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《应用地球物理》2016,(2)
瑞利波勘探主要是建立在弹性介质分层半空间模型基础上的。当实际地层中包含孔隙介质层时,需要将孔隙介质简化为弹性介质来进行分析和处理。这种简化处理究竟对瑞利波勘探造成怎样的影响是本文所研究的问题。本文基于弹性介质与孔隙介质共同构成的分层半空间模型,首先推导了分层半空间中两种介质处于不同相对位置时的瑞利波频散方程,解决了不同阶数矩阵之间的变量传递问题然后,针对传递矩阵法在求解频散函数时可能出现的溢出问题,给出了一种可以有效提高计算范围的解决方案;同时,提出了一套新的数值算法用于复频散方程的快速求解。数值计算结果表明:当孔隙介质位于半空间表面时对低频瑞利波频散特性的影响最为显著,而在其它情况下对瑞利波频散特性的影响相对较小。 相似文献
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以分层半空间内部含有一层孔隙介质为物理模型进行数值计算,研究半空间表面瑞利波的传播和衰减特性.为更加接近实际,结合瑞利波的激发特性,确定了瑞利波的主衰减曲线,并主要以此进行规律分析.针对速度递增和含低速层这两种典型的地质模型,讨论了瑞利波的传播衰减在不同地质模型下的特性,并分析了各自的规律.结果表明,在这两种模型下瑞利波的主衰减曲线都受孔隙介质所处空间位置影响产生比较明显的变化,但衰减系数极大值对应的波长与模型的表层厚度存在较明显的线性对应关系,利用这一关系,可以在实际勘探中快速得到表层介质厚度.另外,通过对比分析还可以看到,瑞利波主衰减曲线随孔隙介质的孔隙度和渗透率的变化都强于主频散曲线的变化,表明衰减曲线对孔隙度和渗透率的变化更加敏感,理论上更加适合进行介质参数反演工作.综合对比结果,我们认为瑞利波主衰减曲线中包含了更丰富的介质参数信息,如果能够有效利用,将可以提高瑞利波勘探的准确性和应用范围. 相似文献
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虽然一些时频分析方法已经被用于频散曲线提取中,但是它们自身时频窗的缺陷使的所得频散曲线信息缺失或错误.本文首次尝试利用广义S变换分析瑞利波的频散特性.以半空间模型为例确定方法的可行性,频散曲线变化准确反映地层变化情况.不同炮检距设置对频散曲线有一定影响,采用大于勘测深度,小于4倍勘测深度可以得到较稳定的结果.最后,为了得到更加光滑稳定的频散曲线,提出了一种基于多道瑞利波的改进方法.用此方法对四种典型地层模型下的多道瑞利波数据进行分析,得到频散曲线光滑稳定,且比理论频散曲线和基于单道法获得频散曲线更能准确反映地层变化情况.这就为瑞利波勘探中的反演解释提供了更可靠依据. 相似文献
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Rayleigh波可以用来反演近地表结构,在工程物探、石油物探、地球内部结构探测中均有重要意义.数值计算得到的含低速层的层状介质对应的Rayleigh波频散曲线会出现看似“交叉”的现象,但是对于这种现象目前还没有进行系统的研究.事实上可以验证,有些看似交叉的频散曲线实际上不相交.改变低速层的厚度和横波速度发现低速层越明显（即低速层速度越低或层厚越厚）频散曲线越不容易相交.凡友华等在2007年提出频散曲线对应着四种基本模式,在频散曲线发生“交叉”现象的区域实际上存在两个以上模式的频散曲线.本文主要研究了存在R模和S2模的区域内频散曲线的“交叉”现象.首先利用竖直本征振动曲线研究R模和S2模Rayleigh 波的振动特点,发现R模对应的本征振动主要集中在地表,随着深度变化能量快速衰减,S2模对应的本征振动主要集中在第2层.研究“交叉点”附近频散点对应的本征振动曲线发现这一区域有些Rayleigh波同时具有R模和S2模的振动特点,对应着一种耦合模式.通过对实例的研究发现,在“交叉点”附近,若两条频散曲线不发生交叉,则每条曲线对应的模式会发生R模和S2模之间经由耦合模式的转变,本文称这种现象为两种模式发生耦合;若两条频散曲线相交,则同一条频散曲线上的Rayleigh波模式几乎相同,只是在离交点很近的区域会存在一些耦合模式,本文称此时两种模式不发生耦合.本文研究结果主要供Rayleigh波对低速层结构的反演研究参考. 相似文献
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根据均匀半空间Rayleigh波相速度与介质剪切波速度之间的关系,对某一频率面波的影响深度内各层介质进行"均匀"化,使其等效于均匀半空间．并利用模型进行正演,以确定在这种均匀化的前提下,面波勘探深度与波长的关系．应用相匹配滤波技术从实测面波信号中分离出基阶Rayleigh波信号,对它进行多重滤波和叠加处理,精确地计算出5．0-30．0Hz之间的基阶面波相、群速度频散．使用"均匀"化的方法,从相速度频散曲线中获得反演的初始模型,利用群速度频散反演得到35m以上各土层的剪切波速度结构．结果表明,反演结果与钻孔资料较为吻合 相似文献
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瑞利波具有能量大、信噪比高等特点,可以用来反演介质内部的力学信息,近年来在浅层地球物理勘探、深层地震学研究以及超声波无损检测等多个领域都有较广泛的应用。目前大多数瑞利波的应用中都假设介质是弹性的,然而实际中岩石、土壤和金属等介质都在一定程度上体现出了黏弹性。当介质的黏弹性较强时仍然采用弹性假设研究其中瑞利波的反演将增大误差,因此有必要考虑黏弹性介质中的瑞利波反演,但是目前这方面的研究仍不够深入。本文研究黏弹性介质中瑞利波频散曲线和衰减系数曲线的反演问题,给出其在半空间中联合反演的方法,并对该方法的误差进行分析。 相似文献
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High-frequency surface-wave analysis methods have been effectively and widely used to determine near-surface shear (S) wave velocity. To image the dispersion energy and identify different dispersive modes of surface waves accurately is one of key steps of using surface-wave methods. We analyzed the dispersion energy characteristics of Rayleigh and Love waves in near-surface layered models based on numerical simulations. It has been found that if there is a low-velocity layer (LVL) in the half-space, the dispersion energy of Rayleigh or Love waves is