基于MASW和SPAC的主-被动源面波联合探测方法及其应用

以贵州独山变电站内地层为研究对象,将主动源面波多道分析法(multichannel analysis of surface waves,MASW)和被动源面波空间自相关法(spatial auto correlation,SPAC)频散能量叠加,得到一条复合频散曲线。该曲线频带更宽,既能保证表层的分辨能力,避免形成较大的勘探盲区,又可以有效提高反演深度,获得更加精细化的横波速度模型。结合钻探资料对比标定,可赋予该模型地质意义。研究结果表明,采用MASW和SPAC相结合的分析方法,有利于从表层到深层对地层进行精细成像,了解地层的岩性结构特征。与钻探相比,该方法成本低、效率高,可为复杂城区不良地质体的探测提供重要参考依据。

被动源地震干涉成像技术在煤田采空区探测中的应用研究

地震干涉方法能够从背景或环境噪声中提取有效信息并应用于地下地质构造成像。通过对煤田采空区产生的被动源地震信号进行干涉成像可以定位出采空区的范围。笔者等基于被动源干涉成像原理,采用被动源地震干涉方法进行震源定位研究。通过对不同界面数值模型进行被动源干涉成像测试,验证了方法的准确性,而且测试结果表明被动源干涉成像横向分辨率高于纵向分辨率,不同的偏移速度对纵向位置影响较大,但对横向位置定位几乎没有影响。最后将其应用于实际煤田的采空区定位,成像结果与实际情况相符,验证了笔者等提出的被动源地震干涉成像方法的有效性以及在实际煤田采空区探测应用中实用性。

主–被动源面波联合反演的浅地表结构成像方法研究

近年来,随着城市发展,人们开发城市地下空间的需求越来越大,城市地下灾害隐患也越来越多。如何有效、高精度和高分辨率地获取城市地下空间结构受到了更多的关注。本文利用主被动源面波联合成像方法对城市浅地表地下空间结构进行了探测。通过主被动源面波频散曲线的拼接和自动拾取,对某地下人行通道进行城市浅地表成像研究,清晰显示出埋深9~20 m的低速异常体,与实际资料中异常体位置高度吻合,具有较高的分辨率,为主被动源联合的面波探测方法在城市浅地表成像中的推广应用提供方法支持。

主动源与被动源面波联合勘探在黄土覆盖区三维成像中的应用

黄土盖层对地震波、电磁波等有很强的衰减作用,限制了地震反射波法、电磁波法等多种物探方法在黄土覆盖区的应用。针对黄土盖层厚度大、分层细的特点,采用主动源与被动源面波法联合勘探,使两种面波方法优势互补,达到准确探测黄土覆盖区地质分层的目的。研究区位于渭河盆地凤翔县郊,为典型的黄土覆盖区,黄土覆盖层厚度为80~120 m。通过对研究区主动源与被动源面波实测资料的处理,得到的二维横波速度剖面上的主要地层分层位置与实际钻孔测试结果基本一致,同时得到了研究区的三维地层结构。联合成像结果表明采用被动源与主动源面波联合勘探进行黄土覆盖区地层结构分层是可行且有效的,为黄土覆盖区地质填图提供了技术支持和有益思路。

基于主被动源频散曲线拼接策略的面波频散曲线反演研究

面波勘探是浅地表勘查的主要方法之一,传统的主动源面波方法探测深度通常在30 m以浅,且在噪声干扰复杂的城市环境中作用严重受限;被动源面波正是利用背景噪声为信号源,探测深度大,但对浅层介质分辨能力较差。为此,提出一种主动源、被动源面波数据处理方法,兼顾勘探深度和浅层分辨率。首先对主动源和被动源数据的频散曲线进行拼接,从而获得更宽频带的多阶频散曲线。然后采用数值模拟并反演处理,验证主被动面波频散曲线拼接策略的有效性。通过实测数据处理,对比分析了主动源方法和拼接策略的反演效果,证明了主被动源频散曲线拼接策略能有效提高反演结果精确度。该策略解决了单一震源能量频带有限对反演结果造成的影响,为面波勘探提供了新的手段。

