井间地震层析成像研究及其在隐伏岩溶勘察中的应用

论文摘要

在岩溶发育地区进行高速公路建设,需要准确的勘察岩溶发育情况以指导施工。井间地震层析成像技术,是利用地震波探测钻孔间地质体介质分布的一种地球物理勘探方法,它能够提供被探测地质体的高分辨图像。LT工法与SIRT法相结合是目前使用较广的一种速度层析成像算法,由于井间旅行时层析成像是一个由一系列迭代的线性化步骤求解的非线性反演问题,这个问题通常是不适定的。为达到较好的反演效果,我们可以从两个方面入手：给一个较好的初始模型；其次给与-个较好的残差分配方法。我们井中测量的初至时间应当是与井间实际慢度场有关的,那么充分利用初至时间应该可以得到一个比较好的初始模型；SIRT的方法求网格的修正值时,是对经过该网格的所有射线的修正值取平均来得到的,这样的平均分配残差的方式从数学的角度来说使得这个方法容易收敛,但是平均的方法往往容易出现的问题是掩盖了细节问题,因为实际上每条射线受同一个网格的影响是不同的,反过来说每条射线的修正值实际上不应当平均的分配给每个网格。通过数值实验表明,本文提出的改进算法效果要优于原始算法,改进算法中的阈值α、放大倍数ε、权重系数β1的不同取值对成像结果有较大影响,一般的在模型较复杂时阈值要取值相对较大,放大倍数取值相对较小,权重系数也要取值相对较小。将本文提出的算法用于大浏高速建设中古港互通的桥基勘查中,取得了较好的效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 研究的主要内容
• 第二章 井间层析成像技术的原理
• 2.1 地震波传播的原理
• 2.2 层析成像的原理
• 2.2.1 Radon变换
• 2.2.2 地震CT理论
• 2.3 井间地震CT观测系统
• 2.3.1 井间地震方法的设备
• 2.3.2 数据采集方法
• 2.4 井间地震CT数据处理
• 2.4.1 初至拾取
• 2.4.2 射线追踪方法
• 2.4.3 旅行时层析成像反演算法
• 第三章 改进的层析成像算法
• 3.1 改进初始模型
• 3.2 改进的残差分配方法
• 3.3 数值模拟
• 3.3.1 改进算法的流程
• 3.3.2 数值实验
• 第四章 工程实例
• 4.1 场地工程地质情况
• 4.2 探测方法
• 4.2.1 探测仪器
• 4.2.2 测点布置
• 4.2.3 数据处理
• 4.2.4 物探结论
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介及攻读硕士学位期间主要的研究成果