discontinuous and ‘‘jumping’’ appears from the fundamental mode to higher modes on dispersive images. We introduce the guided waves generated in an LVL (LVL-guided waves, a trapped wave mode) to clarify the complexity of the dispersion energy. We confirm the LVL-guided waves by analyzing the snapshots of SH and P–SV wavefield and comparing the dispersive energy with theoretical values of phase velocities. Results demonstrate that LVL-guided waves possess energy on dispersive images, which can interfere with the normal dispersion energy of Rayleigh or Love waves. Each mode of LVL-guided waves having lack of energy at the free surface in some high frequency range causes the discontinuity of dispersive energy on dispersive images, which is because shorter wavelengths (generally with lower phase velocities and higher frequencies) of LVL-guided waves cannot penetrate to the free surface. If the S wave velocity of the LVL is higher than that of the surface layer, the energy of LVL-guided waves only contaminates higher mode energy of surface waves and there is no interlacement with the fundamental mode of surface waves, while if the S wave velocity of the LVL is lower than that of the surface layer, the energy of LVL-guided waves may interlace with the fundamental mode of surface waves. Both of the interlacements with the fundamental mode or higher mode energy may cause misidentification for the dispersion curves of surface waves. 相似文献
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Forward modeling is of critical importance for inversion analysis of surface wave methods to obtain shear-wave velocity (VS) profiles of soil sites. The dynamic stiffness matrix (DSM) method can provide forward modeling of Rayleigh surface waves to simulate complex wave propagation in layered soil sites. However, contamination from body waves and interference of multiple Rayleigh wave modes can reduce the accuracy of theoretical dispersion curves, especially at irregular soil sites with embedded low-velocity or high-velocity layers. An analytical method is developed herein to combine the techniques of the multichannel analysis of surface waves method with the DSM method to improve the accuracy of the theoretical dispersion analysis for soil sites. The proposed method implements multichannel analysis of the analytical displacement responses to capture dominant dispersion trends. Comparison of the results obtained with the new method against those from the transfer matrix method and the literature indicates that the new method can (1) effectively minimize the effects of contamination caused by body waves and interference from several Rayleigh wave modes, and (2) generate accurate dominant dispersion trends for soil sites with various stiffness profiles, especially for the high-frequency dispersion characteristics of the profiles with embedded low-velocity layers. 相似文献
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弹性层状半空间中无限长洞室对斜入射 平面SH波的三维散射(Ⅱ) 数值结果与分析 总被引：1，自引：1，他引：0
