专题二--面波勘探技术

预备知识：相关分析用途：①分析道间相似程度；②求取静校正时移量。（一）相关系数与相关函数设有两个地震道，其离散序列为，①相关系数定义：或归一化相关系数：)()(t、ytx}{}{nny、xNnnnxyyxNr11)0(NnnnNnnnxyyxyxr1221)(2)0(~若，表示x、y不相关；若，表示x、y密切相关，甚至一致；若，表示x、y负相关，甚至刚好相反。0)0(~xyr1)0(~xyr1)0(~xyr②互相关函数表示将移动值后与{yn}去求相关。若，使得达到最大值，表示x、y之间具有时移量τm。如此可以求取静校正量。NnnnxyyxNr11)(}{nxm)(mxyr（二）自相关、互相关和多道相关自相关：在时有最大值，且为偶函数。互相关：在τ=0时不一定有最大值，且也不一定为偶函数。NnnnxxxxNr11)(0NnnnxyyxNr11)(多道相关：设有多道记录则：亦可表示为：Mjtxj,,2,1),(,,11(0)1)ijNxxinjnijijnrrxxNM多（jiNnMjnjMjnjxxxxrrji112,12,])[()0(多（三）相关分析的应用1.求取道间时移量2.求取地震子波设地震记录为，子波函数为，反射系数序列为，则根据褶积模型有：设反射系数序列为随机序列，则有：)(*)()(trtwtx)(tx)(tw)(tr22)()()(fWCfXfRxx由此得到地震子波的振幅谱。然后，根据地震子波的相位延迟性质（最小相位、最大相位、零相位等），便可根据恢复出地震子波函数。（非零相位时，有Z变换法和同态法等）)(fW)(tw3.相关滤波对相邻道，在一定时窗内，采用不同时延找出相应的最大的互相关值，然后以互相关值乘以原地震数据输出，即实现了相干滤波。相干滤波主要是用来压制随机噪声或陡倾角的相干噪声。面波法与岩土工程勘察密切相关：岩土力学参数如：面波速度与地基承载力单位：kPa）的关系：表示沉降量s与承载板宽度b之比（s/b）为0.02时的地基承载力的标准值。4372.302.01405.1RVRRV02.0RSRVV面波勘探方法的基础面波的频散特征：频散：对于不同的频率成分，波在传播时表现出的传播速度不同。熟悉“相速度”、“群速度”概念。面波的勘探方法分类：方法①：频域观测的稳态法：利用仪器控制，每次只发射一个固定频率的谐波，并观察其传播速度的方法。这种方法成熟，但时间长、仪器笨重、效率低；方法②：时域观测的瞬态法：与常规方法的激发方式一样，一次激发出频率成分非常丰富的地震波，然后通过数据处理手段，获得不同频率的面波的传播速度的方法。这种方法的仪器轻便，且实施过程简单、快捷，效率高，缺点是不如稳态法直观。一、面波勘探原理、的频谱：若不考虑振幅因素，则：式中；所以：因此，只要求出相邻两道的相位差，即可求得相速度。其对应的波长：)(1)(12)()()(iVxieFeFFR1f2fdtetfFti)()(11dtetfFti)()(22()/()RxV)()(xVRffVRR/)(由于面波是在近地表约一个波长范围内长波的。由半波长理论，所测量的瑞雷波的平均速度可以认为是在1/2波长深度处介质的平均弹性性质。其勘探深度：可见，勘探深度与f有关。另：面波的勘探精度受影响，因主相位为，太大，可能使相邻道之间跨相位;太小，则效率低，甚至可能达不到勘探深度要求。经验表明：取fVHRR22xxRR～23/RV],[xx二、瞬态瑞雷波法资料采集激发：垂击、落重、爆炸。检波器：选择固有频率较低的检波器（保证勘探深度）尽可能采用垂直叠加，提高信噪比。三、资料处理频率滤波：采用零相位滤波器，注意合理的带宽。对直达波和折射波进行切除。计算相位差：自功率谱：互功率谱：可见：互功率谱的相位即为、的相位差。)()()(1111fFfFfS)()()(2222fFfFfS)]()([12122112)()()()()(ffiefFfFfFfFfS)(21fS2F1F原始波形：滤波后的波形：相干分析：为保证计算结果的正确性，对信噪比不等的各个频率成分应用相干分析。定义相干函数：要求采用的频率部分所对应的相位来计算面波速度：制作频散曲线:及曲线)()()()()(22112121fSfSfSfSfC)(2)(fxffVR8.0)(fCfVRHVR频散曲线：四、资料解释频散曲线解释：“之”字型异常对应地下弹性介质的分界面。将曲线转化为曲线：(１)平均速度随深度递增时，(２)平均速度随深度增加而降低时，HVRHVRi)/()(111,,,nnnnRnnRnRiHHHVHVV,1,1,1()/(//)RinnnnRnnRnVHHHVHVH6(76560)面波平均速度1:500-50-40-30-20-1001020304050-20-15-10-50-20-15-10-50解释成果（速度场）：