面波勘查技术及在滑坡地质调查中的应用研究

多道瞬态面波法在滑坡调查等工程勘察领域中被广泛应用,本文以多道瞬态面波法为手段进行面波技术在滑坡地质调查中的应用研究.研究了面波勘察中锤击、落重等震源的频谱成分,分析了震源质量、高度、垫板材质等因素与面波信号的关系.同时研究了4 Hz、10 Hz和28 Hz三种频率动圈式检波器采集的信号频谱成分,指出面波勘察中检波器选择应综合考虑勘探深度和分辨率.在试验研究成果指导下利用多道瞬态面波法对秦岭一小型滑坡进行勘察,瞬态面波勘察地质解释与钻探结果相吻合,从而证明面波勘察技术是一种高效和高精度的滑坡地质调查手段.     

剪切波速测试方法的现状分析

目前测试场地土层剪切波速的方法有单孔法、跨孔法、瞬态面波法和稳态面波法,它们适用于各种工况。对各种波速测试方法进行了系统总结,指出其适用范围及优缺点。介绍了随钻地震这种新的原位测试方法,论述了该方法的应用前景。     

浅层SH波反射波勘查的应用及震源

本文简述了浅层SH波反射波法在浅层勘查中的优点,分析了制约该法被广泛应用的因素,以实例论述了该法在研究上海地区沉积环境中的应用和在复杂地质条件下的应用效果,并对激发剪切波的震源进行了讨论,给出了采用轻便震源激发剪切波的应用实例.提出了将多道瞬态面波勘察和SH波反射法勘探结合进行联合勘探的可行性.     

利用瞬态瑞雷面波法探测浅层玄武岩三维分布——以沙特Sabkhah Ad Dumathah地区为例

沙特Sabkhah Ad Dumathah地区浅层玄武岩的分布影响着该区钙结岩型铀矿的发育空间和分布范围,然而常规钻探、(电)磁法、重磁法等技术手段,对于该区浅层(约30 m以浅)玄武岩,存在探测难度.本文提出了利用瞬态瑞雷面波法开展浅层玄武岩探查试验研究,首先通过面波数据采集技术的系统试验研究,获取了较适用的面波数据采集方法,其次经过面波资料处理得到用于解释的面波速度映像图,最后基于该处理的三维面波速度映像图,解释了浅层玄武岩的三维分布范围和形态特征,通过与测区内已知钻孔资料进行对比,探测结果与地质认识相吻合.可见本文使用的面波勘探法能够较好地探测浅层玄武岩的三维空间分布规律特征,为今后类似工作提供重要参考和借鉴.     

基于矢量波数变换法(VWTM)的多道Rayleigh波分析方法

在近二十年来,多道面波分析法(MASW)由于其便捷、高效等特性在浅层地震勘探领域得到了广泛的应用.本文基于多道面波勘探的采集方式,提出了一种新的面波多道分析方法——矢量波数变换法(VWTM).该方法通过对震源的近似,基于水平层状模型得到台站与震源间近似格林函数,然后进行矢量波数变换得到含有高阶模态Rayleigh波(频率-相速度)频散能量图.本研究首先利用合成地震数据到频散能量图与理论频散曲线进行叠加分析该方法的有效性和正确性;然后与相移法进行对比分析,我们发现在频散能量图中VWTM法对基阶、高阶模态成像均具有更高的分辨率和成像质量;最后我们将其应用于实际多道瞬态面波探测中,通过与相移法进行对比分析,发现VWTM法是一种方便、实用、有效的Rayleigh波频散提取方法.VWTM法提取多模态的Rayleigh波频散特征具有巨大潜力,可为基阶、高阶面波频散联合反演提供丰富的高阶模态频散信息.     

