瞬态瑞雷波探测信号模型及其相速度的校正

在网络分析的基础上,将瑞雷波探测的A道信号作为一网络的输入,B道信号作为其输出,给出A、B两道的最一般信号模型,解释了目前瞬态法信号计算相速度及其频散曲线与稳态信号相速度及其频散曲线差异的实质。提出了瞬态瑞雷波相速度的改进算法。结果表明,校正后的相速度有明显的降低,其频散曲线的分辨率有所提高。      

多道瞬态面波在复杂地形条件下岩层划分中的应用研究

在复杂地表条件下,利用瑞雷面波进行勘探时,需要考虑地形对瑞雷波场传播地影响。针对倾斜地表两层地质模型,通过设计不同展布方向的检波器排列进行瑞雷波信号采集,利用高精度交错网格有限差分法,讨论经过快速傅里叶变换后的地震记录F-V频率谱,通过对比信号频率谱与理论多阶频散曲线,分析在不同地形条件下瑞雷波传播能量的变化特征,并提取叠加频散曲线;运用遗传算法对采集到的地震记录进行基阶与高阶瑞雷波联合反演得到目的层厚与初始模型层厚进行误差对比;并对理论正演初始模型的频散曲线与各地质模型利用F-K法提取的频散曲线进行全局拟合误差计算。分析表明:倾斜地形进行多道瞬态瑞雷面波勘探,相对于下部激发、上部激发会产生高阶频散趋势,因此对下部激发的地震记录进行反演产生的厚度误差相对较小。     

利用瑞雷波法评价既有铁路路基

根据瑞雷波频散相速度能够反演地层的剪切波速度结构 ,瑞雷波的特性使得瑞雷波法具有良好的场地适应性 ,在望京至和平里的既有铁路路基探测中 ,结合反射波法的CDP技术和瑞雷波谱分析技术 ,获得了 2 -D剪切波速度剖面 ,根据剪切波速度与轻型动力触探击数的一致性 ,从而能够在垂直和水平两个方向上对铁路路基进行评价     

VTI介质瑞雷波频散曲线特征与对比分析

在近地表瑞雷波勘探中,介质的各向异性对瑞雷波传播有着明显的影响。为了研究横向各向同性(vertical transverse isotropy,简称VTI)介质各向异性参数对瑞雷波的影响,以各向异性弹性波理论为基础,利用应力镜像法为边界条件,实现了VTI介质中瑞雷波的正演数值模拟,并利用相移法提取瑞雷波频散曲线。将层状各向同性介质和VTI介质瑞雷波频散曲线作对比,研究结果表明:(1)瑞雷波各阶模式相速度随纵波变异系数δ的增大而减小,随纵波各向异性强度参数ε的增大而增大;(2)随着纵波各向异性强度参数ε的减小和纵波变异系数δ的增大,会引起瑞雷波各阶模式相速度减小和瑞雷波频散曲线各阶模式主要能量所在频带范围减小;(3)当纵波各向异性强度参数ε减小和纵波变异系数δ增大到一定程度后,在速度递增的层状介质中会引起瑞雷波出现"之"字形频散曲线,在含软弱夹层的层状介质中会出现各阶模式频散曲线混淆的现象。     

瑞雷波探测方法在工程无损检测中的应用

正确分析两个测点间不同频率成分波动的相位差,是在所有频段,特别是高频段上,提取到稳定可靠的瑞雷波频散曲线的技术关键.本文利用不同频段的瑞雷波对大型工程地基强夯处理质量、顶管工程对公路路基的影响、故宫汉白玉栏板风化程度等不同尺度的工程问题进行了探测研究,探索了瑞雷波在不同尺度的工程介质体探测中的应用可行性和相应的激发、观测和解释方法,构成了由低频到高频的瑞雷波探测方法的系列,为瑞雷波法在各类工程无损检测中的应用奠定了基础.     

基于多模式分离的S变换与小波变换提取面波频散曲线对比分析

为了对比分析小波变换和S变换在计算瑞雷波频散曲线时的精度,通过设计两层介质和六层介质模型,采用交错网格高阶有限差分方法对两个模型进行正演模拟,利用F-K法分离出时间—空间域不同模态的瑞雷波记录,再采用小波变换和S变换计算出不同模态的瑞雷波频散曲线,分别与理论值进行对比分析,最后利用两种方法对实际资料进行处理。结果表明:利用小波变换计算得到的频散曲线在低频段误差相对较大,S变换计算得到的频散曲线精度总体高于小波变换。     

