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反演瑞雷波频散曲线能有效获取地层横波速度和厚度.但由于其高度的非线性、多参数、多极值等特点，传统的全局搜索方法易出现收敛速度慢、早熟收敛及搜索精度低的问题.鉴于此，本文提出并测试了基于萤火虫优化算法（FA）和带惯性权重的蝙蝠优化算法（WBA）的新的瑞雷波频散曲线反演策略.在瑞雷波频散曲线反演中，FA全局搜索能力强，但后期搜索精度低，而WBA局部搜索能力强，搜索精度高，但易出现早熟收敛.故本文将二者结合，提出了一种新的优化策略，称其为WFBA，即在反演前期使用FA，后期使用WBA，很好地解决了FA后期搜索精度低及WBA早熟收敛的问题.本文首先反演了三个典型理论模型的无噪声、含噪声的数据，验证了WFBA对瑞雷波数据反演的有效性与稳定性.然后将WFBA与WBA、FA单独反演以及不含惯性权重的FBA和粒子群优化算法（PSO）反演的结果进行了对比，说明了WFBA相对于WBA、FA、FBA和PSO具有更稳定、收敛速度更快、求解精度更高等优点.最后，反演了来自美国怀俄明地区的实测资料，检验了WFBA对瑞雷波数据反演的实用性.理论模型试算和实测资料分析表明，WFBA很适用于瑞雷波频散曲线的定量解释，具有很高的实用性价值. 相似文献
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瑞雷波法已在研究地球内部结构、近地表地球物理工程和超声无损检测等领域中获得了广泛应用,尤其是近年来瑞雷波法作为近地表场地表征新兴领域的前沿技术已成为国际学术研究与应用的热点。对国内外近地表弹性介质瑞雷波勘探的主要研究成果与进展进行了综述,通过对瑞雷波勘探现有的研究成果和进展密切追踪发现当前近地表瑞雷波勘探主要基于水平地表弹性水平层状介质模型,利用单分量瑞雷波相速度频散曲线单目标反演获得一维横波速度剖面和相关岩土力学参数。但是,该方法也存在着现有瑞雷波频散曲线反演极易出现模式误识别、现有单分量单目标瑞雷波反演未充分利用多分量信息、现有瑞雷波相速度反演未充分利用群速度传播特性、现有瑞雷波反演未充分利用质点椭圆极化振动特性等挑战性学术难题和不足。基于上述问题,建议未来近地表弹性介质瑞雷波勘探重点研究方向应集中在进行多模式表面波全速度谱反演研究、多站多分量表面波相速度多目标全速度谱反演研究、单站多分量表面波群速度多目标全速度谱反演研究和单站多分量表面波椭圆极化振动特性多目标反演研究。由此构建新的近地表多分量瑞雷波多目标全速度谱反演理论,引领多分量瑞雷波多目标反演学科前沿,拓展现有单分量瑞雷波单目标反演理论范畴,推动多分量瑞雷波高精度实用勘探技术的发展。 相似文献
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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。 相似文献
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VTI介质瑞雷波频散曲线特征与对比分析 总被引：1，自引：0，他引：1
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。 相似文献
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隧道地质超前预报在隧道施工开挖中起着关键性作用，同时也是工程地球物理界所面临的一大技术难题.本文回顾了我国主要隧道地质超前预报技术（隧道地震预报系统、水平声波剖面法、陆地声纳法、地质雷达法、红外探水法、超前钻探法和超前平导法）的历史，介绍了它们近年来的研究进展；分析了其现状及在几何结构成像、物性结构反演成像和复杂地质体结构探测中存在的不足；指出了当前亟待解决的基础理论研究、正反演研究、多参数综合利用、建立三维可视化的预测预警系统等问题并提出了解决这些问题的基本设想. 相似文献
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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. 相似文献
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本文通过数值模拟研究了介质黏弹性对瑞雷波传播的影响.模拟采用结合了交错Adams-Bashforth时间积分法、应力镜像法和多轴完美匹配层的标准交错网格高阶有限差分方案.通过模拟结果和理论结果对比，测试了方法的精度，验证了结果的正确性.在均匀半空间模型中，分别从波场快照、波形曲线及频散能量图三个角度，对黏弹性介质瑞雷波衰减和频散特性进行了详细分析.两层速度递增模型被用于进一步分析瑞雷波在黏弹性层状介质中的特性.结果表明：由于介质的黏弹性，瑞雷波振幅发生衰减，高频成分比低频成分衰减更剧烈，衰减程度随偏移距增大而增强；瑞雷波相速度发生频散，且随频率增大而增大，频散能量的分辨率有所降低；黏弹性波动方程中的参考频率，不会影响瑞雷波振幅衰减和相速度频散的程度，但决定了黏弹性和弹性介质瑞雷波相速度相等的频率位置.本研究有助于人们更好地理解地球介质中瑞雷波的行为，并为瑞雷波勘探的应用和研究提供了科学和有价值的参考. 相似文献
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应用改进蜂群算法反演面波频散曲线以获得近地表横波速度剖面.蜂群算法属于群智能算法中的一种，灵感来源于蜜蜂群体特定的觅食行为，在该算法的基础上结合粒子群算法中的全局最优解引导思想，同时引入遗传算法中交叉运算操作，即采用基于交叉操作的全局人工蜂群算法对面波频散曲线进行反演研究.改进蜂群算法在继承传统算法精于探索特性的同时，针对其疏于开发的缺陷着重加强了算法对全局的探索能力.使用理论和实测瑞雷波数据，本文研究了改进蜂群算法在推导近地表横波速度分布的有效性和适用性.在反演中，目标函数的收敛性好，改进算法在迭代的过程中能够快速收敛到全局最优；模型参数的概率分布高，即在寻找到全局最优解的同时，能够确保解中每个参数同时达到最优，保证了反演的结果可靠度，使其能有效地应用于瑞雷波频散曲线的反演和解释中. 相似文献