多道瞬态瑞雷面波勘察对比试验分析

阐述了瞬态瑞雷面波勘察的原理和方法,通过对比勘探,分析24道检波数据与12道检波数据解译频散特征;试验证明前者勘探深度深,分辨率高,该结论对瑞雷面波在工程中的应用有一定指导作用。     

基于时频分析方法提取瞬态瑞利波频散曲线

作为一种无损浅层勘探方法,瑞利波越来越多地应用于地震工程、环境工程及岩土工程测试中。其中,一项重要的工作是提取瑞利波的频散曲线。根据激振方式不同,瑞利波勘探可分为稳态法、瞬态法和地脉动台阵法。基于相位谱法提取瞬态瑞利波的频散曲线,一般将两通道瑞利波的相位差限制在2π之内,因此限制了两拾振器之间的布点距离。本文利用时频分析方法,分析了瞬态瑞利波法频散曲线的提取方法,避免了对相位差的限制。数值试验结果表明,采用时频分析方法提取到的频散曲线具有较高的精度。     

主动源和被动源面波浅勘方法综述

面波勘探在浅层勘探中获得了广泛应用.随着地震干涉理论和被动源噪声互相关技术的发展,发现传统的基于微动技术的空间自相关技术(SPAC)方法和背景噪声互相关函数(NCF)的物理本质是一致的,因此,将地震干涉理论用于被动源面波勘探中的技术和方法越来越受到关注.本文基于地震干涉理论和应用的发展,对面波勘探的原理进行了简要介绍,阐述了主动源方法中稳态法、瞬态法等各种常规方法.并根据最新的研究进展,对被动源SPAC和NCF方法在浅层勘探中的应用进行了评述,分析了各种勘探方法的原理和特点,叙述了主动源与被动源SPAC方法及NCF方法三者联合勘探的新思路,有望将传统的面波勘探技术拓展到浅层三维速度结构的精细探测.叙述了面波反演过程中多模式问题的一些重要概念和处理方法,最后讨论了面波方法的发展趋势和几个值得关注的研究方向.     

瞬态面波法在公路软基勘查中的应用研究

对公路建设中时常遇见的砂土类软弱路基问题,采用瞬态面波法并结合少量钻孔测试信息,建立面波速度和砂土力学参数的关系模型,可预测勘查区的砂土力学参数的纵横向展布特征和规律。经实践检验,预测结果与实际砂土介质的变化规律基本吻合,表明所建立的关系数学模型基本正确并具有较高的实用性。结果为公路砂土路基分类评价以及软弱路基的勘查提供了一个经济可行的思路和方法。     

瞬态多道瑞利面波实验中的模型尺度影响

在瞬态多道瑞利面波实验室研究中,通常使用的有限尺度模型与实际半无限空间介质存在很大的差异.本文基于三维有限元数值模拟技术对实验室有限尺度模型中激发的声波波场进行了数值模拟,研究和分析了模型有限尺度的瑞利面波波场特征,以及模型侧边界影响对利用瞬态多道瑞利面波地震记录拾取频散曲线的干扰特征.研究表明,来自平行观测排列两侧边界面的反射面波是拾取速度频散曲线主要的干扰因素,模型的半宽度至少应近于或大于实验激发波场的主波长一个量级条件下(5~10倍),该反射面波的干扰可以通过常规面波处理流程消除.此外,本文还研究和提出了在不改变模型尺度硬件条件下,应用τ-p变换分离波场方法可有效消除模型尺度影响.本文最后以一模型实验实例,验证了本文提出的问题和解决方案的可行性.     

基于条分模式的边坡可靠度近似计算方法

通过对边坡稳定分析方法中的条分理论和响应面法的研究,针对边坡可靠性计算往往没有明确的解析表达式,以及稳定性系数计算方法和响应面法（RSM）的特点,将响应面法中的有限元数值模拟以条分模式中的稳定性系数隐式方程的迭代计算方法代替,建立了条分模式下的边坡可靠性计算的极限状态方程,从而形成了一种新的边坡稳定可靠性响应面分析方法。本文提出的改进的响应面法原理简单,计算效率较高并具有一定的精度,适用于对边坡可靠度的近似计算。     

