起伏地形多道面波分析方法

传统多道面波分析方法不适用于起伏地形条件,限制了其的应用场景.首先,基于聚束分析原理,提出了一种适用于地表起伏、地层界面水平的地质模型的多道面波频散曲线正演方法.数值分析结果表明,相对基于水平地形假设的传统频散曲线正演方法,本文方法正演的频散曲线与模拟地震记录提取的频散曲线吻合度更高.其次,提出以地层横波速度和地层界面高程为反演参数的反演策略,实现起伏地形多道面波频散曲线反演.通过起伏地形下模拟地震记录反演结果可知,相比传统多道面波分析方法,利用本文建立的起伏地形多道面波分析方法获得的横波速度剖面与地质模型一致性更好,验证了方法的有效性.

多道面波分析技术在沙漠低降速带调查中的应用

结合鄂尔多斯盆地北部塔巴庙地区低、降速带的调查实例,简述多道面波分析 MASW在沙漠地区的应用,并将反演结果与小折射资料进行对比说明其运用效果。实践表明,在采集和处理参数选取合理的情况下,最大勘探测度可以达60 m,完全可以满足实际工作需要。在近地表构造复杂地区采用多道面波分析技术进行低、降速带情况调查,可以弥补小折射和微测井调查的不足,展现出受地表环境影响较小的优越性。

基于自动安置排列的多道面波分析方法

横波速度由于更能直接反映岩石的物理性质,从而在许多工程、环境和地下水勘查中有重要作用。多道面波分析方法(MASW)是一种新技术,通过求得的一维近地表横波速度剖面构建一个二维横波速度场,从而准确探测近地表介质情况。针对该方法数据的采集,提出了一种检波器排列自动安置的技术(自动安置排列),即使用牵引车辆的液压驱动装置在几秒内自动安置几十个检波器,并将其与传统安置排列的方法做了比较,结果表明,自动安置排列技术可用于多道面波分析方法,而且可以大大减少多道面波分析方法的采集时间和费用。

多道面波分析方法在测量土壤压实度方面的应用研究

在农业和工程领域,土壤压实度是一个重要问题.虽然采用钻孔方法可以探测土壤压实度情况,但费用较高.本文采用多道面波分析方法(MASW)研究了土壤压实度的问题,并将试验结果同电阻率测井数据、岩心数据、测井速度做了对比,结果表明该方法可以用于土壤压实度的探测,而且速度快、费用低、结果准确可信.

多道面波分析方法及其应用研究

浅层地表介质的剪切波速是工程抗震设计、场地地震危险性分析、场地地震效应研究等研究的重要基础。面波勘探方法是一种利用人工震源激发产生的瑞雷面波来反演地下介质弹性参数特别是剪切波速的现场原位测试方法，工作效率高且经济成本低。本文针对面波勘探中相对较新的多道面波分析方法（MASW）在地下介质剪切波速探测中的应用进行了研究。

倾斜边坡多道面波分析中的最小偏移距估计方法

为减小倾斜边坡中能量较强的近场体波对面波识别的干扰,确保多道面波分析方法接收到的瑞雷波分量具有较强的能量,本文通过分析地下震源在倾斜边坡产生的瑞雷波及其传播规律,基于几何地震学提出了在倾斜地表生成瑞雷波的最小偏移距的经验公式,建立了界面起伏的层状倾斜边坡模型,从而获得模拟共炮点记录,并将基于共炮点记录得到的地表质点运动轨迹、频散计算结果与理论值、估计值进行了对比,结果显示四者具有较强的相关性,由此表明本文提出的最小偏移距估计方法对层状倾斜边坡地表的面波勘探具有一定的指导意义。

基于面波多道分析法的无砟轨道性能劣化反演方法

提出了基于面波多道分析法的无砟轨道性能劣化反演方法。以无砟轨道理论面波频散曲线为基础,分析具有不同劣化程度的无砟轨道面波频散特性,构建无砟轨道性能劣化反演方法,并研究激振频率与检波器布设方式对反演效果的影响。结果表明:无砟轨道的面波频散曲线在低频与高频段分别取决于CA砂浆与轨道板的横波速度。为提高反演效果,建议将激振频率取为50 kHz,最小偏移距取大于或等于0.05 m,道间距取0.05 m,并尽可能增大检波器排列长度。

面波信息约束的初至波走时层析反演方法

射线层析反演过程中,有多种因素都会影响反演效果,如初始模型误差、低速夹层等。传统的初至波走时层析成像方法对模型进行约束或平滑处理,不仅会破坏模型参数与射线之间的相对关系,还会影响反演的稳定性。本文首先测试了不同初始模型下初至波走时层析反演的效果,提出一种面波信息约束的初至波走时层析反演方法。地震数据中面波具有能量强以及频散的特性,通过多道面波分析方法获取面波频散曲线,采用阻尼最小二乘法反演浅地表横波速度,以横波速度结构作为约束,建立纵波初始模型,在此基础上实现带有正则化的初至波走时层析反演。该方法充分利用了地震数据中的面波信息,弥补了层析反演的固有缺陷,提高了浅层结构反演的精度与稳定性,利用实际资料测试了该方法的有效性。

