什么样的地震波破坏力最大?
地震波发生在地下,通过岩土颗粒的弹性振动传播。本地地震波在地面附近传播。当受地震影响的物体有膨胀的空间时,就形成了群体运动,使浅层的地层扭曲变形,使地面上的物体三维扭曲变形。地震仪只记录地震仪所在物体群运动的强度和周期性变化。既测不到群体运动的三维扭曲轨迹,也测不到真实的地震波,从而得出错误的理论。认为地震首先是上下跳跃(纵波引起),然后向一个方向水平摆动(横波引起),并据此用振动台进行地震模拟实验和理论研究,与实际情况相悖。
在我们无法直接测量群扭的三维轨迹之前,只能对地震破坏的废墟进行分析,获取它们在破坏前的运动信息。1976年7月28日唐山7.8级地震后,我们对唐山震害进行了大量的现场观测,结合海城地震、溧阳地震、龙陵地震的资料,总结出震害的十条规律,明确了震害机理,并在此基础上通过应力分析发现了扭转波,进而提出了八条抗扭转波的抗震措施。第一篇论文发表在1979,题目是《扭转波与地震》,之后又有多篇论文发表,被数十家报刊杂志报道。由于众所周知的原因,扭转波理论至今未被权威专家所接受。
1995 65438+10月17日本神户发生7.2级地震。一家电视台的监视器记录了办公室被地震破坏的全过程。桌椅全部扭曲,最大旋转角度达到170度。证明了我们二十年前基于摇摇欲坠的城墙分析的扭转波是正确的。然而,二十年后,在遭受地震的物体扭转运动的现场视频面前,日本和美国的地震学家仍然将地震破坏描述为纵波和横波造成的。真可惜。为了改变这种不正常的状况,特转载1992发表的一篇论文《扭转波的发现与抗震设防》,以正视听。
地震机制-扭转波的发现和设防。原发表于《新疆地质增刊》1992。
目录
序
一、震害规律及存在的问题
1,地震破坏的一些规律
(1)线性物体像以前一样直立。
(2)钢筋铁架抗震性能最好。
(3)开裂、扭曲和扭曲同时并存
(4)骨折形式似老化。
(5)层段破裂严重程度分区
(6)两个破裂的光盘没有损坏。
(7)地面平坦,起伏很少。
(8)四面开花,垂直落下
(9)地下建筑保存完好。
(10)人体的抗震性比厂房好。
2.存在的问题
(1)震害10定律与纵波、横波、面波理论相反。
(2)五个关键问题
二、弹性波的形成机制
1,弹性振动
2.弹性波
(1)弹性波的产生机制
(2)弹性波的传播
(3)弹性场和弹性波转向
(4)横向和纵向扭转波
三扭波与地震破坏
1扭转波的破坏
2扭开型
横向扭转开裂
纵向扭转裂纹
3震害区划
4扭转波破坏与重力的关系
5.地面旋转
抗扭波设防
1剪辑
2直播结束
3底部小
4加固
5牢牢打结
6轻量级
7环
地下8层
参考
序
中国是最早记录地震和古地震数量最多的国家,也是最早发明地震仪和预测地震的国家。晋太康三年(公元前282年),魏襄王(公元前318-296年)墓中出土了一枚竹简。竹简上刻有从汉武帝到二十二年(公元前297年)的历史,称为“竹简年表”,其中有四次地震,最早的是夏七年。从那时起,地震就被记录在许多古籍中。在公元前1831-1955年的3800年间,记录了约9000次地震,其中约1000次为破坏性地震。经过整理,不仅圈定了中国地震区,而且揭示了地震活跃期和平静期的周期变化规律。
在国外,最早的地震记录是在日本,记录了日本河内英吾皇五年(416)的地震,比中国晚了2247年。
