被动源瑞利面波两道法提取频散曲线的质量控制方法研究

论文摘要

近年来,被动源瑞利面波勘探技术发展迅速,它所独有的以环境噪声作为信号源进行勘探的能力,使得它具有抗干扰能力强、成图分辨率高、采集过程受限较少等特点。与主动源勘探方法相比,被动源面波勘探方法更适合于城市周边等地区的勘探工作。但由于被动源噪声信号能量低,震源分布不均,以及在实际生产探测中测量时长不足等影响,在提取频散曲线时,会造成频谱零点的增加或缺失等问题,这给频散曲线的精确提取带来一定困难,而频散曲线质量的好坏,直接影响到最终的横波速度反演结果。本文介绍了被动源方法中Aki提出的空间自相关理论,两道法原理,并针对两道法提取频散曲线中存在的问题,通过设置高斯滤波器对互相关信号进行滤波处理、控制时窗长度、以及在计算相速度公式中加入控制参数等方法来进行改进。通过建立理论模型和对凤翔县野外实际数据的处理,来验证处理结果的可行性和准确性。同时,探讨了通过互相关技术对被动源噪声信号进行重建后,再运用主动源方法提取频散曲线,与改进后的两道法提取的频散曲线进行对比分析,进一步验证了本文频散曲线提取质量控制方法的有效性。论文取得的主要研究成果如下:(1)对两道法提取被动源面波频散曲线方法进行了改进,基于空间自相关理论(SPAC)和两道法对被动源地震噪声信号进行重建,采用不同的预处理方法对重建后的地震信号进行质量控制,提高了频散曲线的提取精度。(2)对比分析了预处理过程和互相关计算过程中,时窗长度的不同对提取频散曲线效果的影响,给出了相应的窗口选取原则。(3)根据空间自相关理论与时域互相关理论之间的联系实现了从被动源信号中恢复出格林函数,并利用改进后的两道法对被动源瑞利波的频散曲线进行提取,并与未改进的Aki法提取的频散曲线进行对比分析,验证了改进后的两道法的有效性和准确性。

论文目录

摘要

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第一章绪论

1.1 选题意义和背景

1.2 国内外研究现状

1.3 论文的研究内容

1.4 论文的组织结构

第二章被动源瑞利波频散曲线计算原理

2.1 瑞利波的基本方程

2.1.1 均匀弹性空间中的体波方程

2.1.2 均匀弹性半空间中的瑞利波方程

2.1.3 均匀层状介质中的瑞利波频散方程

2.2 空间自相关计算原理

2.2.1 微地震的波谱

2.2.2 空间自相关函数

2.2.3 圆形台站的空间自相关函数

2.3 两道法计算原理

2.4 检波器间距的选取

第三章瑞利波波场数值模拟计算

3.1 背景噪声的源

3.2 背景噪声模拟方法

3.3 瑞利波地震波场正演模拟算例

3.3.1 均匀半空间地质模型

3.3.2 双层递增型地质模型

3.3.3 三层含低速软弱夹层地质模型

3.3.4 四层含高速硬夹层地质模型

第四章对两道法提取频散曲线的改进

4.1 对互相关信号进行滤波处理

4.2 对时窗长度以及互相关结果的选择

4.3 频谱实部零点的选取

4.4 实例验算

4.4.1 双层速度递增模型

4.4.2 三层含低速软弱夹层地质模型

4.4.3 四层含高速硬夹层地质模型

第五章野外实际数据计算处理

5.1 前期准备工作以及观测系统的建立

5.1.1 设备性能要求

5.1.2 观测场地概况

5.1.3 建立观测系统

5.1.4 被动源瑞利面波频散曲线提取流程

5.2 单台站预处理

5.2.1 去除仪器响应以及去趋势和去均值

5.2.2 对数据进行滤波

5.2.3 时间域和频率域归一化处理

5.2.4 分段互相关计算中时窗长度的选择

5.3 利用互相关法重构地震信号

5.4 频散曲线的提取

5.5 反演频散曲线获得速度模型

第六章结论

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 岳亮

导师: 邵广周

关键词: 瑞利波,频散曲线,被动源,横波速度

来源: 长安大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 地质学,地球物理学

单位: 长安大学

分类号: P631.4

总页数: 71

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