本文關鍵詞：高頻瑞雷波法正反演研究及其在工程場地勘查中的應用　出處：《吉林大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：近地表剪切波速度是土木抗震設計、地震危險系數(shù)分析、場地介質(zhì)抗剪切性質(zhì)等研究的重要基礎。因此,獲取近地表橫波速度信息是極為重要的。面波多道分析(Multi-channel Analysis of Surface Waves,簡稱MASW)是獲取垂向剪切波速度剖面的一種有效方法。面波多道分析主要利用高頻瑞雷波的大振幅特性提取近地表瑞雷波頻率-速度譜。然后按某種準則從頻率-速度譜中拾取頻散曲線。最后進行頻散曲線反演以獲取橫波速度剖面。本文針對面波多道分析在淺地表物性勘探方面的應用進行了研究,本文研究內(nèi)容如下:(1)利用快速矢量傳遞法計算四層遞增型地質(zhì)模型、四層含低速軟弱夾層地質(zhì)模型和含高速硬夾層地質(zhì)模型三種常見的地質(zhì)模型的多模式頻散曲線和疊加模式頻散曲線,并指出進行疊加模式頻散曲線反演是可行的,可以有效避免模式混疊問題;(2)利用交錯網(wǎng)格高階有限差分對均勻半空間地質(zhì)模型、四層遞增型地質(zhì)模型、四層含低速軟弱夾層地質(zhì)模型、四層含高速硬夾層和四層遞增型橫向緩變地質(zhì)模型進行瑞雷波數(shù)值模擬,并提取頻率-速度譜和疊加模式頻散曲線解析解進行對照,并對瑞雷波數(shù)值模擬中具體的細節(jié)進行了詳細的討論;(3)討論了具有不同波速結(jié)構(gòu)的地質(zhì)模型的觀測系統(tǒng)設計問題,討論結(jié)果表明對于遞增型地質(zhì)模型,面波能量占優(yōu)的炮檢距最長,含低速軟弱夾層地質(zhì)模型次之,含高速硬夾層地質(zhì)模型最短,并對面波多道分析(MASW)的適用范圍和局限性進行了討論;(4)比較τ-p變換、頻率分解法、高分辨率線性拉東變換(High Resolution Linear Radon Transform,簡稱HRLRT)獲取的頻率-速度譜的分辨率和頻散曲線提取解的精度。比較結(jié)果表明高分辨率線性拉東變換,獲得的瑞雷波頻率-速度譜分辨率最高,頻散曲線提取解精度最高;(5)引入確定性全局尋優(yōu)算法廣義模式識別(Generalized Pattern Search,簡稱GPS)對頻散曲線進行反演,并對六層遞增型地質(zhì)模型、六層含低速軟弱夾層地質(zhì)模型和六層含高速硬夾層地質(zhì)模型的頻散曲線進行反演,反演結(jié)果表明,GPS算法對于各種地質(zhì)模型都能高精度地重建;(6)最后,將本文采取的疊加模式頻散曲線反演應用于吉林大學校園場地一組實測數(shù)據(jù),以產(chǎn)生一維橫波速度剖面;按照一維橫波速度剖面獲取方法,對某地兩條測線多組實測數(shù)據(jù)進行處理,獲取多個一維橫波速度剖面,多個一維橫波速度剖面組合為一二維矩陣,二維矩陣經(jīng)插值光滑后,便可獲得二維橫波速度剖面。
[Abstract]:The near surface shear wave velocity is an important foundation for the research of civil seismic design, the analysis of seismic risk coefficient, and the anti shear properties of the medium. Therefore, it is very important to obtain the velocity information of the near surface shear wave. Surface wave multichannel analysis (Multi-channel Analysis of Surface Waves) is an effective method for obtaining vertical shear wave velocity profiles. The surface wave multichannel analysis mainly uses the large amplitude characteristics of high frequency Leibo to extract the frequency - velocity spectrum of the near surface surface Switzerland Leibo. Then the frequency dispersion curve is picked up from the frequency - velocity spectrum according to some criterion. Finally, the frequency dispersion curve is retrieved to obtain the transverse wave velocity profile. This paper studied the multichannel surface wave analysis applied in shallow surface physical exploration, the research contents of this paper are as follows: (1) calculation of four layer multi mode frequency increasing geological model and four layer with low velocity geological model and soft interlayer containing high speed hard interlayer geological model of three kinds of geological model and dispersion curve overlay mode dispersion curves using fast vector transfer method, and points out that the superposition mode dispersion curve inversion is feasible, can effectively avoid the mode mixing problem; (2) using high order staggered grid finite difference in homogeneous half space geological model, geological model, four layer increasing four layer with low velocity layer geological model, four layers and four layers with high speed hard interlayer increasing corrosion simulated horizontal Rui Leibo numerical geologic model, and extract the frequency spectrum and velocity superposition solution control mode frequency dispersion curve analysis, and the Swiss Leibo The specific details of the numerical simulation are discussed in detail; (3) discuss the observation system design problem with different geological model velocity structure, the result shows that the increasing of geological model, surface wave energy maximum offset is the longest, with low velocity layer geological model, including high speed hard interlayer the geological model of the shortest, and surface wave multichannel analysis (MASW) the scope and limitations are discussed; (4) comparison of tau -p transform, frequency decomposition method, high resolution linear Radon transform (High Resolution Linear Radon Transform, referred to as HRLRT) extraction solution accuracy resolution and dispersion curves obtained in frequency speed spectrum. The comparison results show that the high resolution linear Radon transform, frequency - Rui Leibo obtained the highest resolution of velocity spectrum, dispersion curve extraction solution of the highest accuracy; (5) introducing deterministic global optimization algorithm for generalized pattern recognition (Generalized Pattern Search, referred to as GPS) inversion of the dispersion curve, and the six layer six layer type geological increasing with low velocity model, geological model of weak interlayer and six layer with high speed hard interlayer geological model of dispersion curve inversion, the inversion results show that the GPS algorithm for various geological models are capable of high precision reconstruction; (6) the most, this paper will adopt the mode superposition frequency dispersion curve inversion applied to a set of measured data of Jilin University campus site, with the shear wave velocity profile generated according to the one-dimensional shear wave velocity profile; one-dimensional acquisition method, in two lines of multiple sets of measured data, obtaining a plurality of one-dimensional shear wave velocity profile, The velocity profiles of a number of one-dimensional transverse waves are combined into a two-dimensional matrix, and the two-dimensional transverse wave velocity profile can be obtained after the two-dimensional matrix is interpolated smooth.
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：P631.4

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本文編號：1344866