一种基于微动信号的地下横波速度分布的推测方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于微动信号的地下横波速度分布的推测方法，所述方法包括：通过检波器采集待探测区域的微动信号，从所述微动信号中提取瑞利面波的频散曲线；以及利用单点H/V谱比法计算所述微动信号的H/V曲线；根据联合反演目标函数对所述频散曲线和所述H/V曲线进行联合反演，以推测所述待探测区域的地下横波速度分布。能够有效提高物探外业效率以及解译成果精度，以实现低成本、易实施、高精度的探测地下空间结构。地下空间结构。地下空间结构。

【技术实现步骤摘要】
一种基于微动信号的地下横波速度分布的推测方法和装置


[0001]本专利技术涉及地下空间勘探
，尤其涉及一种基于微动信号的地下横波速度分布的推测方法和装置。

技术介绍

[0002]地球表层即使没有发生地震，其上的每一点、每一个物体每时每刻都在以微小的幅度振动着，这种振动叫做微动。一般情况下，微动的振动幅度很小，介于10
‑4‑
10
‑3mm之间，一般情况下人类是感受不到的。微动主要由两种因素引起的，一种是人类的日常活动，比如工程施工、交通、机器运转等；另一种是自然因素，比如刮风、下雨、潮汐等。由于人类活动和自然现象在时间和空间上一直是随机的、无规律的变化的，因此微动信号也是无规律的变化的。微动信号的振源是复杂的，微动信号是周围各种振源产生的各个方向的一系列的波的叠加，其中包含着来自地下振源的信息、波的传播路径和地下地质结构信息。当地下震源足够远时，微动信号的主要成分可以认为是面波。通过研究面波的频散特性可以知道地下地质结构，因此微动勘探主要是研究微动信号中的面波。
[0003]由于工程场地的横波速度在场地动力学评价、土层地震反应分析、定量评价场地条件、划分地层结构等方面是一个非常重要的参数，因此获取工程场地的横波速度结构对于工程勘察非常重要。传统的人工源面波勘探方法在深部的能量小、易对场地周围环境造成影响。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足提供一种基于微动信号的地下横波速度分布的推测方法和装置，能够有效提高物探外业效率以及解译成果精度，以实现低成本、易实施、高精度的探测地下空间结构。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供一种基于微动信号的地下横波速度分布的推测方法，所述方法包括：
[0006]通过检波器采集待探测区域的微动信号，从所述微动信号中提取瑞利面波的频散曲线；以及
[0007]利用单点H/V谱比法计算所述微动信号的H/V曲线；
[0008]根据联合反演目标函数对所述频散曲线和所述H/V曲线进行联合反演，以推测所述待探测区域的地下横波速度分布。
[0009]优选的，所述通过检波器采集待探测区域的微动信号，从所述微动信号中提取瑞利面波的频散曲线的步骤包括：
[0010]采用基于ESPAC法的直线型台阵方式将多个所述检波器在所述待探测区域按预设线路进行布设以采集所述微动信号；
[0011]对各个台阵中不同检波距进行分组后并基于SPAC法进行对所述微动信号进行处理，得到多个所述检波器排列长度所对应剖面的频散曲线。
[0012]优选的，所述对各个台阵中不同检波距进行分组后并基于SPAC法进行对所述微动信号进行处理，得到多个所述检波器排列长度所对应剖面的频散曲线的步骤包括：
[0013]利用傅里叶变换计算每个台站的所述微动信号的自功率谱以及两两台站之间的互功率谱，以计算每两两台站之间的自相关系数；
[0014]将所述自相关系数与第一类标准零阶Bessel函数做拟合，得到频散曲线。
[0015]优选的，所述利用单点H/V谱比法计算所述微动信号的H/V曲线的步骤包括：
[0016]确定土石分界面深度H和H/V曲线的峰值频率f0之间的幂函数关系为基于所述幂函数关系确定所述待探测区域的土石分界面深度，其中，a、b为常数。
[0017]优选的，所述联合反演目标函数包括利用Occam算法和广义最小二乘算法构建所述联合反演目标函数。
[0018]为实现上述目的，本专利技术还提供一种基于微动信号的地下横波速度分布的推测装置，所述装置包括：
[0019]采集单元，用于通过检波器采集待探测区域的微动信号，从所述微动信号中提取瑞利面波的频散曲线；以及
[0020]计算单元，用于利用单点H/V谱比法计算所述微动信号的H/V曲线；
[0021]推测单元，用于根据联合反演目标函数对所述频散曲线和所述H/V曲线进行联合反演，以推测所述待探测区域的地下横波速度分布。
[0022]优选的，所述采集单元，包括：
