模态分离在瑞雷波频散曲线提取中的应用研究

论文摘要

瞬态瑞雷波法,与传统方法相比具有测试技术简单易行、无需钻孔、浅层分辨率高以及高效经济等优点,现在已经被广泛应用于实际工程勘测中。在瑞雷波测试中正确稳定的提取频散曲线是后期反演工作的基础。目前针对两道测试数据使用相位差法提取瑞雷波频散曲线过程中,相位展开是一个难以解决的问题。本文针对这一问题加以研究,通过研究影响相位展开的重要因素:模态因素,发现模态分离对两道数据的相位展开具有重要的意义。本文主要研究两道数据模态分离的方法和基于模态分离提取基阶模频散曲线的方法,研究的主要成果如下:（1）本文对影响相位差展开的因素加以研究,引出模态分离的问题。对于模拟数据进行模态分离提取基阶模信号,通过分离出的基阶模信号的展开相位以及频散曲线与理论值对比发现:高阶模态是影响低阶模态相位展开的重要因素之一,模态分离对相位展开具有重要的作用。（2）通过将S变换引入多重滤波—时变滤波法中的时变滤波过程,改进了现有的通过滤波（多重滤波—时变滤波）进行模态分离的方法。将改进的方法用于模拟数据和实测数据的处理,分别对比理论频散曲线以及f - k法提取的频散曲线,验证了该方法的理论上的可行性和实际工程中实用性。（3）通过对源检距不同的多组两道数据进行处理以及对不同的地质模型的数据进行处理,研究了上述方法的最佳适用条件:瑞雷波基阶模态的能量占主导地位和测试时源检距必须足够大。（4）结合两道法提取频散曲线和瑞雷波勘探深度理论,提出了用两道法处理多道瑞雷波测试数据的方法。方法I利用两道法提取频散曲线方法局部性强的优势以及多道瑞雷波测试获取信息量大的特点,提高了多道瑞雷波测试的横向分辨率。方法II结合勘探深度理论选择合适的数据提取频散曲线,提高了频散曲线的提取精度。本文对模拟数据和实测数据分别加以处理,对方案I和方案II的效果加以验证,证明其具有较好的应用价值。在实际工程测试中针对不同的测试目的选择不同的处理方案,可以达到瑞雷波测试的不同效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义
• 1.2 本课题研究的目的及意义
• 1.3 国内外相关技术的发展概况
• 1.3.1 瑞雷波测试技术的发展
• 1.3.2 瑞雷波频散曲线提取方法的发展
• 1.3.3 瑞雷波频散曲线提取技术的发展
• 1.3.4 模态分离的研究现状
• 1.4 本文的主要研究内容
• 第2章 模态分离的理论基础及方案提出
• 2.1 引言
• 2.2 瑞雷波频散现象及模态
• 2.2.1 瑞雷波的频散
• 2.2.2 瑞雷波的模态
• 2.3 模态分离问题的引入及方案提出
• 2.3.1 模态分离问题的引入——相位差法
• 2.3.2 影响相位展开的因素
• 2.3.3 模态分离的方案提出
• 2.3.4 多道模态分离的技术——FT 分离法
• 2.4 模态分离的意义
• 2.5 本章小结
• 第3章 两道数据模态分离提取频散曲线
• 3.1 引言
• 3.2 两道数据模态分离提取频散曲线原理
• 3.2.1 多重滤波法
• 3.2.2 基于S 变换的时变滤波法
• 3.2.3 两道数据模态分离提取频散曲线具体流程
• 3.3 对模拟数据提取频散曲线的验证
• 3.3.1 数据来源
• 3.3.2 对于模拟数据模态分离提取频散曲线
• 3.3.3 对模拟数据提取频散曲线结果的分析
• 3.4 提取最佳适用条件的探讨
• 3.5 对实测数据的提取
• 3.6 本章小结
• 第4章 两道法处理多道瑞雷波测试数据
• 4.1 引言
• 4.2 两道法处理多道瑞雷波测试数据方法I
• 4.2.1 基于滤波法处理
• 4.2.2 基于FT 分离法处理
• 4.3 两道法处理多道瑞雷波测试数据方法II
• 4.3.1 瑞雷波测试勘探理论
• 4.3.2 基于滤波法处理
• 4.3.3 基于FT 分离法
• 4.3.4 处理方法II 对反演的意义
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