Sprickegenskapers påverkan på utbredning av P- och S-vågor
i bergmassan
Antalet järnvägstunnlar i tätbebyggda områden kommer att öka de närmaste 20 åren. Därför finns behov av bra förutsägelser om vibrationer och ljud orsakade av tåg i fastigheter utmed de planerade tunnelsträckningarna. Förståelsen för hur tåginducerade vibrationer propagerar i bergmassan är i dagsläget begränsad. Eventuella för- och nackdelar med bergets och sprickors egenskaper kan då inte utnyttjas optimalt. Syftet med detta examensarbete är att studera hur lågfrekventa vågor propagerar genom (i) en godtyckligt orienterad spricka samt (ii) multipla parallella sprickor. Detta görs med hjälp av analytiska lösningar beskrivna av Pyrak-Nolte et al. (1990a) och Cai & Zhao (2000). Studien är inriktad på svenska bergförhållanden, dvs. relativt hårt berg. När en seismisk våg färdas genom bergmassan dämpas den dels av att energi omvandlas till värme till följd av friktion mellan mineralkornen i bergmassan. Men det mesta av dämpningen sker genom att vågenergi reflekteras vid sprikor och bergartsgränser i bergmassan. Hur stor del av vågenergin som transmitteras respektive reflekteras vid en spricka bestäms av sprickans normalstyvhet och skjuvstyvhet, infallsvinkeln, vågens frekvens, vågutbredningshastighet och bergmaterialets densitet. Finns det en grupp av sprickor som ligger parallellt orienterade och relativt tätt i förhållande till våglängden påverkas transmissionen av multipla reflektioner. I rapporten har konstaterats att: ? Infallsvinkelns påverkan på vågtransmissionen är liten då P-vågor med låg frekvens (10 Hz) infaller mot en enskild spricka ? Infallsvinkelns påverkan på vågtransmissionen är större då S-vågor med låg frekvens (10 Hz) infaller mot en enskild spricka ? Hög sprickstyvhet ger hög transmission av vågenergi medan lägre sprickstyvhet ger lägre transmission ? Beräkningsmodellen som används för enskilda torra sprickor ifrågasätts då stora avvikelser från grundantaganden har konstaterats Multipla parallella sprickor påverkar transmissionen av vinkelrätt infallande P-vågor så att: ? Ökat antal parallella sprickor minskar transmissionen ? Ökad frekvens på den infallande vågen ger lägre transmission ? Ökad sprickstyvhet ger högre transmission ? Tätt placerade sprickor (i förhållande till våglängden) ger upphov till superpositionseffekter av vågenergin vilket ökar transmissionen Slutsatserna i rapporten har nåtts genom studier av endast en beräkningsmodell. För att verifiera resultaten behövs en jämförelse mot andra beräkningsmodeller. Modellen som använts för att testa infallsvinkelns betydelse har brister när sprickor med låg styvhet behandlas (<1 gpa/m). i fall med låga sprickstyvheter (<1 gpa/m) bör således andra modeller användas.