东汉著名科学家张衡(78-139)首创了世界上第一台地动仪“候风地动仪”,放置在洛阳城内,正确报道了东汉永和三年(138)二月初三发生在陇西的地震。陇西位于甘肃省兰州和临洮,洛阳以西700公里。欧洲在1880年制造了地动仪,其原理与张衡的地动仪基本相似,比中国晚了1700多年。
几千年前,中国试图从大自然本身寻找地震的原因。《竹书记年》在描述发生在夏十年的地震时,写道“五星交错,流星夜雨,致地震。”春秋战国时期,杨叔认为“天地之气,而不失其序.....阳卧而不出,阴迫而不蒸,故有地震”。《庄子》提出海周围流薄之说,曰:“海三岁一周,流浪薄,故动也。”东汉杰出的思想家王允首先提出地震是地壳本身的一种“自动”现象。他不止一次说过“地面会自动”。沈括认为天地变化“自有规律”,“物理自有变化”。
根据地震前兆,我国历史上也有不少记载,并总结出一套地震预报的经验。据山西省榆乡县志记载,清嘉庆二十年(1815),山西平陆地区经验预测9月20日午夜发生强烈地震,清咸丰四年(65438)。预言即将发生破坏性地震:“地震前,先听到雷声,所以此地旗民早已未雨绸缪,纷纷逃出屋外,以致许多人没有丧生,只有男女老少七人受伤。”宁夏《隆德县志》曾将地震前兆概括为“地震六端”:一是井水静而无波,突然如墨,泥浮上来,必然是地震。第二,池塘里的水,被风吹成一团乱麻,无端的泡沫升起,如果烧开茶,必然会地震。第三,海上下雨时,浪高浪急,这是自然的;如果天气晴好,台风不起作用,海水会突然掉头,异常汹涌,必然是地震。4.半夜漆黑一片,天空突然开朗,光芒四射,地震必然在黑暗中发生。5.天气晴朗而温暖,蓝天很干净。突然看到乌云像一缕一缕的,蜿蜒成长蛇,在空中停留久了,必然会引起地震。六、盛夏时,热气蒸腾,汗如雨下,忽觉清凉如冰雪,冷空气袭人,肌肉皆粟,必然地震。这六篇文章对地震前的天气异常、海啸、地光、震云等地震前兆做了精辟的总结。日本人也是近几年才开始研究地震云,结果基本符合上述描述。
自1996年以来,中国已登记了18次破坏性地震,如1975年辽宁南部海城地震(7.3级)、云南龙陵和泸西地震(7.5-7.6级)和1976年四川松潘地震(7.2级)。这也是世界上为数不多的。从世界范围来看,地震机制的问题还没有完全解决。基于表面现象的地震预测只能对部分地震有效,不可能预测所有地震。1976唐山大地震自然没有报道,地震研究还有很长的路要走。
地震波有三种,除了大家熟知的纵波和横波之外,还有扭转波。扭转波是地震破坏的主要驱动力。扭转波的发现揭示了地震破坏的内幕,为制定抗震措施提供了理论依据。
一、震害规律及存在的问题
20世纪70年代,中国发生了十几次强烈地震,造成了严重的生命和财产损失。仅1976年唐山7.8级地震就造成24.2万人死亡,16.4万人重伤,从而引起了人们对地震的强烈关注。唐山地震后发现地震烈度表[1]所附的模板图案(板块1)与事实有较大出入。比如在模型图上,电线杆和建筑物都是随着地震强度的增加而逐渐倾斜的,倾斜角度逐渐增加Xi-XII度时全部倒塌。其实唐山大地震不是这样的。唐山路南区受损最严重,大部分房屋倒塌。根据其他指标,强度设定在XI度,但电话杆仍然是直立的(板块2,4和5) [2]。另外,无论是七层楼房还是平顶小屋,倒塌后留下的断墙基本都是直的(板块3) [2],没有先倾斜后爆裂。这说明人们对地震破坏的认识还有一定差距,需要进一步研究。通过实地考察,结合溧阳地震、海城地震、龙陵地震,初步发现了一些规律。