用人工源和天然源面波联合探测浅层速度结构

本文在简要介绍天然源与人工源瑞雷面波勘探基本原理、数据采集和资料处理方法的基础上,结合3个不同场地的探测实例,阐述了天然源和人工源瑞雷面波方法在浅部速度结构探测中的应用效果。结果表明,根据不同的场地条件和探测目的要求,分别采用天然源、人工源瑞雷面波方法提取瑞雷波频散曲线,再用遗传算法反演得到工程场地浅部地层横波速度结构的技术方法是有效和可行的。该方法对于类似工程的浅部横波速度结构探测具有经济适用、简便快捷的优点。

面波多道分析法精细探测浅部煤层采空区应用研究

为精细探测浅部煤层采空区分布范围,在相移法中引入低频聚焦因子,提出一种低频聚焦型相移法,其具有在短接收排列上提取低频频散能量的优势。模拟结果表明:该方法显著改善了频散能量在低频端的聚焦性,扩展了可拾取的频带范围,增大了探测深度,缩短了计算频散能量所需的排列长度,提高了面波多道分析方法(MASW)的横向分辨率。浅部煤层采空区实测试验结果表明:采用低频聚焦型相移法提取频散能量,通过MASW方法获得了高精度的横波速度水平切片,可以清晰识别出采空区范围、保安煤柱位置及其几何形态。证实了低频聚焦型相移法可提高MASW横向分辨率的有效性与精细探测浅层煤层采空区的可行性。

利用反射地震资料中的面波研究剖面浅部结构

本研究利用浅层反射地震数据中的面波信息反演提取近地表横波速度结构,取得了较好的效果。该方法在一定程度上可弥补浅部反射资料的缺失,进而提高近地表结构探测的可靠性,同时也实现了对地震资料的充分利用。

利用浅层反射地震资料中的面波与初至波研究剖面浅部结构

利用浅层反射地震数据的面波与初至波信息,采用多道面波分析法(MASW)得到浅部横波速度结构,再利用初至波走时层析成像得到纵波速度结构,进而得到纵横波速度比与泊松比数据。结合反射波叠加剖面与跨断层钻孔联合剖面对浅部地层进行综合解释,在一定程度上弥补了浅部反射资料的缺失,对确定浅部断层的位置及性质起到非常重要的作用。

面波勘探技术在工程勘察中的应用进展

回顾了瑞雷面波勘探技术的发展历史,介绍了主动源瞬态面波的互相关法、表面波谱分析法、相位展开法、τ-p变换法、Prony法、多道面波分析法等处理法,被动源面波(微动)的空间自相关法、频率波数法、HV谱比法、折射微动法等处理方法,分析了各种方法的优缺点以及适用条件。结果表明,主动源和被动源面波法可确定横波速度结构,其应用领域非常广泛;主动源和被动源面波联合勘探,使用不同的方法处理后在频率相速度域合并,可以得到高精度的频散曲线,有效提高勘探的横向分辨率和纵向深度,具有广阔的应用前景。

基于矢量波数变换法(VWTM)的多道Rayleigh波分析方法

在近二十年来,多道面波分析法(MASW)由于其便捷、高效等特性在浅层地震勘探领域得到了广泛的应用.本文基于多道面波勘探的采集方式,提出了一种新的面波多道分析方法——矢量波数变换法(VWTM).该方法通过对震源的近似,基于水平层状模型得到台站与震源间近似格林函数,然后进行矢量波数变换得到含有高阶模态Rayleigh波(频率-相速度)频散能量图.本研究首先利用合成地震数据到频散能量图与理论频散曲线进行叠加分析该方法的有效性和正确性;然后与相移法进行对比分析,我们发现在频散能量图中VWTM法对基阶、高阶模态成像均具有更高的分辨率和成像质量;最后我们将其应用于实际多道瞬态面波探测中,通过与相移法进行对比分析,发现VWTM法是一种方便、实用、有效的Rayleigh波频散提取方法.VWTM法提取多模态的Rayleigh波频散特征具有巨大潜力,可为基阶、高阶面波频散联合反演提供丰富的高阶模态频散信息.

分布式光纤声波传感系统记录的交通噪声的干涉处理分析

分布式光纤声波传感系统(DAS)是近年来迅速发展的高密度、低成本的地震观测设备,已经在基于面波的速度层析反演、反射成像、微地震监测等多个领域显示巨大潜力.本文基于美国加利福尼亚州Garner Valley实验中DAS记录的交通噪声数据,分析交通噪声数据特点,并利用地震干涉方法从交通噪声记录提取出近地表传播的面波信息.结果显示,利用记录时长6 s的DAS记录的车辆噪声数据,可以提取与主动源数据信号信噪比略高、特征一致的面波记录.同时,分析比较了互相关干涉、反褶积干涉和互相干干涉三种方法.结果显示三种方法均能从Garner Valley实验中DAS系统记录的公路噪声中有效提取面波信息,其中的互相干干涉和互相关干涉结果具有较高的高信噪比,互相干干涉和反褶积干涉结果有更优的频带宽度.