互相关分析计算瑞雷波传播速度的原理和方法

瑞雷波(Rayleigh wave)是沿地面一定厚度的表层传播的一种地震波,在传播过程中速度的变化和衰减特性携带有大量的地下地质信息,利用天然地震记录研究瑞雷波的这些特征,可以解决深部地质构造问题,而利用人工激发的数赫芝到数百赫芝的瑞雷波,可以解决许多工程地质问题,例如:研究场地土的分层及每层土的力学性质;探测地下空洞或掩埋物;评价地基处理效果等。在利用瑞雷波传播过程中的速度特征时,显然需要精确地计算出两点间瑞雷波的传     

基于S变换的瑞利面波频散分析

提取面波频散曲线是面波资料处理中最关键的一步。由于时频分析方法的局限,提出了利用S变换进行瑞利面波频散分析的方法,并给出了具体算法。该方法在时间频率域中计算相邻两道面波记录同一频率的时间差,再利用道间距除以该时间差来得到该频率对应的相速度,这样避免了在道间距较大的情况下,传统的相位谱法可能造成相位差的缺陷。通过理论模型和实际资料对该方法进行了验证。结果表明,该方法能够提高瑞利面波频散曲线的提取精度,而且算法简单,具有一定的实用性。     

基于频散曲线合成面波地震记录的方法

准确提取频散曲线是瑞雷波勘探的重要环节,检验各种频散曲线求取方法的正确性和稳定性至关重要。基于频散曲线,选择抽样脉冲信号作为子波,推导出了合成单炮面波地震记录的理论公式,并利用该公式,针对不同弹性层状介质模型的频散曲线合成了面波地震记录。通过对其波场特征对比和频谱分析,同时采用频率-波数域法反求其频散曲线,结果与模型频散曲线几乎相同,从而充分验证了该面波合成方法的正确性。      

微动物探方法探测采空区

采空区探测通常采用瞬变电磁法与地震勘探方法,前者采用人工电场,后者采用人工震源,但二者施工难度大,数据采集也困难.微动探测是从台阵微动记录的垂直分量中提取瑞利波相速度频散曲线,再通过对频散曲线的反演估算地下介质S波速度,利用其低速异常解释采空区.以铜川东坡煤矿某区的探测为例,在煤层埋深50m左右、微动探测深度100m的情况下,即解释的采空区与地面电法解释的结果高度一致.     

地质条件复杂地区瑞雷波勘探正演模拟

为研究复杂地质条件对瑞雷面波频散曲线的影响,采用有限差分地震数值模拟方法,对3种模型进行正演模拟,得出了某一时刻的波场快照与单炮记录。对模拟记录进行频散分析的结果表明:单层均匀介质没有频散现象;起伏地表两层均匀介质的频散曲线相速度只和介质本身的参数有关,不受地形的影响;水平地表含软夹层介质中,瑞雷波频散现象非常明显。      

瞬态瑞雷波反演横波的SVD算法及其应用

利用奇异值分解算法对瑞雷波频散曲线进行反演,提高横波速度的反演精度,引入权重矩阵提高数据分辨率,采用自适应修改阻尼因子提高迭代效果并协调分辨率与解的关系.某高速公路软土路基实测资料试算结果表明,用该算法对瞬态瑞雷波频散曲线进行反演,不但具有稳定性好、精度高、分辨能力强的特点,而且能自动分层和反演地层参数,在高速公路软土路基探测等领域中具有广阔的应用前景.     

多道瞬态瑞雷波勘探应用研究

在层状介质中,瑞雷波具有频散特性.瑞雷波波速主要与其穿透深度范围内的介质物理性质有关.利用瑞雷波波速与剪切波波速的相关性可以进行岩土力学参数测试,但传统的瑞雷波勘探方法有一定的局限性.本文发展了多道瞬态瑞雷波勘探技术,从测量仪器选择、观测系统设计、数据采集与处理等方面进行了研究,并在岩土工程勘察和地基加固处理效果评价中取得了良好的应用效果.     

新的瑞雷波多模式频散曲线反演目标函数

反演瑞雷波频散曲线能有效地获取横波速度和地层厚度,传统的多模式瑞雷波频散曲线反演需要正确的模式判别.然而,当地层中含有低速软弱夹层或高速硬夹层等复杂结构时,瑞雷波可能会出现"模式接吻"和"模式跳跃"等现象,这些现象极易造成模式误判,进而导致错误的反演结果;同时,传统的频散曲线反演方法需要进行求根运算,进而导致现有的瑞雷波非线性反演速度慢,运算时间长.鉴于此,对传统的Haskell-Thomson频散曲线正演模拟算法进行了改进,提出了一种新颖有效的目标函数.该目标函数直接利用实测频散曲线与迭代更新模型频散函数表面形状进行最佳拟合,无需将多模式频散数据归于特定的模式,可有效避免多模式瑞雷波频散曲线反演模式误识别;同时,该目标函数不需要求根运算,进而大大加快了非线性反演速度.基于粒子群优化算法,利用实际工作中经常遇到的3种典型理论地质模型和某一高速公路路基实测资料进行了理论模型试算和实例分析,检验了本文提出的瑞雷波多模式频散曲线反演新方法的有效性和实用性.      