1,地震破坏的一些规律
(1)线性物体像以前一样直立。
唐山市鹤峰南县地震的烈度为X-XI度,几乎所有的工厂和房屋都被摧毁,但许多线性物体被完整地保存了下来。例如:
①所有树木安然无恙,无直接损坏(图版2、4、5)。
(2)绝大多数的杆子像以前一样直立着(图版2和5;板6、7)。
唐山河北矿业管理学院翻砂车间为钢筋混凝土厂房。地震后,柱子断了,横梁弯了,屋顶塌了,但厂房前的两根电线杆还像以前一样立着,屋后的树依旧(图版2)。
唐山开滦医院原是新建的七层大楼。它的大部分在地震中倒塌了,但靠近它的树木和电线杆仍然完好无损。剩下的角也是直立的(图板3)。
40厘米宽的钢筋混凝土柱断裂,而同一区域的电线杆和树木安然无恙(表7)。
唐山XI度地区的胜利桥桥墩倒下,而桥边的树木和电线杆完好无损(图五)。
③唐山65米高的微波广播塔在茫茫废墟中巍然屹立(板块8);震后仍可使用(潜望镜要求指向性高,不能隔几秒)。这说明地震对它几乎没有影响。
④40米高的钢筋混凝土唐山站水塔依然如故。
⑤天津化工厂厂房倒塌,而立式反应塔、高大烟囱、电杆保存完好。
线状物体也有破损严重的,主要是砖烟囱和砖水塔没有加固,沿个别砖缝开裂后导致整节脱落。
⑵钢筋铁架抗震性能最好。
①唐山两座铁路钢架立交桥和开滦煤矿十几对钢架井完好无损(板块9)。
(2)唐山路南区65米高的电视转播塔原地不动(板块8)。
③唐山启新水泥厂办公楼砖窗柱破碎散落,但柱内钢筋完好,支撑上部结构(板块10)。
④唐山部分早期电杆在震后被水泥损坏,钢筋完好,电杆仍直立(板块11)。
(3)分裂、扭转和扭曲同时并存
无论墙体裂缝、地面裂缝还是烟囱裂缝,所有裂缝都有扭转,尤其是柱子的断裂和扭转。例如:
①唐山启新水泥厂一座三层仓库,一层和二层基本完好,三层窗户立柱全部断裂,旋转方向和角度不同。现有的旋转角度最大的右转40o(盘12);旋转角度较大的那个当时已经脱落,无法检查。
②唐山河北矿冶学院翻砂车间,墙柱全部折断旋转,旋转方向和角度不同(图版2)。
③唐山文化宫门柱断裂旋转(板块13)。
④唐山十中地裂缝向右旋转1.2m(板块14)。
⑤唐山文化宫烟囱水平旋转(板块15)。
⑥辽宁海城县委烟囱断成4段,顶段右旋40o(盘16)。
⑦辽宁营口市砖烟囱水平断成5段,全部扭曲错位(板17)。
⑧河北宁河火车站部分轨道发生水平扭转,其他轨道及电杆未发现损坏(板18)[2]。
⑨河北丰南火车站,一根钢轨反复扭曲,右侧钢轨和站台也变形,其他钢轨、树木、电线杆保存完好(板块19)[2]。
参加云南龙陵镇安中学1976 M7.3地震后两个篮球架的水平旋转。一个左手14o,一个左手18o,最大平移1.22m(板20)[2]。
(11)唐山地震靖宇公路滦河大桥桥面同时坍塌扭曲(板块21)[2]。
(4)骨折形式似老化。
地震造成的破坏主要沿着物体本身的脆弱带发展,无论是地面的建筑物,地表的道路,还是地下的地层。例如:
①沿建筑四角断裂(板块12;车牌13)。
(2)沿门窗四角向外开裂(板块22;车牌12)。
③沿着支柱(板13)的顶部和底部切割并扭转。
④平行砖缝断裂(板块15、16、17)。
⑤平行或垂直道路延伸方向的断裂(图版23)。
