微动信号模拟及其在微动勘探中的应用

对于简正振型叠加法合成的微动信号,使用空间自相关法计算的频散曲线与理论频散曲线对比,发现两者具有较好的一致性。模拟微动信号时涉及许多参数,这些参数对微动勘探开展具有重要意义。对这些参数进行了数值试验,试验结果表明:震源距离和台阵尺寸对结果有明显影响,在复杂地层情况下应考虑高阶面波,在安静的观测场地应用小尺寸台阵往往能获得更高频率的频散信息从而提高浅层分辨率。因此,在实际开展微动勘探时,应考虑震源分布、台阵尺寸和高阶面波等因素对勘探结果的影响。

利用SPAC法估算地壳S波速度结构

S波速度结构能够反映地球介质的物性差异，是地壳内低速区结构特征判别的重要依据．本文尝试利用空间自相关法（SPAC法）从地震台站微动信号的垂直分量中提取瑞利波相速度频散曲线，通过对频散曲线的反演获得地下介质的S波速度结构．以国家数字测震台网8个宽频带地震台站的实测微动数据为例，采用SPAC方法获得了首都圈地区北京附近约30km深度范围内的一维S波速度结构．结果表明，该区结晶基底埋深较浅约2km；分别在5～8km和12～16km深处发育S波低速层；8km和20km处是S波速度差异较大的速度分界面．这一结果与以往地震学及人工地震探测结果较为吻合，表明SPAC法估算地壳s波速度结构是可行、有效的．

基于导数外推的微动信号谱估计算法研究

针对根据微动信号频散特性研究地质构造的应用背景,提出了在数据外推的基础上利用相关法对微动信号进行谱估计的方法。该方法首先利用导数最小二乘法求解幂函数模型参数,然后对外推的自相关数据进行FFT运算,求出微动信号的功率谱。理论分析和实验结果表明,该算法与相关法和Burg法(最大熵谱估计)相比,具有更好的分辨率和方差,提高了谱估计算法的性能。

一种高频拓展的改进地震干涉算法研究

地震干涉法是一种求解两道检波器之间频散曲线的微动勘探算法,然而频率域中传统的地震干涉法在求解频散曲线时,相干系数拟合使用的是第一个单调递减段贝塞尔函数,计算的有效频散点较少,高频段缺失,在进行微动探测时,浅层结构分辨率低,出现深度近似1倍台站距离的勘探盲区。本文提出一种改进的地震干涉法,使用实测信号的信噪比模型来修正两道信号的相干系数,通过第一类零阶贝塞尔函数的单调性把相干系数划分为不同区间段,分段拟合贝塞尔函数来求解面波相速度。工程实践表明,该方法探测效果良好,拓展了高频段,提高了浅层分辨率,有效地解决浅部勘探盲区问题。

基于小波多分辨率分析的地磁脉动信号提取

2003年10月29日,云南通海地磁台记录到一次K=9的特大磁暴。运用本次强磁暴的数字化记录资料,探讨了用小波多分辫率分解Mallat塔式率算法在强磁暴信号水平上提取地磁脉动弱信号的方法。结果表明,该算法提取的地磁脉动信号频率成分清晰、基线平整、波型完好。

基于STA/LTA算法的地脉动有效信号自动识别研究

地脉动测试已经广泛应用于工程领域,如测试计算场地特征周期,利用地脉动台阵反演土层剪切波速结构等。但是对地脉动数据规范化处理存在争议。以26个场地采集的108条地脉动测试数据为研究对象,自编反STA/LTA算法程序,从计算方法、特征函数和长短时窗时长的选取,探究STA/LTA算法对于地脉动测试数据处理的可行性。结果表明:STA/LTA算法对地脉动测试数据的干扰信号能够准确、快速地识别,并给出了参数设置的推荐值。提高了地脉动数据处理的速度和数据使用的质量。

周边场地及建筑物对地脉动测试影响的探讨

通过对福州地区场地土地脉动频谱结构的实测,由此来深入研究该地区场地土层的地脉动动力响应,以及周围场地及建筑物对其实测值的影响。

关于微动信息基本性质的初步研究

在简述微动信息的采集技术后，以随机信号的基本理论为基础，详细分析了微动信息的数字特征与物理性质。微动信息的功率谱密度具有分立性与主频特征，道间的规则信息具有同相性，道内信息具有一定的重复性与稳定性，在空间上各分量表现出传播性。这些物理性质表明微动信息虽然不是来源于特定震源，却呈现不是任意随机的特征。带通滤波后的微动信息在高频范围内，相位谱出现分叉现象，即由微动频带内混沌状态经过一个简短的过渡进入了有规则的变化带。

路基勘查工程微动探测成像与滤波分析

在路基勘查工程中,微动探测方法是一种非常有效的获取地下横波速度分布的地球物理技术,该方法的一个关键步骤是清晰地将面波频散能量进行成像,并准确地将其进行识别,从而提取出真实的面波频散曲线。频散能量成像需要将面波数据从时间-空间(t-x)域变换到频率-相速度(f-v)域,目前已有包括空间自相关法等多种成熟算法可以实现该变换。不过,目前的各种成像技术往往会同时产生有很多线性混叠,其强度甚至超过面波频散能量,从而引起频散曲线拾取的困扰,波长域扫描的滤波方法,可以在一定程度上消除线性混叠的影响,效果良好。

基于随机电磁信号的地层电导率勘探理论

在地面用线圈和电极均能够接收到比较强的随机电磁信号,其中携带地层电导率信息.本文用白噪声模型,结合瞬变电磁场在导电介质中的扩散规律,对随机电磁信号的功率谱和空间相关系数进行了理论推导,给出了计算不同深度地层电导率的方法.与地震面波不同,地表激发的瞬变电磁场在地层和地表中扩散时,地层电导率既引起相位延迟还引起幅度衰减,两者均与频率有关.脉冲激发时,各个频率成分在地层中扩散以后幅度和相位改变,不同源距接收到的响应波形有时间延迟还有形状变化,相关性变差,空间相关系数计算时需进行衰减因子校正.振荡激发时,频带窄,不同源距的接收波形差异小,相关性好.从空间相关系数获得的波数是频率和电导率的非线性函数.频率恒定时,地层电导率越大,波数越大,探测深度越浅;电导率恒定时,频率越高,趋肤深度越小;频率越低,趋肤深度越大.瞬变电磁相移等效的速度随频率的增加而增加,与地震微动获得的速度随频率变化趋势相反.在地面用阵列线圈对瞬变电磁信号进行采集,计算出其互功率谱随频率变化规律与理论公式一致,初步验证了该方法的可行性,为进一步深入研究提供了基础.