基于粒子群优化算法的边坡临界滑动面搜索方法

采用数值计算结果进行极限平衡分析是边坡稳定性分析的重要方法,最危险滑移面位置的确定是边坡稳定性分析的关键。采用粒子群优化理论控制位于滑移面后缘范围的滑入点和前缘剪出区域的滑出点,以均分逼近法控制滑面半径,实现了边坡内潜在滑移面位置的搜索及安全系数的计算,进而确定了边坡的最小安全系数及最危险潜在滑移面位置,搜索出的滑面不依赖于网格节点。以昆明某公路滑坡为例,将搜索出的最危险滑面与现场勘察成果进行对比,结果表明,采用本文方法计算所得的结果与工程实际较为吻合,证明了该方法的有效性。     

Comparison of two methods for estimating the abundance, diversity and habitat preference of fluvial macroinvertebrates in contrasting habitats

In this research we evaluate the effects of the method used for estimating the potential surface available for benthic macroinvertebrates in macrophyte and unvegetated habitats on several metrics and habitat preference of aquatic macroinvertebrates in the upper catchment of the Henares River (Guadalajara, Central Spain). Three sampling sites were selected: a well-preserved stream (site A), a stream with no wood riparian vegetation (site B), and a straightened and deforested reach (site C). Two habitats were selected in each site: unvegetated habitat (i.e., substrata without macrophytes) and macrophyte habitat (i.e., substrata covered by macrophytes). In each habitat, six macroinvertebrate samples (including all macrophytes or mineral particles) were collected using a Hess sampler. Diversity and density of major families were referred to the surface of the Hess sampler (=Hess surface method) and to the actual surface of either mineral particles or macrophytes (=actual surface method). In general, for the actual surface method, biomass, richness, dominance, and diversity metrics were higher in the mineral habitat than in the macrophyte habitat. This trend was different for the Hess surface method. In general, densities turned out to be higher in the unvegetated habitat than in the macrophyte habitat when using the actual surface method, but the reverse occurred when using the Hess surface method. This fact is relevant for river biomonitoring, especially when reaches with different dominant substrates (macrophytes vs mineral) are compared using just one of the methods. It is concluded that the macrobenthic metrics and density values are influenced by the method used to estimate the potential available surface for aquatic macroinvertebrates.     

边坡稳定性分析及滑移面快速确定

针对边坡稳定性分析及滑移面确定这一工程问题,提出一种解析法。首先根据基本假设及边坡的几何关系,建立边坡滑移面确定模型,推导出滑移面控制方程;然后基于极限平衡理论,采用解析的方法推导出与滑移面控制方程相关联的安全系数解析表达式;最后通过求解目标函数（一元函数）在定义域上的最小值,求出边坡最小安全系数及对应的临界滑移面。通过算例验证表明：本文方法的边坡稳定性分析结果与传统极限平衡条分法分析结果基本一致,最小安全系数偏差不超过±5%;本文方法所确定的临界滑移面与基于传统极限平衡条分法所广泛搜索的临界滑移面比较接近。本文方法对于高效、精准地进行边坡稳定性分析及滑移面确定具有借鉴意义。     

Tomographic velocity inversion for ADCIGs in areas with a rugged surface

Pre-stack depth migration velocity analysis is one of the key techniques influencing image quality. As for areas with a rugged surface and complex subsurface, conventional prestack depth migration velocity analysis corrects the rugged surface to a known datum or designed surface velocity model on which to perform migration and update the velocity. We propose a rugged surface tomographic velocity inversion method based on angle-domain common image gathers by which the velocity field can be updated directly from the rugged surface without static correction for pre-stack data and improve inversion precision and efficiency. First, we introduce a method to acquire angle-domain common image gathers (ADCIGs) in rugged surface areas and then perform rugged surface tomographic velocity inversion. Tests with model and field data prove the method to be correct and effective.     

