發(fā)布時間：2018-01-12 16:03

  本文關(guān)鍵詞：高頻面波中不同模態(tài)的特性及應(yīng)用　出處：《中國地質(zhì)大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 模式誤判 泄露波 模式接吻 削平波 虛源

【摘要】：獲取橫波速度結(jié)構(gòu)是面波研究工作的重點,也是地球物理野外實踐工作的目的。通過鉆井方法,可以獲得淺地表的橫波速度剖面。然而,這通常需要大量的鉆孔資料,花費大量的人力、物力和財力,并且對環(huán)境和生態(tài)造成不可逆的影響。高頻面波方法為獲得擬二維橫波速度剖面提供了新的思路。它具有非侵入性、非破壞性、高效且成本低的特點,使其作為地震勘探方法的一個分支得以創(chuàng)立并日益發(fā)展,以解決淺層工程地質(zhì)和環(huán)境問題。高頻面波方法主要利用面波在層狀介質(zhì)中的頻散特性進(jìn)行淺地表勘探,主要包括了瑞雷波方法和勒夫波方法。在均勻半空間條件下,瑞雷波沒有頻散現(xiàn)象,而是以一個固定的相速度(例如,當(dāng)泊松比為0.25時,相速度為橫波速度的0.92倍)傳播。然而,當(dāng)?shù)叵陆橘|(zhì)為多層介質(zhì)時,瑞雷波出現(xiàn)頻散現(xiàn)象。對于給定的模式,長波長的成分具有更深的穿透深度,并且對深部更加敏感；短波長的成分則對表層介質(zhì)更加敏感。高頻面波在層狀介質(zhì)中會發(fā)育多階模態(tài),按照順序依次被命名為基階、一階高階、二階高階等。因此,面波方法可以通過反演單模態(tài)或者聯(lián)合反演多模態(tài)面波的相速度來獲得地表介質(zhì)的橫波速度。因此,判定面波模式階數(shù),拾取準(zhǔn)確可靠的面波相速度值對反演結(jié)果的可靠性至關(guān)重要�！澳Ｊ秸`判’’現(xiàn)象是高頻面波方法的模式識別過程中經(jīng)常遇到的問題。本論文研究了面波不同模態(tài)的特征,提出了：(1)在高泊松比情況下,采集到的瑞雷波地震記錄含有非幾何波,它是一類泄露波。它的存在會導(dǎo)致拾取頻散相速度時,將泄露波能量當(dāng)作面波基階或者高階的能量,從而使得反演結(jié)果數(shù)值相對真實速度模型結(jié)果偏大；(2)“模式接吻”現(xiàn)象會導(dǎo)致的模式誤判�！澳Ｊ浇游恰爆F(xiàn)象是瑞雷波勘探過程中經(jīng)常會出現(xiàn)的問題,它會影響對基階相速度的拾取,使得反演結(jié)果比真實模型的橫波速度偏大。數(shù)值分析證明了當(dāng)模型中存在強(qiáng)橫波速度分界面時,會增加“模式接吻”現(xiàn)象出現(xiàn)的可能性。(3)在野外數(shù)據(jù)采集過程中的不當(dāng)操作或者不合理的偏移距,有可能會造成數(shù)據(jù)的缺失,產(chǎn)生削平波,它也會影響頻散能量圖中相速度的拾取。數(shù)值模擬實驗或(和)實例建議：在采集瑞雷波數(shù)據(jù)時,選擇合適的炮檢距和設(shè)置合適的儀器動態(tài)范圍是十分重要的；在提取頻散能量之前,對炮集記錄進(jìn)行切除或者濾波等預(yù)處理操作可以獲得更高精度的頻散能量圖。此外,瑞雷波勘探的最終目的是為了獲取地下的橫波速度剖面。在野外勘探過程中,經(jīng)常采用滾動排列的方式進(jìn)行多炮的數(shù)據(jù)采集,這增加了野外的工作任務(wù)。本論文提出了一種新的瑞雷波勘探方法-虛源面波多道分析方法,它通過互相關(guān)計算,可以實現(xiàn)將檢波器位置當(dāng)作虛源位置,產(chǎn)生虛源炮集記錄代替野外放多炮記錄,減少野外工作量。由于瑞雷波多模態(tài)的特性,模式分離和重構(gòu)對獲得準(zhǔn)確的經(jīng)驗格林函數(shù)至關(guān)重要。數(shù)值模擬結(jié)果和野外實例證明了該方法相對傳統(tǒng)的滾動排列的面波多道分析方法,可以增加工作效率,在淺地表勘探中具有可行性。
[Abstract]:To obtain the S-wave velocity structure of surface wave is the focus of research work, and geophysical field practice work. Through the drilling method, can obtain the shallow shear wave velocity profile. However, it usually requires a large number of borehole data, spend a lot of manpower, material and financial resources, and causing irreversible effects on the environment and ecology high frequency surface wave method provides a new way to get quasi two dimensional shear wave velocity profile. It is non-invasive, non-destructive, high efficiency and low cost, which is a branch of seismic exploration method is created and developed increasingly, in order to solve the shallow engineering geological and environmental problems. The dispersion characteristics high frequency surface wave methods using surface waves in layered medium shallow surface exploration, including the Swiss Leibo method and Loew wave method. In the homogeneous half space under the condition of no Rui Leibo dispersion phenomenon, and With a fixed speed (0.92 times for example, when the Poisson ratio is 0.25, the phase velocity for the shear wave velocity of propagation). However, when the underground medium for multiple media, Leibo Rui dispersion. For a given mode of long wavelength components with the penetration depth is deeper, and more sensitive deep; short wavelength components are more sensitive to the surface layer. In the layered media will be