主动源全波形反演在内蒙古居延海坳陷多资源勘查中的应用

主动源全波形反演(Full Waveform Inversion,FWI)是一种基于波形匹配的高分辨率成像方法,近年来在近地表高分辨率成像中得到了较多的实际应用.然而,由于周期跳跃等因素导致的强非线性特征使得该方法对初始模型的准确性和地震数据的质量具有较高的依赖性.初始模型与地下实际结构较大的偏差、数据中的噪声及低频成分缺失等问题都会导致反演过程中陷入局部极小值,从而难以收敛到真实的速度结构.目前,FWI主要用于处理海上数据,在短偏移距陆地数据的应用中仍面临着较大挑战.内蒙古居延海坳陷拥有丰富的煤和油气资源,勘探开发潜力很大,但由于地质条件较为复杂,构造不清,迫切需要对地下进行高精度、高分辨率成像以进行细致研究.本研究利用该地区采集的可控震源地震勘探数据,采用多目标函数FWI获得了2 km以浅的高精度纵波速度结构.同时,通过波形对比验证了速度模型的准确性,并基于波形反演获得的速度模型进行Kirchhoff叠前深度偏移,获得了高分辨率的深度域反射剖面.成像结果揭示了研究区域的4套主要沉积地层,为后期对该区域的进一步研究提供了重要依据,并通过程序开源共享为国内大量主动源活动构造探测提供了一套可靠的高分辨率反演成像流程.

基于机器学习微震目录构建与被动源地震层析成像的张集煤矿注浆治理效果评价

断层注浆治理是预防煤层下方含水层突水的重要手段,但注浆治理效果评价难度大、成本高,相关领域的研究较少。为此我们提出了一种经济有效的方法,该方法利用矿方已有的实时微震监测系统对煤矿注浆治理效果进行评价。我们的处理流程主要包括深度神经网络(DNN)震相自动拾取、网格搜索定位和双差地震层析成像,并将其应用于安徽淮南张集煤矿1613A工作面注浆治理评价中。利用1613A工作面2020年9月的微震事件反演了工作面附近区域的地震波速结构。结果表明,采动过程中注浆治理区域受到较大扰动,发育了大量微地震事件,在工作面底板以下50 m区域范围内,地震纵波波速高达4.3km/s,这一高波速表明注浆治理效果较好。此外通过开展检测版模型分辨率测试,表明在我们关注区域的地震波速结果具有较高的可靠性。因此采用基于深度学习的微震目录构建和被动源地震层析成像技术可以对注浆效果进行较好的评价。

实时输出视频的水下主动偏振成像

针对在水下主动偏振成像方法中,需要机械旋转相机前的检偏器获取正交偏振态图像,导致无法实时输出去后向散射视频的问题,提出了实时输出视频的水下主动偏振成像方法。首先,本方法将正交偏振切换位置从相机端更换到光源端,而相机端的检偏器偏振状态保持不变,并论证了此改变并不影响去后向散射的效果;然后,设计了阵列正交偏振光源,即光源由偏振态正交的两组LED灯珠交错排列组成,通过独立的驱动电路分别控制两组灯珠,输出偏振态正交的偏振光,从硬件上取消了偏振态切换的机械结构;第三,设计了同步控制装置,分别控制光源输出的偏振态和相机拍照,实现了正交偏振态图像数据的采集;最后,通过流水线式主动偏振图像处理方法,实现实时的视频输出。实验结果表明,本方法可以实时输出去后向散射视频,且在去后向散射性能上,与机械式主动偏振成像方法性能接近,两者去后向散射性能的背离度均低于4%,图像EME值增长倍数最大可达17.96。本方法具有结构简单、成本低、输出帧频不受影响以及相机选择性多等优点,能够广泛应用在水下成像领域。

主动源、被动源地震联合探查技术在阳泉矿区的应用

煤矿采空区引发的地质灾害日益增多,给国家和社会带来巨大危害。探测采空区的方法众多,三维地震勘探的方法因其在探测采空区发育形态、圈定边界等方面的独特优势而广受关注,但是受采空区自身的特殊性和地震勘探方法的局限性、多解性的多重影响,目前地震勘探手段对采空区探测及采空边界的圈定精度较低,且多采用主动源方式探测,方法较为单一。详细研究并阐明主动源、被动源地震联合探测采空区过程中观测系统设计、互相约束处理、多属性解释、主被动源联合解译等关键过程、关键步骤,既充分利用布置的密集接收台阵,发挥被动源地震不易受地下地层结构条件变化影响的优势,精确刻画速度结构;又充分利用主动源地震获取的高精度速度结构模型数据,同时也弥补了采空区域主动源地震激发、接收效果差的不足,两者相辅相成、互为补充。采用主、被动源地震进行联合探测采空区的方法,减小了仅依靠主动源方法易受地层结构变化和采空塌陷角等影响而导致的采空区边界的圈定误差,提高了采空区探测的精度,为煤矿的安全生产提供更加精确、可靠的技术指导,降低了安全事故率,可望在以后的探测中发挥更加巨大的作用。

