分离高阶模态面波的τ-p变换方法

用瞬态面波方法提取基阶模态面波频散曲线进行资料解释时,高阶模态面波为干扰波.根据高阶面波和基阶面波的群速度差异,应用Τ-p变换方法压制地震记录中的高阶模态面波.为研究Τ-p变换压制高阶面波的效果,模拟了2种高阶面波能量较强的地层模型的波形记录,应用Τ-p变换压制高阶面波,获得了基阶模态面波频散曲线.对地层中含有软弱层的实测数据进行Τ-p变换法分离高阶面波,较好地压制了高阶面波的影响.对理论模型和实测数据的应用效果表明,Τ-p变换方法压制高阶模态面波方法简单易行.     

数字滤波法分离高、基阶模态瑞利面波的应用

面波勘探主要利用基阶模态面波频散曲线进行定性或定量解释,而记录中的高阶模态面波对提取基阶模态面波频散曲线是一种规则干扰,本文采用二维数字滤波法去除高视速度的高阶模态面波。模拟了软夹层型和硬夹层型两种地层结构的含多阶模态面波理论记录和频散数据。利用带通切饼式二维数字滤波器对存在视速度差异的高阶模态面波和基阶模态面波进行滤波分离试验,研究证明二维数字滤波方法简单可行,可以在一定程度上压制高阶模态面波的影响。特别对于高阶模态面波影响严重的面波记录有突出基阶模态面波的较好效果。     

多阶模态瑞利面波频散曲线的BP神经网络反演

瑞利面波勘探已经广泛应用于工程地质勘探和工程质量检测等领域中。瑞利面波勘探频散曲线反演解释时主要考虑基阶模态面波。当地层中含有软弱层以及表层为高速层时,在高频段高阶模态面波相对基阶模的能量更占优势。在瑞利面波勘探频散曲线反演解释中,必须考虑高阶模态面波的信息;在高阶模态面波占优势时,同时利用多阶模态组合频散曲线（包括基阶、二阶、三阶、四阶等）进行反演解释。本文通过对软夹层型和地表为高速层两种高阶模态面波能量较强的地层结构的理论和实测多阶组合模态频散曲线的反演研究,获得了比仅利用基阶模态面波解释更好的效果。     

瑞利面波最大模频散曲线的反演解释方法

讨论了高阶模态面波位移幅度占优势并由于高阶模态面波的影响、难以提取完整的基阶模态面波的频散曲线的情况下,利用"最大模"频散曲线进行反演解释的必要性.对软夹层型和地表为高速层两种高阶模态面波位移幅度较强的地层结构的理论和实测"最大模"频散曲线进行反演研究,获得了比仅利用基阶模态面波解释更好的效果.同时还讨论了初始模型建立和反演方法等问题.     

高阶模态面波在软弱薄层探测中的应用

面波勘探在浅地层波速测试及速度分层工作中取得了较好的地质效果．在一般情况下主要利用面波的基阶模态．有低速薄层存在时,瑞利面波的能量不仅分配在基阶面波中,有些高阶模态的面波还具有较高的能量,高阶模态面波的高能量反映了低速层的存在．在以高能量为标准的方法合成频散曲线时,各阶面波的综合作用使频散曲线上出现“之”字形特征．根据这些特征可以确定软弱薄层的空间位置．在实测资料解释中,注意利用高阶模态面波。取得了较好的地质效果．证明地震瞬态面波法对低速薄层有较高的探测能力。     

基于数字滤波法的瑞利面波高阶基阶模态分离试验及实例分析

瑞利面波勘探中软夹层型地层结构是常见的病害结构,其危害性极大,是许多工程和地质灾害调查的目的层,历来备受关注。该地层结构条件下,高能量的高阶模态面波存在影响了基阶模态面波频散曲线的解释精度,为了采用基阶模态面波进行资料解释,则有必要研究分离高阶模态和基阶模态面波的方法技术。模拟软夹层型地层结构的多阶模态面波理论记录,利用二维数字滤波法分离高视速度的高阶模态面波,分析了滤波效果。结合软夹层型地层的工程实例,验证二维数字滤波法的有效性,并分析其在实际应用中取得的效果及其存在的问题。研究表明,二维数字滤波法具有较好的应用价值,运用滤波方法可对软夹层型地层中视速度差异明显的高、基阶模态进行有效分离。     

