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层状模型的理论频散曲线表明，层状模型表面瑞雷波同一频率对应的相速度具有多值特点，这就是所谓的瑞雷波多阶性. 面波的多阶性导致了实测频散曲线的复杂性，当地层中存在软弱夹层时这一问题尤为突出，从而给实测频散曲线的解释带来了困难. 本文从工程实用的角度出发，根据等效半空间理论，提出了一种计算理论频散曲线的新算法——改进的等效半空间法，避开了面波多阶性这一复杂问题. 由此方法计算得到的面波相速度并不同于某个具体阶数的面波，而是对多阶面波的综合反映. 按照改进的等效半空间法编制了拟合反演程序，并在工程中进行了运用，取得较好的效果. 相似文献
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由于瑞雷波存在多个导波模式,仅用基阶模式波频散数据反演而忽略高模式波,会影响反演精度.本文利用高阶模式瑞雷波频散数据与基阶模式频散数据互相独立的特性,构建瑞雷波基阶波、一阶高模式波和二阶高模式波的联合反演目标函数.通过增加反演变量,利用权系数调节各变量对反演结果的影响,实现同步联合反演,从而保证反演稳定性.使用人工蜂群智能算法求解目标函数,有效解决了传统反演方法将非线性问题线性化处理产生的细节信息丢失问题,提高了反演精度.经过对较为复杂的四层含低速夹层和四层含高速夹层理论模型和实例数据的反演验证,表明基于人工蜂群算法的瑞雷波多阶模式波非线性联合反演能够提高反演的稳定性和精度. 相似文献
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瑞雷面波技术是浅地层地质勘探的重要手段之一，通过瑞雷面波频散曲线反演可有效获得地下横波速度模型.然而，瑞雷面波频散曲线反演具有多参数、多极值和非线性等特点，面对复杂地震-地质条件下的瑞雷面波资料处理，传统方法难以快速、精确地对地层参数进行反演和重建.本文将自适应对数螺旋路径萤火虫算法(Adaptive Logarithmic Spiral-Lévy Firefly Algorithm,简称ALSL-FA)引入到瑞雷面波频散曲线反演中，有效解决了经典萤火虫算法(Firefly Algorithm,简称FA)精于探索，疏于开发的缺点.ALSL-FA集成了对数螺旋引导萤火虫路径，并在搜索过程中通过自适应切换因子实现了全局搜索与局部开发自适应切换，在增强局部开发能力的同时，确保了全局搜索的能力.通过Rastrigin函数求解，对比分析了FA、Lévy飞行萤火虫算法(Lévy Flying Firefly Algorithm,简称LF-FA)和ALSL-FA的运算性能；通过速度递增和含高速硬夹层地质模型的瑞雷面波频散曲线反演，比较了人工蜂群算法(Artificial Bee Colony alg... 相似文献
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为了避免微动勘探技术中因忽略高阶模式瑞雷波而影响反演精度的不足,提出从微动面波中提取多模式瑞雷波频散曲线的映射式方法.该方法从微动信号入手,首先通过相关法提取多半径台阵的相关系数曲线,然后建立从多条相关系数曲线到多模式瑞雷波频散曲线的映射模型,最后采用分区拟合准则优化实现模型结构,达到提取微动面波中多模式瑞雷波频散曲线的目的.为验证方法的有效性,通过有限差分方法数值计算实际近表面应用中三种常见典型地质结构中的微动信号,采用映射式方法提取微动面波中多模式瑞雷波频散曲线,将提取结果和理论值进行对比分析.结果表明,映射式方法提取微动面波中多模式瑞雷波频散曲线可以满足反演地质结构的要求. 相似文献
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高精度及高效频率域声波数值模拟的关键在于高效求解声波方程经离散化后得到的大型稀疏线性方程组.该方程组系数矩阵具有很强的稀疏性,非对称性和非正定性等特征,常用的迭代算法难以准确、高效地求解.为了改善数值模拟迭代算法的收敛性与稳定性,在算法基础上添加预条件算子是求解该类方程的常用方案.本文基于以上思路,引入正则化技术来构造合适的预条件算子,提出正则化预条件迭代算法,以加速求解方程组.通过包含有均匀介质和高非均匀度介质(Marmousi)模型的数值模拟实验结果表明:与单独使用迭代算法相比,本文提出的正则化预条件迭代算法在计算量方面仅多了一次矩阵-矢量相乘,内存消耗未增加;同时,基于该算法的数值模拟结果能够满足精度要求,较单独使用迭代法能够有效改善收敛性质,加快收敛速度;而且,在二维模型算例下,与LU分解算法相比,基于该算法的内存消耗大幅下降. 相似文献
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槽波地震勘探利用槽波的频散特性反演煤层的结构特征，故理论频散曲线的计算是一个重要方面.使用水平层状模型假设下的面波频散曲线计算方法能够计算煤层厚度恒定模型地震槽波频散曲线；但当煤层厚度变化时该方法不再适用.基于前人水平层状均匀介质模型的面波理论频散曲线计算方法，对于含煤三层模型，本文发展了煤层厚度变化情况下的地震槽波理论频散曲线计算方法，并使用该方法计算分析了不同厚度函数模型的频散曲线形态特征.研究表明：与稳定厚度煤层相比，煤层厚度变化使得地震槽波群速度成为与频率及传播射线在水平面投影路径相关的二元函数；射线路径上煤层厚度的变化使得频散曲线在群速度方向上压缩，群速度变化范围变小，且使处于最小值位置的埃里相群速度增大；而煤层厚度的线性变化模型频散曲线只与射线首、尾处的煤层厚度有关，与煤层厚度恒定模型相比，曲线形态不发生改变；煤层厚度呈非线性变化时，频散曲线形态上可能发生改变. 相似文献
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瑞雷波频散曲线反演的本质是对目标函数求极值的过程.传统的线性局部反演算法容易陷入局部极小值,增加了反演结果的不确定性.粒子群算法作为一种全局非线性优化手段,能够保证各搜索空间内局部寻优的同时,逼近全局最优,保证迭代反演的收敛性.建立含软夹层型地层模型,正演计算得到理论频散曲线,采用粒子群算法反演得到的横波速度与模型高度吻合.同时,在理论频散曲线中加入10%的高斯白噪声,粒子群算法的反演结果仍然具有很好的可靠程度.通过对实测频散曲线的反演表明:粒子群算法在含软夹层型地层的横波速度探测中相对于最小二乘法优势明显,具有很高的应用价值. 相似文献
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瑞利面波垂直-水平振幅比(或ZH振幅比)是一个随频率变化的函数,对于台站下方浅层地壳结构非常敏感,且具有和频散资料不同的深度敏感核,是传统频散反演方法的一个很好的补充,从而可以将基阶瑞利面波的ZH振幅比和面波频散数据联合起来更好地反演获得观测台站下方的速度结构.本文提出了基于邻域算法的面波频散曲线与ZH振幅比联合反演方法,我们进行了基于理论模型的模拟测试,证明了联合反演是一种更为可靠的反演方法,且能更好地约束浅层地壳结构.相比于频散曲线单独反演,联合反演不仅可以精确反演获得地壳的Vs结构,对分层地壳的Vp/Vs也能很好地约束.然后我们将联合反演算法应用于实际测量数据,获得了中国西南昆明台(KMI)下方更为准确的地壳横波速度结构及Vp/Vs模型. 相似文献