被动源面波和体波成像在内蒙古浅覆盖区勘探应用

地震勘探具有勘探深度和分辨率的优势,在矿产勘探中多被采用.但主动源反射地震具有成本高、在矿区采集困难等难题,限制了其广泛应用.无需主动源激发、利用天然噪声的被动源地震应用于勘探,可成为其低成本替代选项.本文在内蒙古浅覆盖区矿区进行了被动源勘探试验,采用相关计算获得拟炮集记录,并基于频率域信噪比计算,在生成拟炮集前实现了面波和体波甄选,分离了面波和体波.应用面波反演的横波速剖面识别了覆盖层厚度.体波数据经反射波常规处理,获得了成像剖面.经与主动源反射剖面对比,主要结构的反射特征呈现了良好的一致性.本文试验验证了被动源勘探在内蒙浅覆盖区具有良好应用前景,为低成本的面积性勘探实施提供了新的选择.

基于反褶积算法的地震干涉技术被动源成像

地震干涉技术可以将任意2个检波器接收到的数据合成为在若干检波器之间传播的波,就好像其中的一个检波器作为一个虚拟震源来发挥作用。它可以从混沌无序的地震信号中发现有用信息,从地震噪声中提取有用信号以此推断地震波穿过介质的地质构造。基于反褶积算法,对其理论公式进行了较详细的推导,实现被动源地震干涉成像,证明了反褶积算法的可行性;并将其结果与互相关算法的结果进行对比,分析了2种方法在信噪比和分辨率方面的差异。数值计算表明,反褶积算法的纵向分辨率比互相关算法的高。对其进行的加噪试算表明,震源叠加后的反褶积算法呈现出高信噪比的特点。

挑战性压力源对新生代员工主动性-被动性创新行为的影响

基于工作压力源视角,以234名"90"后新生代员工为调查对象,分析挑战性压力源对新生代员工主动性-被动性创新行为的影响机制,以及组织支持感和工作资源有调节的中介效应。运用多元回归方法对调研数据进行实证分析,结果表明:挑战性压力源对新生代员工主动性创新行为具有正向影响,对其被动性创新行为具有负向影响;组织支持感在挑战性压力源与新生代员工主动性-被动性创新行为之间起中介作用;工作资源正向调节挑战性压力源与新生代员工组织支持感之间的关系,同时工作资源能够调节挑战性压力源通过组织支持感对新生代员工主动性-被动性创新行为的中介作用。

主动源与被动源面波勘探方法对比分析与应用

以福州地铁象山站勘探工程为背景,从瑞利面波基本理论出发,根据现场试验、工程实例及相关经验,对主动源面波与被动源面波勘探方法进行对比与研究,探讨各方法特点和工程应用特性,并综合主动源面波与被动源面波勘探各自的优势,更好地实现面波勘探方法在工程中的应用。

主动源、被动源地震联合探测技术在探查采空区中的应用

煤矿采空区引发的地质灾害日益增多,给国家和社会带来巨大危害。探测采空区方法众多,三维地震勘探的方法因其在探测采空区发育形态、圈定边界等方面的独特优势而广受关注,但是受采空区自身的特殊性和地震勘探方法的局限性、多解性的多重影响,目前地震勘探手段对采空区探测及采空边界的圈定精度较低,且多采用主动源方式探测,方法单一。通过研究探索总结利用主、被动源地震进行联合探测的采空区的技术体系,克服单纯采用主动源三维地震勘探易受地层结构影响的技术束缚,在以后的探测中发挥更加巨大的作用。

基于小波字典的无源双基地SAR联合稀疏成像

文中研究了无源双基地合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)回波信号的杂波和动目标联合稀疏成像处理。由于动目标回波和静止目标信号相位历史存在较大的差异,现有成像算法通常不能同时实现动目标和杂波的聚焦成像。此外,无源双基地SAR系统中,收发分置也使得动目标回波信号参数估计和成像处理复杂度迅速增加。文中首先利用杂波抑制数据的多普勒参数进行动目标速度和位置的迭代估计。然后,建立雷达投影矩阵,构建基于完备小波字典的稀疏成像方法,并采用数据分块处理提高算法效率。最后,数值仿真实验验证了文中方法的有效性,在低信杂比和信噪比条件下仍然可以实现杂波和慢速动目标回波的聚焦成像。