以基岩上单一土层场地为例, 计算分析了在斜入射平面SH波作用下弹性层状半空间中无限长洞室附近的地表位移. 研究表明, 层状半空间中地下洞室对波的散射与均匀半空间情况存在显著差别. 层状场地由于考虑了场地自身的动力特性, 使得洞室附近地表位移幅值的空间变化更为复杂, 基岩与土层刚度比、 土层厚度对散射效应均有着重要影响. 随着基岩与土层刚度比的增大, 地表位移幅值整体上逐渐增大; 随着土层厚度的增大, 土层对地表位移幅值的影响逐渐减小. 在频域解答的基础上, 给出了层状半空间中洞室对斜入射SH波散射的时域解答, 并以Ricker波为例进行了数值计算. 相似文献
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本文用单台多重滤波方法测定了经过青藏高原地区瑞利波群速度频散曲线。所得基阶瑞利波的观测周期为5.0-56.0秒,速度标准偏差为0.08-0.15公里/秒,一阶瑞利波的观测周期范围为10-16秒,速度标准偏差为0.05-0.13公里/秒。利用广义线性反演方法对频散曲线进行反演,可得出一个由五层构成的地震横波速度地壳模型。在27-40公里之间存在低速层,其横波速度为3.29公里/秒,比上一层低0.21公里/秒。 相似文献
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弹性层状半空间中凸起地形对入射平面SH波的放大作用 总被引：7，自引：0，他引：7
对Wolf理论进行拓展,使之可解决凸起地形对波的散射问题,进而利用间接边界元法,求解了弹性层状半空间中凸起地形对入射平面SH波的放大作用问题。本文模型的显著特点之一是考虑了层状半空间的动力特性以及层状半空间和凸起地形的阻尼;特点之二是计算精度高。文中以基岩上单一土层中半圆凸起地形对入射平面SH波的放大作用为例进行了数值计算分析。研究表明,基岩上单一土层中凸起地形对入射平面SH波放大作用和均匀半空间中凸起地形有着本质的差别;土层动力特性不仅影响凸起地形地表位移的幅值,还会影响地表位移的频谱;阻尼会显著降低凸起地形对高频波的放大作用。 相似文献
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Rayleigh wave exploration is based on an elastic layered half-space model. If practical formations contain porous layers, these layers need to be simplified as an elastic medium. We studied the effects of this simplification on the results of Rayleigh wave exploration. Using a half-space model with coexisting porous and elastic layers, we derived the dispersion functions of Rayleigh waves in a porous layered half-space system with porous layers at different depths, and the problem of transferring variables to matrices of different orders is solved. To solve the significant digit overflow in the multiplication of transfer matrices, we propose a simple, effective method. Results suggest that dispersion curves differ in a lowfrequency region when a porous layer is at the surface; otherwise, the difference is small. 相似文献
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浅层地震反射波法和面波方法是两种相互独立发展的地震勘探方法,在各自的数据采集和处理中,对方都是作为干扰信号而存在. 本文利用浅层地震反射资料中被视为干扰的面波信号,通过成熟的多道面波勘探技术处理浅层地震反射资料,在频率-波数域中提取多阶振型面波的频散曲线,并基于该曲线反演浅地表S波速度结构. 这种方法充分开发利用了已有数据,无需单独的面波数据采集系统,同时为解释浅层地震反射资料提供了额外的信息约束. 结果表明:浅层地震反射资料中可提取出可靠的多阶振型面波频散曲线,并能给出稳定的反演结果,同时,面波反演的多解性可以通过高阶振型反演得以进一步约束;低速层的存在是观测频散曲线出现振型跳跃或呈“之”字形回折的必要条件而非充分条件. 相似文献
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The generalized Rayleigh type surface waves are studied in a multilayered medium consisting of anisotropic poroelastic solid
layered stack beneath a fluid layer and overlying a heterogeneous elastic solid half-space. The heterogeneity, considered,
is of vertical type. The interface between solid layer and half-space is treated as an imperfect interface and suitable boundary
conditions are applied thereat. The technique of transfer matrix is used to obtain the dispersion equation in compact and
convenient form. Numerical results are obtained for particular models. The effects of anisotropy and heterogeneity on the
surface waves speed are discussed. 相似文献
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中国东部海域地壳-上地幔瑞利波速度结构研究 总被引：17，自引：8，他引：9
为了进一步了解中国东部沿海及相邻海域的地壳－上地幔结构特征,对该区域的构造演化历史、地震活动及深部构造等方面研究提供一些基础资料,利用３１个数字地震台记录的高质量瑞利波资料,采用一种新的混合路径频散的网格反演方法（Ｏｃｃａｍ方法）,对中国东部海域瑞利波群速度横向不均匀分布进行了初步研究．根据反演得到的１０-１５０ｓ共３６个中心周期的群速度分布特征,以及几个典型地点的剪切波速度结构的深度变化,对研究区域内各构造单元的划分以及它们在速度结构和上地幔低速层埋深等方面的特征进行了讨论。 相似文献