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Feasibility of waveform inversion of Rayleigh waves for shallow shear-wave velocity using a genetic algorithm 总被引：1，自引：0，他引：1
Chong Zeng Jianghai Xia Richard D. MillerGeorgios P. Tsoflias 《Journal of Applied Geophysics》2011,75(4):648-655
Conventional surface wave inversion for shallow shear (S)-wave velocity relies on the generation of dispersion curves of Rayleigh waves. This constrains the method to only laterally homogeneous (or very smooth laterally heterogeneous) earth models. Waveform inversion directly fits waveforms on seismograms, hence, does not have such a limitation. Waveforms of Rayleigh waves are highly related to S-wave velocities. By inverting the waveforms of Rayleigh waves on a near-surface seismogram, shallow S-wave velocities can be estimated for earth models with strong lateral heterogeneity. We employ genetic algorithm (GA) to perform waveform inversion of Rayleigh waves for S-wave velocities. The forward problem is solved by finite-difference modeling in the time domain. The model space is updated by generating offspring models using GA. Final solutions can be found through an iterative waveform-fitting scheme. Inversions based on synthetic records show that the S-wave velocities can be recovered successfully with errors no more than 10% for several typical near-surface earth models. For layered earth models, the proposed method can generate one-dimensional S-wave velocity profiles without the knowledge of initial models. For earth models containing lateral heterogeneity in which case conventional dispersion-curve-based inversion methods are challenging, it is feasible to produce high-resolution S-wave velocity sections by GA waveform inversion with appropriate priori information. The synthetic tests indicate that the GA waveform inversion of Rayleigh waves has the great potential for shallow S-wave velocity imaging with the existence of strong lateral heterogeneity. 相似文献
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本文针对油气藏储层预测中的不连续及非均质地质信息识别问题,研究基于地震成像数据的稀疏反演方法.由于该类地质体的地震响应特征为弱信号,因此利用平面波破坏滤波器由地震成像数据中去除强反射同相轴.在此基础上,对剩余的地震数据进行非线性加强滤波,并构建L1稀疏反演模型.为有效求解L1模型,采用非光滑泛函L1范数逼近和拟牛顿求解算法.该方法考虑稀疏先验信息,能够提高反演结果信噪比.缝洞模型测试验证该方法在检测断点、微断裂、散射点等小尺度地质体上的有效性,塔北缝洞型碳酸盐岩储层预测的应用效果进一步证实该方法的实用性. 相似文献
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The spectral analysis of surface wave (SASW) developed in the early eighties has opened the way to the use of surface waves for the definition of shear wave velocity profiles in soil deposits or pavement structures without the need of any borings or intrusion. The SASW testing procedure was designed to minimize the contribution of higher modes and thus assumes that the Rayleigh waves which propagate at the surface belong only to the fundamental mode. Several studies have however demonstrated that, in some conditions, higher Rayleigh modes can contribute significantly to the dispersion curve. Different tests configurations exist today to deal with Rayleigh mode problem by the use of an array of receivers. In spite of that, the SASW configuration remains attractive due to the limited number of receivers, as well as, the Rayleigh modes contributing in SASW