被动源反射地震勘探研究进展

被动源反射地震勘探作为一种低成本且环保的方法,能够获得比被动源面波勘探方法更高分辨率的反射地震剖面,近年来越来越受到人们的关注.被动源反射成像技术面临着诸多挑战,例如背景噪声场主要受控于面波能量,反射体波信号弱且不易提取;地下实际震源数量有限且分布不均匀,地震干涉重构的虚拟炮集信噪比低;大量检波器长时间观测的海量数据计算和存储瓶颈等.随着便携式节点地震仪和高性能计算的快速发展,被动源反射地震勘探不仅在方法研究方面取得不少进展,而且在地下矿产勘查、碳封存动态监测等方面都有实际应用.本文首先简要回顾地震干涉法的发展历程和如何利用不同地震干涉方法构建虚拟炮集,然后较为详细地介绍从面波主导的背景噪声记录中甄别和提取有效反射信号,以及被动源原始数据预处理、虚拟炮集多次波压制和直接偏移成像等方面的进展,最后通过几个实例了解被动源反射地震勘探的应用现状,并对将来的研究前景进行简单展望.

电力市场环境下含“源–网–荷–储”互动的主动配电网有功/无功联合优化

横向打破风、光、储等'源端'相对独立、各自为政壁垒,实现多能互补,纵深层面进行'源-网-荷-储'多环节、多维度有功/无功联合调控,成为提高可再生能源消纳,保障配电网安全经济运行的有效手段。建立了电力市场环境下含'源-网-荷-储'互动的主动配电网多时间尺度有功/无功联合优化模型,采用随机模型预测控制实现逐层递进调控。日前优化调度基于日前市场电价和可再生分布式电源出力预测,安排有功/无功可控源和联络开关运行状态,在保障可靠性基础上,实现收益最大化;日内滚动优化根据短期预测信息,进一步挖掘收益空间,并消除电压越限;实时反馈校正侧重于运行安全性,基于超短期预测信息进行更精细化调控,抑制电压波动。最后,通过算例分析表明,所提模型和方法提高配电网运行经济性和可靠性效益显著。

基于波动方程差分和Kirchhoff积分的被动源弹性波逆时成像对比研究

对地壳和上地幔地下结构成像是地震学研究的重点问题,传统上接收函数法的原理是基于水平层状介质和远震平面波近垂直出射假设的叠加方法,难以适用于复杂地下结构的成像。勘探地震学中的叠前深度偏移类方法(如被动源逆时偏移(PS-RTM)),可以用于复杂结构成像,与传统接收函数的共转换点叠加方法相比有更高的成像精度。基于双程弹性波动方程差分法的PS-RTM必需满足计算的稳定性,对模型网格尺寸和时间步长有较高要求,其巨大的计算量导致成像效率太低。而Kirchhoff类叠前深度偏移具有很高的计算效率,并且对观测方式和时空采样间隔的要求更加灵活,在勘探地震的三维偏移和速度分析中得以广泛应用。首先介绍被动源PS-RTM实现中的波场分离和成像条件,进一步提出适用于单分量和多分量被动源弹性波的叠前Kirchhoff逆时偏移方法,利用Kirchhoff积分方法重构纵波和横波的波场,通过应用被动源成像条件获得地下结构的图像。利用西藏某区的深部构造模型合成理论数据进行测试,对莫霍面成像与PS-RTM方法的成像效果相近,表明所提出方法的有效性。为了讨论观测台站疏密程度对被动源弹性波逆时偏移的影响,用几组不同台站间距合成测试检验,对比被动源弹性波波动方程和Kirchhoff偏移的适应性差异。

起伏地形下地下间断面被动源叠前逆时偏移成像

为了在起伏自由边界条件下应用逆时偏移成像,提出一种边界元与有限差分混合的方法来计算地震波场的逆时传播。首先,使用边界元法反传地表台阵数据,可以得到地下一水平界面上的波场位移数据;然后,将此水平面作为有限差分方法的边界,并反传此水平面处的波形数据,获得此水平面下空间的地震波场。为了应用成像条件,利用地震波的性质,将地震波场分离为矢量P波和S波成分,对分离出的P波和S波分量,应用互相关成像条件可获得地下界面。通过对理论数据的测试,验证了方法的有效性。

被动源面波法和折射层析成像法在深基坑工程勘察中的综合运用

被动源面波勘探技术是近几年快速发展起来的新技术,操作简便,探测精度较高。在一个深基坑工程勘察中,将被动源面波勘探点布置在地震折射层析成像物探测线上,在少量钻探的配合下,利用两种物探方法的结果快速完成对工作区覆盖层、风化层厚度的划分,同时相互印证,并根据两种方法测得的岩土体纵波和横波速度计算各岩土层的动弹性力学参数,为基坑设计和施工提供定量的地质信息。