[發(fā)明專利]一種基于微動信號的地下橫波速度分布的推測方法和裝置

在審

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• 申請日: 2021-09-30
• 公開（公告）號: CN113900145A
• 公開（公告）日: 2022-01-07
• 發(fā)明（設計）人: 余海強;林琛;徐成光;杜永;傅慶凱;黃鑣;鄭曄;范景文;朱通
• 申請（專利權）人: 福建省交通規(guī)劃設計院有限公司
• 主分類號: G01V1/30
• 分類號: G01V1/30;G01V1/28
• 代理公司: 廈門原創(chuàng)專利事務所(普通合伙) 35101
• 代理人: 吳廷正

本發(fā)明公開了一種基于微動信號的地下橫波速度分布的推測方法，所述方法包括：通過檢波器采集待探測區(qū)域的微動信號，從所述微動信號中提取瑞利面波的頻散曲線；以及利用單點H/V譜比法計算所述微動信號的H/V曲線；根據聯(lián)合反演目標函數對所述頻散曲線和所述H/V曲線進行聯(lián)合反演，以推測所述待探測區(qū)域的地下橫波速度分布。能夠有效提高物探外業(yè)效率以及解譯成果精度，以實現(xiàn)低成本、易實施、高精度的探測地下空間結構。

技術領域

本發(fā)明涉及地下空間勘探技術領域，尤其涉及一種基于微動信號的地下橫波速度分布的推測方法和裝置。

背景技術

地球表層即使沒有發(fā)生地震，其上的每一點、每一個物體每時每刻都在以微小的幅度振動著，這種振動叫做微動。一般情況下，微動的振動幅度很小，介于10^-4-10^-3mm之間，一般情況下人類是感受不到的。微動主要由兩種因素引起的，一種是人類的日?；顒?，比如工程施工、交通、機器運轉等；另一種是自然因素，比如刮風、下雨、潮汐等。由于人類活動和自然現(xiàn)象在時間和空間上一直是隨機的、無規(guī)律的變化的，因此微動信號也是無規(guī)律的變化的。微動信號的振源是復雜的，微動信號是周圍各種振源產生的各個方向的一系列的波的疊加，其中包含著來自地下振源的信息、波的傳播路徑和地下地質結構信息。當地下震源足夠遠時，微動信號的主要成分可以認為是面波。通過研究面波的頻散特性可以知道地下地質結構，因此微動勘探主要是研究微動信號中的面波。

由于工程場地的橫波速度在場地動力學評價、土層地震反應分析、定量評價場地條件、劃分地層結構等方面是一個非常重要的參數，因此獲取工程場地的橫波速度結構對于工程勘察非常重要。傳統(tǒng)的人工源面波勘探方法在深部的能量小、易對場地周圍環(huán)境造成影響。

發(fā)明內容

有鑒于此，本發(fā)明所要解決的技術問題是針對上述現(xiàn)有技術的不足提供一種基于微動信號的地下橫波速度分布的推測方法和裝置，能夠有效提高物探外業(yè)效率以及解譯成果精度，以實現(xiàn)低成本、易實施、高精度的探測地下空間結構。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種基于微動信號的地下橫波速度分布的推測方法，所述方法包括：

通過檢波器采集待探測區(qū)域的微動信號，從所述微動信號中提取瑞利面波的頻散曲線；以及

利用單點H/V譜比法計算所述微動信號的H/V曲線；

根據聯(lián)合反演目標函數對所述頻散曲線和所述H/V曲線進行聯(lián)合反演，以推測所述待探測區(qū)域的地下橫波速度分布。

優(yōu)選的，所述通過檢波器采集待探測區(qū)域的微動信號，從所述微動信號中提取瑞利面波的頻散曲線的步驟包括：

采用基于ESPAC法的直線型臺陣方式將多個所述檢波器在所述待探測區(qū)域按預設線路進行布設以采集所述微動信號；

對各個臺陣中不同檢波距進行分組后并基于SPAC法進行對所述微動信號進行處理，得到多個所述檢波器排列長度所對應剖面的頻散曲線。

優(yōu)選的，所述對各個臺陣中不同檢波距進行分組后并基于SPAC法進行對所述微動信號進行處理，得到多個所述檢波器排列長度所對應剖面的頻散曲線的步驟包括：

利用傅里葉變換計算每個臺站的所述微動信號的自功率譜以及兩兩臺站之間的互功率譜，以計算每兩兩臺站之間的自相關系數；

將所述自相關系數與第一類標準零階Bessel函數做擬合，得到頻散曲線。

優(yōu)選的，所述利用單點H/V譜比法計算所述微動信號的H/V曲線的步驟包括：

確定土石分界面深度H和H/V曲線的峰值頻率f0之間的冪函數關系為基于所述冪函數關系確定所述待探測區(qū)域的土石分界面深度，其中，a、b為常數。

優(yōu)選的，所述聯(lián)合反演目標函數包括利用Occam算法和廣義最小二乘算法構建所述聯(lián)合反演目標函數。