多偏移距地震映像法与瞬态瑞雷波法在隧底岩溶探测中的综合应用

介绍了综合运用多偏移距地震映像法与瞬态瑞雷波法对隧道底部隐伏岩溶探测的工作方法与主要技术,通过对偏移距地研究,分别论述了多偏移距地震映像法、瞬态瑞雷波法的基本原理和数据处理流程,以及这两种方法勘探效果的互补性。通过对实际隧道进行综合应用的实例以及最终钻孔验证,说明了多偏移距地震映像法与瞬态瑞雷波法对隧道底部隐伏岩溶探测的有效性,在勘查工作中,提供更加充分的解释依据,提高工作效率以及地质解释工作的准确性。     

多模式面波非线性反演

利用高频面波反演横波速度一直是浅地表地震工程研究的热点。为深入认识利用高频面波（瑞雷波和勒夫波）评价横波速度的能力,本文首先采取高阶交错网格有限差分法实现两层模型的瑞雷波和勒夫波数值模拟,并应用τ-p变换形成频散能量图。相比瑞雷波,不同模式的勒夫波频散能量很接近,这说明易于实现多模式勒夫波反演。然后利用线性映射实现广义模式识别这种非线性反演方法对含软弱夹层的四层模型的基模式、多模式瑞雷波和勒夫波的变厚度反演。若初始模型很拙劣,相比勒夫波,瑞雷波基模式反演不能重建地层中含有软弱夹层这一特征,瑞雷波多模式反演则可以重建这一特征;勒夫波基模式和多模式反演都可以重建这一特征。即使在地层的泊松比与估计值相差很大时,瑞雷波多模式反演仍能重建地层结构,但其频散曲线总是存在"模式接吻"现象,容易模式误判;而勒夫波反演则不用估计地层泊松比,也不存在"模式接吻"现象。一系列算例表明：高模式瑞雷波的加入会显著提高横波速度评价结果的精度;而高模式勒夫波的加入会令反演系统对半空间以上异常层的参数过于敏感,造成参数过度估计,但也会显著提升对半空间横波速度的评价能力。最后,应用本文方法实现了对实测勒夫波数据的分析。     

瞬态瑞雷波勘探中一些问题的讨论

本文摘要地论述了瞬态瑞雷波勘探的原理,分析了影响瞬态瑞雷波勘探的各种因素以及应采取的数据采集技术.结合实例初步探讨了几种数据处理对频散曲线计算的影响,以及互谱法求取相移对面波频散曲线计算精度的影响问题,最后讨论了频散曲线中出现的三种异常特征及其产生的原因.     

瑞雷波法在地基工程质量检测中若干问题的研究

论述瑞雷波法勘察时,道一致性时差不为零对观测精度的影响,还分析了瑞雷波法实用中,地基承载力 (包括复合地基承载力 )往往难以确定的问题,并给出其确定方法。笔者以稳态瑞雷波法的试验结果为依据来说明方法的有效性。该方法可提高检测精度。     

基阶和高阶瑞雷波频散曲线反演对比分析

通过瑞雷波频散曲线反演,可以建立近地表横波速度模型。瑞雷波频散曲线具有多个模态,一般情况下,基阶模态是具有最大能量的模态。目前对瑞雷波频散曲线的反演大多数是基于基阶模态,对于高阶模态的反演比较少。通过对基阶和高阶瑞雷波频散曲线反演对比分析,认为高阶模态和基阶模态频散曲线反演有比较好的一致性趋势,相对而言高阶模态频散曲线反演的横波速度比基阶要高;高阶和基阶模态能量加权反演,不仅保留了频散曲线基阶模态能量强,勘探深度深的特点,而且对浅层低速层也具有更好的响应,可有效提高反演的精度。     

瑞雷波法勘探原理及其在高速公路路基检测中的应用

瑞雷波法是一种岩土原位测试勘探方法,利用其频散性的传播速度与岩土物理力学性质的相关性可以解决诸多工程地质问题。本文主要讨论了利用瑞雷波勘探方法对高速公路路基的回弹模量、压实度和路基厚度的测试方法和技术,并以京沪高速公路某段路面为例,详述了瑞雷波法勘探技术实施过程,为该段高速公路路基质量作出了合理评价。实践表明,瑞雷波法在高速公路路基的检测中能取得显著的效果。