关于高铁地震波场虚拟道集生成的理论分析

中国约80%的高铁运行于高架桥上,高铁振动通过桥墩传入地面.本文对运行于等间隔桥墩的高架桥上高铁振动产生的地下地震波场形态进行了理论分析,根据其在特定方向形成相干相位稳相点区域的特征,设计了一种基于多个不同速度高铁列车振动记录叠加,分离单桥墩激发虚拟地震波场的方法,并对单层与多层介质的情形进行了理论验证.

高铁震源地震信号的挤压时频分析应用

我国每天有数千趟高铁列车驰骋在纵横交错的高铁线路上,构成了十分理想的均布震源,但寻找适合高铁震源地震信号的处理方法是充分挖掘信息的关键.传统的频谱分析结果表明高铁震源所产生的地震信号具有明显的窄带分立谱特征,但无法精确获得高铁震源地震信号的时频变化规律.本文首次将挤压时频分析这种分析工具引入到高铁震源地震信号处理中,对中国南方某高铁沿线采集到的高铁震源地震数据进行了分析.处理结果表明:利用挤压时频分析能够更加精确地刻画频率成分随时间的变化,能够利用单检波器精确刻画高铁列车的运行状态(匀速、加速等);同时利用挤压时频变换还可高精度地重构出所需频带的信号,为提取高铁震源地震信号的特征成分提供了一种有力工具.

高铁地震波场特点的理论分析

为了利用高铁震源反演浅层或深层地下结构,将高铁铁路桥墩视为点源位置,分别利用波阵面叠加、求解声波波场和半无限空间弹性波波场等方法,对高铁激发的远场波场进行模拟。利用不同类型的震源时间函数与格林函数卷积计算得到的波场结果显示,考虑高铁自重影响的桥墩静力响应的低频震源时间函数对应的波场与实际记录具有一定的相似性。

北京大学道路地震学观测台阵设计及数据特点

2018年4-5月,在河北省容城县进行前后两期道路地震学密集台阵观测。观测仪器包括200多个短周期地震仪和22个甚宽频带地震仪。观测台阵跨越高铁、普通铁路、高速公路及普通道路。通过一致性检验和远震波形对短周期地震仪进行台站时钟校正,获得近50万条高铁地震记录。这些地震记录可用于研究高铁或其他道路震源及波场特征,进行浅层及深层地下结构4D成像,为道路安全、地震预测、环境监测、资源和能源探测、地下空间开发利用以及智慧城市建设服务。

高铁地震面波相速度频散曲线提取

为了充分利用高铁地震信号中的面波信息,本文将双台法和旋转法等面波相速度提取方法应用于高铁地震模拟记录,尝试提取基阶瑞利波与勒夫波相速度频散曲线.通过分析以高铁高架桥的桥墩为源的高铁波场干涉特征,给出了适用于高铁地震波场的面波相速度校正方法;通过数值实验,证明了方法的有效性.

高铁波场等效震源时间函数反演方法研究

基于桥墩均匀分布且高铁列车匀速行驶情况下,每个桥墩源的震源时间函数仅存在时间延迟差异的假设,分别通过构建均匀空间声波模型以及半无限空间弹性波模型,计算格林函数,给出反演所用的线性方程组。利用最小二乘法对高铁波场的等效震源时间函数进行反演,测试在一定噪声水平下的反演效果,探讨各种因素对反演结果的影响。

基于台阵资料测量高铁信号视速度的方法

针对运行于高架桥上高铁引发的震源,基于对移动组合源形成的波场传播的理论分析,提出一种利用多台互相关测量高铁波场视速度的方法。然后,生成分层介质条件下的高铁波场合成数据,计算信号视速度,并通过与理论结果的对比,验证方法的正确性。

高铁震源地下介质成像的理论分析

文章对使用高铁源的逆时偏移成像(reverse time migration,RTM)方法进行了理论研究,分析了高铁主动源的干涉场对成像结果的影响.当高铁运行于高架桥上时,离散的等间隔桥墩使得在不同频率对应的一些特定角度上形成近似球面波传播的稳定干涉波场.这些角度附近是相干相位的稳相区,通过叠加可以压制成像中相干噪声的影响.由此提出了使用高铁源进行偏移成像的方法,并通过二维与三维的声波方程数值模拟证实了这种方法的可行性.为了压制高铁源子波与串扰噪声的影响,采用了最小二乘法对成像结果进行迭代处理,获得了更加清晰的成像结果.最后,对不同速度的高铁震源得到的成像结果进行叠加,拓宽了频带范围,有效克服了高铁震源分立谱特征的限制.

高铁地震波场中的多普勒效应及应用

通过理论分析,提出铁路高架桥桥墩的周期性分布将会在高铁地震波场的特殊频率中产生多普勒效应,同时还分析了这种多普勒效应对波场频谱特征的影响,分析结果在河北省容城县实际高铁地震波场记录中得到了验证.研究还发现,具有显著多普勒效应的波场成分沿传播方向振动,且传播速度单一,显示这部分波场以P波震相为主.进一步地,提出了一种基于多普勒效应的测速方法,并对该地区沿铁轨的介质波速进行了尝试性测量,测量结果显示出高度的一致性和稳定性.