三维地震与地面微地震联合校正方法

由于地面微地震监测台站布设在地表,会受到地表起伏、低降速带厚度和速度变化的影响,降低了微地震事件的识别准确度和定位精度,限制了地面微地震监测技术在复杂地表地区的应用.因此,将三维地震勘探技术的思路引入到地面微地震监测中,提出了三维地震与地面微地震联合校正方法,将油气勘探和开发技术更加紧密地结合在一起.根据三维地震数据和低降速带测量数据,通过约束层析反演方法建立精确的近地表速度模型,将地面微地震台站从起伏地表校正到高速层中的平滑基准面上,有效消除复杂近地表的影响.其次,根据射孔数据和声波测井速度信息,通过非线性反演方法建立最优速度模型,由于已经消除复杂近地表的影响,在进行速度模型优化时不需要考虑近地表的影响,因而建立的速度模型更加准确.最后,在精确速度模型的基础上,通过互相关方法求取剩余静校正量,进一步消除了复杂近地表和速度模型近似误差的影响.三维地震与地面微地震联合校正方法采用逐步校正的思路,能够有效消除复杂近地表的影响,提高微地震数据的品质和速度模型的精确度,保证了微地震事件的定位精度,具有良好的应用前景.     

Determination of regional land surface heat fluxes over a heterogeneous landscape of the Jiddah area of Saudi Arabia by using Landsat‐7 ETM data

In this study, a parameterization method based on Landsat‐7 Enhanced Thematic Mapper (ETM) data and field observations is presented and tested for deriving the regional land surface variables, vegetation variables and land surface heat fluxes over a heterogeneous landscape. As a case study, the method and two Landsat‐7 ETM images are applied to the Jiddah area of Saudi Arabia. The regional distribution maps of surface reflectance, normalized difference vegetation index, modified soil adjusted vegetation index (MSAVI), vegetation coverage, leaf area index, surface temperature, net radiation flux, soil heat flux, sensible heat flux and latent heat flux have been determined over the Jiddah area. The derived results have been validated by using the ‘ground truth’. The results show that the more reasonable regional distributions of land surface variables (surface reflectance, surface temperature), vegetation variables (MSAVI and vegetation coverage), net radiation, soil heat flux and sensible heat flux can be obtained by using the method proposed in this study. Further improvement of the method is also discussed. Copyright © 2006 John Wiley & Sons, Ltd.     

土坡抗震稳定性分析的有限元-滑动面法

提出了一种土坡抗震稳定性分析的新方法，即将有限元法和传统的滑动面法相结合。首先根据有限元法通过求解动力方程，计算出某一时刻土坡内的有效应力，然后根据有效应力计算该时刻的最危险滑动面及对应的安全系数。该方法不仅能够考虑土的应力应变性质，而且能够在任意时刻确定最危险滑动面的位置及安全系数。给出了该方法的详细算法。     

An adaptive free‐surface expression for three‐dimensional finite‐difference frequency‐domain modelling of elastic wave

Finite‐difference frequency‐domain modelling of seismic wave propagation is attractive for its efficient solution of multisource problems, and this is crucial for full‐waveform inversion and seismic imaging, especially in the three‐dimensional seismic problem. However, implementing the free surface in the finite‐difference method is nontrivial. Based on an average medium method and the limit theorem, we present an adaptive free‐surface expression to describe the behaviour of wavefields at the free surface, and no extra work for the free‐surface boundary condition is needed. Essentially, the proposed free‐surface expression is a modification of density and constitutive relation at the free surface. In comparison with a direct difference approximate method of the free‐surface boundary condition, this adaptive free‐surface expression can produce more accurate and stable results for a broad range of Poisson's ratio. In addition, this expression has a good performance in handling the lateral variation of Poisson's ratio adaptively and without instability.     

应用静止卫星热红外遥感亮温资料反演地表温度的方法研究

双通道多时相反演方法在提取地表温度场时可把地表温度与地表发射率分离计算,是利用静止卫星热红外遥感资料研究地表温度场变化的一种有效方法。该方法计算简单,易于实现海量资料处理,基本满足红外遥感资料在地震预报中的应用要求。