⑥垂直水泥场边界线断裂。
⑦平行河与池塘断裂。
地震造成的骨折形式与非地震“自然老化”和人为破坏造成的骨折形式基本相同,地震只是加速了老化骨折的发展,是一种急性发作。其破坏形式与震源方位没有直接关系。与建筑裂缝一样,地裂缝的发育只受地表附近局部基底构造的控制,地裂缝是沿着其脆弱带产生的,其分布和延伸方向与震源和发震构造没有直接关系。地裂缝比较浅,一般只有几米,十几米深的还没有报道过。
⑸鼻中隔破裂的轻重分区
①水平分带
唐山公安学校有三栋三层楼。形状相同,平行排列,间距10m。南边的一栋楼完全坍塌,中间的一栋楼保留了中间的部分骨架,北边的一栋楼只散落在最前面。
唐山水泥设计院新建的五栋楼都是砖混结构。同样的设计施工,基本条件都差不多。然而,间隔倒塌和损害是非常不同的(板块24)[3]。
唐山市路北区新华西路震害等级区划(板块25)[2]。
1975海城7.3级地震也有类似情况。
②垂直分带
建筑物各层的破坏往往是不一致的。在唐山大地震中,有的建筑仅一楼严重受损(板块22),有的建筑二楼严重受损(板块10)。其中有一部分只是三楼损坏严重(板块12)。
唐山华新纺织厂的一个砖烟囱,高约40米,以大致相等的间隔断成7段,每段都扭曲变形,但仍在使用,没有倒下。
海城县委有个烟囱,震后断成四段,最后一段右转40o[4](盘16)。
江苏溧阳上兴农机厂的三个烟囱互不相连,却在同一高度出现了同样的断裂(板块26),这并非巧合。
26号车牌。江苏溧阳上兴农机厂的三个烟囱互不相连。地震后,同样的断裂发生在同样的高度,它们都向四面八方爆裂。
【6】两个破碟片没有损坏。
无论断裂有多长,裂缝有多大,断块内的两个物体仍然坚固如初,断裂影响的范围一般较小,如:
①唐山至乐亭公路错断,右侧错位1.2m,两侧树木挺立如初(板块27)[2]。
②海城地震时,进贤县八千公社的冻土开裂成宽约20cm、长2km的大地裂缝,劈开100多棵树。一棵树干的下半部分被一分为二,上半部分左旋了8cm,但附近的其他树仍然完好无损(图版28)[2]。
③唐山十中通过一条地裂缝将围墙、厕所、道路隔断,右平移1.2m,然而裂缝两侧的墙体、厕所隔断、道路、树木完好无损。地下管线也错开,但两端未损坏(盘14)。
一旦地面变平,起伏就很少了。
唐山大地震后,除了一些因采空区塌陷或其他影响造成的局部起伏外,大部分地面和路面保持原样。波浪起伏很少,地裂缝两侧大多是平的(图版23、27和28)。
四面开花直落。
建筑物的破坏,尤其是砌体结构和水泥部分,一般是分段裂开,向四面开花、坍塌,垂直坠落。就像把灯笼叠在一起,很少有整体倒下来的。
①唐山机车车辆厂烟囱四面爆裂(板块29)。
②河北矿冶学院水塔区块四面八方散落(板块30)。
③唐山工人医院砖方烟囱四角向外爆裂。
④1979江苏溧阳M6地震,震中附近上沛砖厂有两座砖窑、八座烟囱,全部向四面倒塌(板块31)。
⑤江苏溧阳上兴公社农机厂内,三个烟囱并排而立,在同一高度向四面八方开裂(板块26)。
⑥唐山开滦医院7层楼垂直倒塌,上下两层几乎重叠,剩余一角仍直立(板块3)。
⑦唐山铁路医院住院部坍塌楼层重叠(板块32)。
⑧唐山河北矿冶学院阅览室三层楼西段全部垂直倒下(板块22),东段保持直立。
⑼地下建筑保存完好。
