基于谱元法的Rayleigh波频散特征计算与模态叠加耦合机理研究

为了提升Rayleigh波勘探成层结构力学参数的精细化水平,基于谱元法,构建了弹性层状半无限结构的Rayleigh波频散方程。针对半无限土基和“上软下硬”这2种规则成层结构,运用谱元法与快速矢量传递法对比计算了Rayleigh波多阶模态的频散曲线。结果表明:谱元法与解析法计算结果之间的相对误差在0.05%以下,具有较高的计算精度。在此基础上,进一步针对“上硬下软”的典型路面结构、含“软夹层”和含“硬夹层”的复杂成层结构,结合谱元法,推导了表面位移的计算方法,通过分解Rayleigh波各模态相速度对表面位移能量的贡献,建立了一种基于谱元法确定复杂成层结构中Rayleigh波多模态叠加耦合机理的半解析方法,此方法确定的Rayleigh各阶模态叠加耦合频散特征与速度-应力有限差分方法仿真结果之间具有很好的吻合度,表明基于谱元法计算Rayleigh波频散曲线并以此揭示成层结构中Rayleigh波模态叠加耦合机理是合理、可行的。

利用瑞利面波调查表层结构的可行性探讨

在石油地震勘探中 ,面波一般是作为干扰波处理的 ,然而 ,瑞利面波也和折射波、反射波一样包含有地下介质的信息。本文的目的在于探讨利用地震勘探中已有的面波信息进行表层结构调查的可行性 ,其主要思路为 :1采用二维 f- k变换或小波包变换的方法从地震记录中分离出瑞利面波 ;2由分离出的瑞利面波求取频散曲线 ;3由频散曲线求表层结构。通过两层模型的理论分析和实例试算 ,说明利用瑞利面波进行表层结构调查是可行的。

利用背景噪声成像技术反演陕西及邻区地壳剪切波速度结构

利用地震背景噪声层析成像技术处理陕西及邻区所布设的257个宽频带台站的连续背景噪声数据,采用基于射线追踪的面波频散直接反演方法获得陕西及邻区地壳(6~39km)高分辨率剪切波速度结构。成像结果显示:(1)渭河盆地顶部形成于新生代,厚的沉积层造成其浅部显著的低速异常,盆地中、上地壳为低速结构。渭河盆地与南北两侧地质构造单元交界区域的下方存在高速与低速结合带,以及在块体间相互运动的作用下,在块体内部,特别是界带深部可能存在着物质与能量的强烈交换,为渭河盆地及邻区的地震孕育发生提供深部环境。(2)南鄂尔多斯块体并不是一个均匀的整体,块体地壳浅层东薄西厚的低速异常结构,可能与鄂尔多斯自显生宙以来的整体掀斜,以及晚白垩纪以来差异性整体抬升和受强烈而不均匀的剥蚀有关。块体中地壳速度比上地壳和下地壳较高。壳内不存在显著的低速体,说明壳内低速体并没有贯穿整个鄂尔多斯地块。我们推测南鄂尔多斯块体仍保留着稳定克拉通的属性,其地壳结构可能反映了克拉通早期形成时的结构特征,至今还未遭受明显改造。(3)秦岭造山带东\,西深部结构存在显著差异,具有分段分区的特征。造山带中地壳速度较高,可能因在板块碰撞和造山过程中,下地壳物质被抬升进入中地壳,从而造成中地壳速度偏高。

再论利用瑞利面波调查表层结构的可行性

瑞利面波是一类频率较低、能量较强的次生波 ,且主要沿着介质的分界面传播 ,其能量随着与界面距离的增加迅速衰减 ,它与反射波、折射波一样都含有地下介质的地质信息。本文基于瑞利面波表层调查的基本方法 ,以多层、倾斜层的实际数据为实例进行表层结构计算 ,再次证明利用地震勘探单炮记录中的瑞利面波进行表层调查是可行性的。

基于矢量波数变换法的主动源瑞雷波多模式提取方法在近地表地层结构探测中的应用研究

基于瞬态多道面波分析法(MASW)的数据采集方式,对矢量波数变换法(VWTM)、相移法和高分辨率拉东变换法3种瑞雷波频散成像方法进行对比分析。首先,采用合成地震数据对比3种方法的成像效果,发现VWTM在成像精度和成像质量方面都有很大的优势,成像分辨率高,与理论频散曲线拟合准确,高阶模式成像效果突出,且抗噪能力也优于另两种方法。然后,采用实际多道瞬态面波数据进行对比分析,发现与相移法和拉东变换法相比,VWTM在瑞雷波基阶模式成像精度和高阶模式成像质量方面仍具有优势。采用遗传算法对比基阶与高阶频散曲线反演结果,发现含有高阶模式的多模式频散曲线联合反演的多解性明显降低,反演结果精度更高,也更稳定。在实际瞬态瑞雷波勘探实践中,VWTM能够高质量地提取多模式瑞雷波频散特征,可为多模式面波频散联合反演提供可靠的基础数据。研究结果表明,将VWTM法与有效的反演方法相结合,可以极大地提高瑞雷波浅地层探测能力和探测精度。