介质密度不均，导致堆积体内波传播速度与入射波频率密切相关，高频波速度快、低频波速度慢，横波速度与入射波频率成指数递增关系。研究表明，采用基于元胞自动机模型研究动变形参数，可以更好地反映出堆积体的波动力学性能，是一种获得复杂介质动参数的重要方法，可以弥补室内及现场试验的不足。