唐山的人防地道除了个别地方有一些小裂缝外,没有受到破坏。与地面相比,开滦煤矿井下巷道破坏极为严重。地震时陆家坨井下有600多名工人,地震后全部安全返回地面。马家沟3号井在地震后10天恢复煤炭生产。位于XI度地区的铁路医院住院部,原是一栋三层建筑,地上两层完全坍塌,半地下基本完好,仅有几处小裂缝(32号板),唐山境内两条铁路隧道未受损。
⑽人体比厂房抗震。
唐山大地震死伤的人,大部分都是因为建筑物倒塌间接受伤的。没有人直接死于震动,人们比钢筋混凝土建造的工厂更抗震。人的抗震能力很强。
这些震害规律在国内外各大震中也普遍存在,如1970 1.5云南通海7.7级地震;9月1923日日本关东8.3级地震;1960年2月29日摩洛哥阿迪勒5.8级地震等。
2.存在的问题
除了大脑发达,人体抵御自然突变的能力普遍较差。冬天怕冷,夏天怕热;风一吹站不稳,水受不了;只是抗震能力极强,甚至胜过钢筋混凝土和高楼。它是不可思议的奇妙和简单,不需要证明。为什么人能比工厂抗震?这是一个很有意思的问题。能否正确解释这一现象,是检验一切地震理论的试金石。要解决这个问题,我们必须首先了解地震的破坏作用。过去认为地震的破坏是由纵波、横波和面波引起的,以后两者为主,实际上不是。上述10地震破坏规律,大部分不能用纵波和横波来解释,也不能用所谓的面波来解释。
⑴震害10定律与纵波、横波、面波理论相反。
(1)如果地震破坏真的是由纵波和横波引起的,地面物体的振动应该是上下晃动(纵波)和水平晃动(横波),其破坏作用应该类似于强风、海浪和原子弹爆炸产生的冲击波。首先损坏和严重损坏的应该是头重脚轻、中心偏高、直立的线性物体,如人、树、电线杆、水塔、铁塔等;应该不是那些重心低、结构牢固、荷载大、强度高的钢筋混凝土厂房,而是相反。可见,地震破坏的主力不可能是纵波和横波;
②地震断层都是旋转的,纵波和横波的振动不是。
(3)在纵、横波的作用下,建筑物应先发生倾斜,然后发生断裂,向一侧倒塌。事实上,它向四面八方坍塌,几乎垂直坠落,再次证明地震的破坏不是纵波和横波造成的;
(4)无论是横波还是纵波,它们的传播都是连续的,强度是渐变的,从震中向外逐渐衰减。在同一个地震烈度区几十到几百平方公里的范围内,同一栋建筑受到的破坏应该是大致相同的,但事实并非如此。地震破坏是带状的,在短距离内变化很大。一栋楼一半倒塌,另一半完好无损;两条并排的铁轨,一条扭曲,另一条完好无损。这些都不是纵波和横波能解释的。
⑤地震破坏不是“面波”的作用(一般认为面波起主要作用)。按照现在的解释,所谓面波是“体波到达地表后激发的,沿地表传播的二次波。它的某些振动方向与传播方向垂直,这与剪切波的性质相同,包括两种类型。一种在地面来回振动(拉尔夫波),另一种在地面滚动(瑞利波)。表面波能使地面起伏。”既然认为面波的性质与横波一致,那么它就不可能是地震破坏的主要因素,所谓的“面波”是否存在还是一个问题。
地震的破坏既不是纵波,也不是横波,更不是面波。是什么浪?有没有可能是某种未知的波在起作用,还没有被发现?有三种方法可以找到未知波。一是进行现场调查,研究破坏应力的性质。二是重新分析地震仪的工作原理和图像;第三,从理论上探讨了弹性波的形成机理,阐明了弹性振动与弹性波的关系。迄今为止,震源振动与弹性传播仍处于分开讨论的状态。还没有连接成一个整体。
(2)五个关键问题
问题很多,可以归纳为以下五点:
①为什么人比工厂抗震?