分布式光纤声波传感系统在近地表成像中的应用Ⅰ：主动源高频面波

近年来发展的新型地震观测系统--分布式光纤声波传感器(DAS,Distributed Acoustic Sensing)可以实现低成本高密度观测,有望提高浅层结构成像的精度以及分辨率.最近国内研发了一系列具有自主知识产权的DAS设备,为验证国产设备在浅层结构研究中的可行性以及应用效果,2018年7月我们开展了一次DAS观测实验.实验采集了50kg落锤震源激发的地震信号,并采用多道面波分析方法提取了8~20Hz频段的主动源Rayleigh波相速度频散曲线,得到了实验区浅层30m的S波速度结构.获得的主动源面波频散曲线与共址检波器的结果吻合,也与背景噪声提取的结果具有较好的一致性,表明国产设备的可靠性和DAS在浅层结构主动源面波成像研究中的可行性.

卵石层路基初至层析成像和多道面波联合探测技术

为保证道路路基结构的稳定性,需要获取高精度的基岩面分布信息。在含有卵石层的区域因存在大量坚硬石块,工程钻探作业开展困难,零星布设的钻孔难以获取连续的基岩面信息,通常采用高分辨率地震探测技术来获取全面的地下结构信息。本文为解决某狭长山谷卵石层路基下基岩面探测问题,提出应用初至波层析成像和多道面波(MASW)两种浅层高分辨地震方法联合反演狭长山谷地形工区下基岩面深度及分布情况。本次沿山谷走向布设三条长测线,与之近垂直方向布设两条短测线,分别获取初至波以及面波信息。反演结果表明,该场地东西方向基岩面起伏较小,与地形近乎一致,埋藏深度由东向西减小,最深处14 m,最浅处6 m;南北方向基岩面起伏较大,南段埋藏深度略小于北段,最深处12 m,最浅处9 m。

基于模态分离两道法处理多道面波数据的试验研究

目前,关于瑞雷面波勘探的表面波谱分析法(SASW)和瞬态多道面波分析法(MASW)的理论研究和工程应用较多。但是两种方法各有优缺点,因此,本文综合两种方法,采用基于模态分离两道法(相位差法)对多道面波数据进行处理,提高了多道面波勘探的横向分辨率,同时又得到了多道地震排列中心点处更精确的频散曲线,可为反演提供更高精度的频散曲线。试验证明:通过对一炮12道面波数据处理,可同时得到地震排列较浅层二维速度剖面和该地震排列中点处高精度一维横波速度结构,在一定深度范围内反演结果可代替钻孔。该方法可作为能同时提高多道面波勘探的横向分辨率和垂向精度的一次试验性研究,本次试验研究可为解决实际地质问题提供试验技术的支持,在实际工程测试中,可大大提高多道面波信号的利用率。

瑞利波波形反演的发展现状及展望

常规多道面波分析技术反演过程需要计算基于水平层状介质假设基础上的理论频散曲线,从而导致该方法的水平分辨率无法满足横向不均匀复杂介质的要求。而目前已成为人们研究热点的全波形反演技术,其反演过程基于波动方程求解,对瑞利波而言,无需根据频散方程计算频散曲线,理论上克服了常规多道面波分析技术横向分辨能力的"先天不足"。因此,瑞利波波形反演是瑞利波勘探领域中一个重要的发展方向。论文回顾了全波形反演的发展历史,剖析了瑞利波波形反演的发展现状及存在问题,指出了瑞利波波形反演需要进一步研究的问题和发展趋势,为瑞利波波形反演研究提供了一定的研究思路。

基于MASW的钢-混凝土组合板界面剥离损伤识别

目的提出一种基于多通道面波分析技术(MASW)的钢-混凝土组合板界面剥离损伤识别方法。方法从Rayleigh波的波动方程出发,结合MASW技术建立钢-混凝土组合板有限元模型,通过激励正弦信号产生Rayleigh波,研究其波速衰减特征,并提出基于波速衰减的MASW损伤识别算法;搭建MASW试验平台,建立多通道超声面波检测系统,并进行多道信号采集和数据处理,验证所提出算法的有效性。结果数值模拟中,组合板的界面剥离损伤使表面波产生"分流"现象并造成表面波速度衰减,其衰减幅度与剥离长度密切相关;MASW试验中,表面波在损伤区域发生了较大程度的波速衰减,其波速衰减的起始道间与剥离损伤的起点和终点相对应。结论波速衰减幅度与剥离长度近似呈正相关的线性关系,所提出的损伤识别方法能够确定剥离损伤的具体范围,识别精度达到厘米级。