records configuration can be identified by multiple-filter technique and isolated using time-variable filters. The proposed techniques are first validated by simulated records and then applied to SASW records obtained in the field. The study confirms that higher modes can participate and even dominate in SASW records. An important contribution of higher Rayleigh modes can also exist, even if the shear wave velocity increases regularly with depth. The higher Rayleigh modes can significantly affect the accuracy of the shear wave velocity profile if they are not properly identified and separated. A multi-mode inversion process is shown to be important to have an accurate soil characterization. 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
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A method for inversion of layered shear wavespeed azimuthal anisotropy from Rayleigh wave dispersion using the Neighborhood Algorithm 
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下载免费PDF全文 Huajian Yao 《地震科学（英文版）》2015,28(1):59-69
Seismic anisotropy provides important constraints on deformation patterns of Earth's material. Rayleigh wave dispersion data with azimuthal anisotropy can be used to invert for depth-dependent shear wavespeed azimuthal anisotropy, therefore reflecting depth-varying deformation patterns in the crust and upper mantle. In this study, we propose a two-step method that uses the Neighborhood Algorithm(NA) for the point-wise inversion of depth-dependent shear wavespeeds and azimuthal anisotropy from Rayleigh wave azimuthally anisotropic dispersion data. The first step employs the NA to estimate depthdependent VSV(or the elastic parameter L) as well as their uncertainties from the isotropic part Rayleigh wave dispersion data. In the second step, we first adopt a difference scheme to compute approximate Rayleigh-wave phase velocity sensitivity kernels to azimuthally anisotropic parameters with respect to the velocity model obtained in the first step. Then we perform the NA to estimate the azimuthally anisotropic parameters Gc/L and Gs/L at depths separately from the corresponding cosine and sine terms of the azimuthally anisotropic dispersion data. Finally, we compute the depth-dependent magnitude and fast polarization azimuth of shear wavespeed azimuthal anisotropy. The use of the global search NA and Bayesian analysis allows for more reliable estimates of depth-dependent shear wavespeeds and azimuthal anisotropy as well as their uncertainties.We illustrate the inversion method using the azimuthally anisotropic dispersion data in SE Tibet, where we find apparent changes of fast axes of shear wavespeed azimuthal anisotropy between the crust and uppermost mantle. 相似文献
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2019年8月2日河北省唐山市路南区某矿井区发生ML2.4巷道塌陷,基于塌陷周边台站观测到的短周期瑞雷波,提取面波基阶群速度频散曲线,并利用迭代反演方法得到研究区域地下10 km深度范围内的一维剪切波速度结构,用于精定位分析。速度分析结果表明,研究区域浅表剪切波速度约为2.46 km/s;深度为2 km时,塌陷周边存在小范围的低速区,速度约为2.57 km/s;深度约为4 km时,剪切波速度达3.47 km/s;深度为5～9 km时,唐山东部沉积盆地内存在1个剪切波低速层。精定位分析结果表明,增加浅层速度模型有助于提高深度较小的地震定位精度;塌陷周边的低速区向下延伸近20 km,为地震多发区。 相似文献
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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. 相似文献