②如何破坏地震?
③表面波存在吗?
④有没有什么未知波?
⑤弹性波是如何产生的,形成机理是什么?
了解弹性波的形成机理是解决五个问题的关键,其他问题就好解决了。
二、弹性波的形成机制
1,弹性振动
物体在外力作用下体积或形状发生变化,外力取消后,物体恢复原来的体积和形状,称为弹性体。
图33中的圆(实线)表示球形弹性体。如果沿着球体的某一直径方向施加外部压力FF’。球体受压缩弹性变形,成为椭球体(虚线),称为变形椭球体。变形椭球内各点的具体变化(位移)不同,促进各点变化的局部力的大小和方向也不同。这些局部力实际上造成了球体各点的变形(位移),也就是通常所说的内力。还有一个与内力平衡的反作用力,叫做回弹力或回复力。当外力和内力消除后,变形的椭球体会在反弹力的作用下恢复原状,变成一个球体。反弹力和内力大小相等,方向相反,作用在同一点上。单位面积的内力或反弹力称为应力,可以用应力单位来度量。
图34-A显示了球形弹性物体的原始状态。加一对外力FF '使其应变(图34-b),产生的内力同时被大小相等方向相反的回弹力平衡。一旦外力(FF ')取消,内力消失,物体在反弹力的作用下会回到弹性体的原始状态(A)。如果外力慢慢消失,能量会逐渐消耗,物体所有点会逐渐回到原来的位置,直接从(b)回到(a),称为“无振回复”或“静态回复”。如果外力突然取消,物体各点在反弹力的作用下会产生加速度,从(b)向(a)加速运动;越靠近原位置(a),速度越大,到达(a)时达到最大速度,所以停不下来,继续以这个初速度前进,给物体一个反方向的内力(对B),使物体应变到(c),积累新的反弹力,动能逐渐转化为弹性势能(应变),速度逐渐降低。当所有动能转化为弹性能时,如果运动过程中没有能量损失,应变(c)的绝对值应该等于原应变(b),只是应变方向相反。到达(c)后,在新的韧性作用下,立即向(a)转化,进化过程与之前相同,但方向相反,从(c)到(a)最后回到(b);到达(b)后,再从(b)到(a)再到(c)。如此循环往复,永无止境。弹性物体的这种应变和回弹力的周期性变化称为“弹性振动”。如果介质是完全弹性的,没有能量消耗,就会一直振动,永不停止。实际上,由于摩擦或其他阻力,能量会逐渐消耗,每个周期的最大应变和最大大反弹力的绝对值会逐渐减小。最后,反弹力会全部消失,振动停止,物体回到原来的位置(A)。这种弹性应变的恢复过程称为“振动恢复”。
2.弹性波
(1)弹性波的产生机制
物体的振动可以从弹性介质向外传播,形成弹性波。引起弹性波的物体的振动称为“源”。通过分析图34所示的弹性振动过程,可以得到弹性波的波形。如果把图34的(a)、(b)、(c)以图35的形式画出来,从图中可以直接得到任意方向的弹性波波形。
图35中的圆是应变前的原始球体,即振动源。弹性波沿着球体的半径方向向外传播。物体振动时,各个方向的应变不同,传播的弹性波也不同。弹性波的产生遵循以下规律:振动源球面上任意一点的振动沿径向传播,其波形取决于该点的振动轨迹。这个定律叫做弹性波产生定律。振动源体上振动的后半周期与前半周期相同,演化方向相反,但传播时称为完整周期连续波列。