[0023]布设单元，用于采用基于ESPAC法的直线型台阵方式将多个所述检波器在所述待探测区域按预设线路进行布设以采集所述微动信号；
[0024]处理单元，用于对各个台阵中不同检波距进行分组后并基于SPAC法进行对所述微动信号进行处理，得到多个所述检波器排列长度所对应剖面的频散曲线。
[0025]优选的，所述处理单元，进一步用于：
[0026]利用傅里叶变换计算每个台站的所述微动信号的自功率谱以及两两台站之间的互功率谱，以计算每两两台站之间的自相关系数；
[0027]将所述自相关系数与第一类标准零阶Bessel函数做拟合，得到频散曲线。
[0028]优选的，所述计算单元，进一步用于：
[0029]确定土石分界面深度H和H/V曲线的峰值频率f0之间的幂函数关系为基于所述幂函数关系确定所述待探测区域的土石分界面深度，其中，a、b为常数。
[0030]优选的，所述联合反演目标函数包括利用Occam算法和广义最小二乘算法构建所述联合反演目标函数。
[0031]本专利技术的有益效果：
[0032]以上方案，基于微动技术在探测地下空间结构，获知岩土层的基本构成实现了低成本、易实施、高精度等优点，能够高效的利用H/V谱比法获得H/V曲线的峰值频率，进一步划分地层、确定基岩面，有效提高物探外业效率以及解译成果精度。
[0033]以上方案，采用基于ESPAC法的直线型台阵方式进行布设，克服了SPAC法台阵布设和场地(传统的SPAC法只能用圆形台阵布测且要求场地比较宽阔平坦)受限的缺点，大大提高外业效率，台阵布设方式简单、由面带点，大大提高横向分辨率和解译深度。
附图说明
[0034]图1为本专利技术实施例提供的一种基于微动信号的地下横波速度分布的推测方法的流程示意图。
[0035]图2为本专利技术一实施例提供的一种基于微动信号的地下横波速度分布的推测装置的结构示意图。
[0036]本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0037]为使本专利技术实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施方式中的附图，对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本专利技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。
[0038]以下结合实施例详细阐述本专利技术的内容。
[0039]参照图1所示为本专利技术实施例提供的一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于微动信号的地下横波速度分布的推测方法，其特征在于，所述方法包括：通过检波器采集待探测区域的微动信号，从所述微动信号中提取瑞利面波的频散曲线；以及利用单点H/V谱比法计算所述微动信号的H/V曲线；根据联合反演目标函数对所述频散曲线和所述H/V曲线进行联合反演，以推测所述待探测区域的地下横波速度分布。2.根据权利要求1所述的一种基于微动信号的地下横波速度分布的推测方法，其特征在于，所述通过检波器采集待探测区域的微动信号，从所述微动信号中提取瑞利面波的频散曲线的步骤包括：采用基于ESPAC法的直线型台阵方式将多个所述检波器在所述待探测区域按预设线路进行布设以采集所述微动信号；对各个台阵中不同检波距进行分组后并基于SPAC法进行对所述微动信号进行处理，得到多个所述检波器排列长度所对应剖面的频散曲线。3.根据权利要求2所述的一种基于微动信号的地下横波速度分布的推测方法，其特征在于，所述对各个台阵中不同检波距进行分组后并基于SPAC法进行对所述微动信号进行处理，得到多个所述检波器排列长度所对应剖面的频散曲线的步骤包括：利用傅里叶变换计算每个台站的所述微动信号的自功率谱以及两两台站之间的互功率谱，以计算每两两台站之间的自相关系数；将所述自相关系数与第一类标准零阶Bessel函数做拟合，得到频散曲线。4.根据权利要求1所述的一种基于微动信号的地下横波速度分布的推测方法，其特征在于，所述利用单点H/V谱比法计算所述微动信号的H/V曲线的步骤包括：确定土石分界面深度H和H/V曲线的峰值频率f0之间的幂函数关系为基于所述幂函数关系确定所述待探测区域的土石分界面深度，其中，a、b为常数。5.根据权利要求1所述的一种基于微动信号的地下横波速度分布的推测方法，其特征在于，所述联合反演目标函数包括利...

【专利技术属性】
技术研发人员：余海强，林琛，徐成光，杜永，傅庆凯，黄镳，郑晔，范景文，朱通，
申请(专利权)人：福建省交通规划设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：