瑞雷波频散曲线的分模态提取与联合反演

瑞雷波在层状介质中传播具有频散特性,利用地震记录中的面波信息,提取面波的频散曲线,反演可以建立近地表的横波速度结构模型.本文建立了一个理论地质模型,理论合成面波地震记录,研究了频率波数域中而波频散曲线的分模态提取,并利用等厚分层阻尼最小二乘反演方法对面波各模态的频散曲线进行了分模态反演和联合反演.反演结果表明:瑞雷波基阶频散曲线的浅层(＜10m)反演结果与理论模型吻合最好,一阶高阶频散曲线在15～30m的反演结果与理论模型吻合最好,联合反演在整个深度范围内都可以很好的吻合理论模型,且反演结果的相对误差要低于分模态反演.     

浅层地震多阶模态瑞利面波的位移幅度特征

研究了地层速度随深度递增型、地层中有硬层或软夹层型、表层为高速的公路型等4种地层结构在15 m深度内,瑞利面波各阶模态的位移幅度分布特征、多阶模态面波的理论频散曲线特征以及不同地层结构上的"最大模"面波频散曲线的特征.这些特征的研究有助于提高面波资料解释的准确性,在高阶模态面波占优势时,判断地层结构的类型,设计合适的反演初始模型,并有助于利用多阶模态瑞利面波解决复杂的地质问题.     

基于多模式的多重滤波方法提取瑞雷面波频散曲线

为了验证多重滤波方法对两道地震信号提取频散曲线的有效性,通过设计层状与倾斜介质模型,采用交错网格高阶有限差分法进行正演模拟,利用F-K变换分离出时间—空间域不同模态瑞雷面波记录,再利用多重滤波法对频散曲线进行提取,将求取的相速度和群速度与相移法、互相关法提取结果并与理论值进行对比分析。结果表明:利用多重滤波法提取瑞雷面波频散曲线是可行的,且能够提取到高阶模式频散曲线。多重滤波法在低频段更具有稳定性,横向分辨率更高。最后通过实例证实了多重滤波方法的实际效果。     

线性Radon变换在地震面波压制中的应用

面波的高振幅、强能量和频散特性,降低了反射地震记录的信噪比。为了压制反射记录中的面波信息,提高反射资料的信噪比,先利用有限差分对几种典型的地质模型进行了正演模拟,借助于线性Radon变换对合成记录进行面波压制;采用曲线速度滤波消减Radon变换产生的端点效应和假频的影响。通过对大量理论模型的研究,证明了Radon变换对压制相干噪声有较好的的应用效果,可有效地压制地震面波的干扰。经对实际的地震数据应用线性Radon变换方法压制面波,对处理后的数据进行分析,取得了较好的效果。     

瑞雷波勘探的f-k域能量最大模方法

瑞雷波的频散特性已在地震勘探及工程勘察等领域得到了大量应用,但目前存在一些问题亟待解决,例如当层状介质中存在低速层时,提取的频散曲线会发生"之"字形回折,利用传统的基阶模反演不能得到正确的结果.本文主要针对"之"字形频散曲线问题,提出f-k域能量最大模的概念,并成功地将最大模应用于频散曲线的f-k域提取及对地层结构的反演分析.通过反演模拟以及实测数据发现,最大模方法可以较好地解决基阶模反演所不能解决的"之"字形频散曲线反演问题.     