弹性波沿OA方向向外传播的波形由A点的振动轨迹决定,为直线A1-A-A2,与传播方向(OA)一致,轨迹中任意一点在对应椭球面上的切线(切面)垂直于径向Oa。因此,A点的振动沿OA方向传播,产生的弹性波为纵波(P波)或压缩波,传播的质点沿传播方向来回振动(图35-a)。
B点的振动沿OB方向传播,也是纵波(图35-B)。波形与OA方向相同,但时差半个周期。同时,一个向外运动,一个向内运动,但由于两个纵波的起点也相差半个周期,所以在以O为中心的每个球面上,两者的波形仍然相同,只是不同步。
在OC方向,应变椭球是一个不可延伸的表面。在整个振动过程中,C点的位置保持不变,但C点在椭球面上的瞬时切线会随着椭球面的变形而变化,切线与OC的交角会随时变化。C点的轨迹是扭摆,所以沿OC方向传播的波是扭转波。其传播模式类似于时钟摆轮。传播质点偏离原位置的扭转角称为扭转角,可以用椭球面上C点的瞬时切线与原球面上切线的夹角α来表示。原球体上C点的切线垂直于OC,扭转角α为零,椭球体上C点的扭转角在每一时刻都大于零。振动源的振幅越大,应变越大,扭转角α的变化范围也越大,扭转角的最大值与扭转波强度成正比。因此,可以用最大扭转角来表示扭转波的强度。除A、B、C等8个特殊点外,其余各点的振动轨迹均为S形曲线。比如D点的轨迹是d1-d-d2(图35-D)。其振动沿着OD方向向外传播。为了分析方便,将D点振动的轨迹放大如图36所示:dk是质点D振动到d2时轨迹上的任意位置,从D到dk的运动可以分解为三种部分运动。
①沿OD方向的分量运动(dk)沿OD方向传播形成纵波(P)。
②垂直于OD方向的分量运动(Kdk)沿OD方向传播,形成在垂直传播方向振动的剪切波(S)。
③扭摆的分力运动沿OD传播时形成扭转波(N)。
可以看出,任何具有弯曲振动轨迹的原始波,都可以分解为纵波、横波、扭转波等三种基本体波(图35)。三种体波同源,同时生于同一个地方。只是由于传播介质对三种波的传播速度不同,才逐渐拉开,独立运行。
大多数实际的振动源不是球体。在这种情况下,弹性波沿着振源表面各点的曲率半径方向向外传播,振源表面各点的振动轨迹都可以是S形,包括三个基本分量,不存在只产生一个波形的特殊方向。
(2)弹性波的传播
P波是一种压缩波,所有具有压缩弹性的物体都可以传播P波。固体、压缩气体和液体都有压缩弹性,能传播纵波。真空没有压缩弹性,不能传输纵波,比如声波。纵波的振动方向与传播方向一致,传播质点在一维空间传播,直线振动,所以传播速度最快。
横波的振动垂直于传播方向,只有当介质在垂直传播方向上具有压缩弹性时,横波才能传播。固体在所有方向上都具有压缩弹性,剪切波可以在任何方向穿过固体。像液体和气体这样的流体不是。在海洋等地表的大型水体中,由于重力的作用,水滴不得不努力向上运动,因此具有压缩弹性,所以可以沿水平方向传播横波,特别是在水面附近,重力的作用最显著,传播横波的能力最大,比如水波。由于水体大,相邻两点势能相等,阻力很小,受力后容易产生柔性变形,消耗水平振动,压缩弹性很小。因此,切变波很难在垂直方向上穿过大型水体。横波的振动在二维空间中垂直传播,传播的质点在平面内振动,所以传播速度比纵波慢。地震横波一般比纵波慢1/3左右[1]。
扭转波是物体质点扭转运动形成的弹性波,只能在具有扭转弹性的物体中传播。