the development of multi modal high-frequency surface wave, in accordance with the order is named for the base order, one order higher order, two order higher order. Therefore, the surface wave phase velocity inversion method can through single mode or multi joint inversion the mode of surface wave to obtain surface S-wave velocity media. Therefore, to determine the surface wave mode order, pick accurate and reliable surface wave phase velocity on the inversion results reliability is essential. "" "phenomenon is the high frequency mode error of the surface wave method in pattern recognition Frequently encountered problems. This paper studies the characteristics of surface wave, different modes are proposed: (1) than in the case of high Poisson, Rui Leibo earthquake records collected with non geometric wave, it is a kind of relief. It will lead to our pickup dispersion phase velocity, wave will leak can the amount of order or higher order bases as surface energy, which makes the inversion results of numerical results is too large relative to the actual velocity model; (2) "mode of misjudgment phenomenon will result in the mode of kissing". "Kiss mode" phenomenon is often appear in Leibo Rui in the process of exploration, it will affect the pickup based on order phase the speed of the inversion result is bigger than the shear wave velocity of the real model. The numerical analysis shows that when there are strong shear wave velocity interface model, will increase the possibility of "pattern kissing" phenomenon. (3) in the field of data acquisition in the process of operation or not when Offset unreasonable distance may cause data missing, have cut flat wave, it will also affect the pick-up phase velocity dispersion energy diagram. Numerical simulation experiments or (and) examples suggested: in the acquisition of Leibo Rui data, select the appropriate offset and set the appropriate dynamic range of instrument it is very important; before the bulk energy in the frequency of data extraction, removal or filtering operation can obtain higher accuracy of dispersion energy. In addition, the ultimate goal is to obtain the Swiss Leibo exploration of the underground S-wave velocity profile. In the exploration process, often using the rolling arrangement the way of data acquisition of multi gun, which increases the field task. This paper proposes a new method - Rui Leibo source surface wave exploration Virtual Multi-channel analysis method, it can be achieved by calculating the cross-correlation, the detector position as The virtual source position, generating virtual source data set to replace the outdoor shot records, reduce the workload of the field. Because of the characteristics of Leibo Rui multimodal, empirical Green function mode is crucial to obtain accurate separation and reconstruction. The results of numerical simulation and field examples prove that this method compared with the traditional rolling surface wave multi arrangement analysis method. Can increase the work efficiency, it is feasible in the shallow exploration.

【學(xué)位授予單位】：中國地質(zhì)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：P631.4

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本文編號：1414944