层状介质瑞利面波的波形模拟研究

对地质模型进行瑞利面波正演计算可以模拟地震波在地下介质中的传播规律,以明确地质体瑞利面波记录特征。在瑞利面波资料解释过程中,对地质模型的正演计算可以对解释结果进行验证,并能提供地下地质体地震波岩石物理响应特性。本文首先根据地震波叠加原理,模拟计算3种常见速度结构地层条件下的瑞利面波波形记录;然后分析讨论了不同速度和厚度结构地层的高阶和基阶面波的能量分布和面波波形记录特征,研究结果证明由于地层速度和厚度结构的差异,各阶模态面波的能量分布不同,形成特征不同的波形记录。模拟面波波形能够帮助判断地层速度特征、指导野外施工参数设计等工作。在面波勘探工作中,具有重要的实用价值。     

基于主被动源频散曲线拼接策略的面波频散曲线反演研究

面波勘探是浅地表勘查的主要方法之一,传统的主动源面波方法探测深度通常在30 m以浅,且在噪声干扰复杂的城市环境中作用严重受限;被动源面波正是利用背景噪声为信号源,探测深度大,但对浅层介质分辨能力较差。为此,提出一种主动源、被动源面波数据处理方法,兼顾勘探深度和浅层分辨率。首先对主动源和被动源数据的频散曲线进行拼接,从而获得更宽频带的多阶频散曲线。然后采用数值模拟并反演处理,验证主被动面波频散曲线拼接策略的有效性。通过实测数据处理,对比分析了主动源方法和拼接策略的反演效果,证明了主被动源频散曲线拼接策略能有效提高反演结果精确度。该策略解决了单一震源能量频带有限对反演结果造成的影响,为面波勘探提供了新的手段。     

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。     

模态耦合对弯管导波传播特性的影响分析

弯管导波频散曲线呈现出特殊的模态耦合现象。在模态耦合区域,导波群速度频散曲线发生突变,一个模态分裂为两个模态。而模态耦合现象对弯管导波传播的影响还不清楚。作者就这一问题开展研究。首先,基于半解析有限元法计算弯管导波频散曲线,确定了导波的模态耦合区域。其次,采用有限元模拟方法,考察激励频率位于模态耦合区域的导波通过弯管时的变化情况。最后,采用频谱分析和频散补偿算法分析了模态耦合对弯管导波传播特性的影响。研究表明,模态耦合并不会因为频谱的缺失而导致导波反射信号增大;模态耦合对弯管导波传播的主要影响是极大地增强了导波信号的频散。     

基于神经网络的面波迭代反演应用研究

根据滩浅海近地表结构特征,尝试利用地震记录中的面波进行近地表结构研究,以便了解滩浅海地区的近地表地层介质结构变化,为深层油气勘探提供准确的低降速带资料.针对面波频散反演已有方法存在的不足,引入一种基于BP神经网络的迭代反演方法对面波的频散曲线进行拟合迭代,用于反演预测滩浅海低降速带地层参数.由于神经网络具有很强的自学习、自适应、自组织和容错能力,它的反演预测能力非常强大,能够较精确地预测出所要求解的目标数据,同时结合传统迭代反演方法的优点,增强了该方法的反演预测能力.通过对滩浅海近地表结构模型试算,获得好的效果,同时进一步对实际记录进行了计算,也取得了比较满意的结果.     

双源面波地震勘探在煤层采空区探测中的应用

面波勘探具有简便、快速的优点,在陕北柠条塔井田煤层采空区探测中取得良好的地质效果。利用面波的特征反映不仅可以通过单炮记录进行煤层采空区初步解释,还可通过剖面波场特征频谱特征以及频散曲线进行煤层采空区综合解释。     

基于状态空间方法的Lamb波传播分析

Lamb波是对板类结构进行超声无损检测时常用的一种导波模式.用状态空间方法将结构中质点运动的部分位移和应力作为状态变量,结合本构方程和力平衡方程,得到了质点运动的状态方程.获得状态方程的通解后,考虑Lamb波存在的边界条件,可方便地求出波传播的频散曲线及模态参数.     

基于SVD算法的瑞雷波频散曲线的快速稳定反演

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。     

基于状态空间方法的Lamb波传播分析

枞波是对板类结构进行超声无损检测时常用的一种导波模式．用状态空间方法将结构中质点运动的部分位移和应力作为状态变量,结合本构方程和力平衡方程,得到了质点运动的状态方程．获得状态方程的通解后,考虑Lamb波存在的边界条件,可方便地求出波传播的频散曲线及模态参数．