一种瑞雷面波相速度转换剪切波速度的计算方法技术

本发明专利技术的为一种瑞雷面波相速度转换剪切波速度的计算方法。它包括以下步骤：步骤1：波长拟合；根据测点的频散曲线，对波长

【技术实现步骤摘要】
一种瑞雷面波相速度转换剪切波速度的计算方法


[0001]本专利技术涉及地震勘探领域，特别涉及在面波勘探过程中瑞雷面波相速度转换剪切波速度的计算方法。

技术介绍

[0002]面波勘探有主动源和被动源(微动)两大类，无论哪种方式，得到的参数主要是面波的频散曲线，即面波在岩土层介质传播的相速度，工程应用中常用的是岩土层的剪切波速度。从面波相速度转换为地层的剪切波速度业内常用的有二种方法，1、反演方法，反演方法给出可能的地层参数包括剪切波速度、压缩波速度、厚度、密度等，通过理论正演计算，理论频散曲线与实测曲线的对比，得到最后拟合度最好的地层剪切波层速度，实现方式有遗传算法、模拟退火算法、邻域算法等；2、依据如下公式计算土层的视剪切波速度：
[0003][0004]式中：V
x,i
‑‑‑
视横波速度(m/s)；
[0005]V
r,i
‑‑‑
面波相速度(m/s)；
[0006]t
i
‑‑‑
周期(s)。
[0007]第一种反演方法需要的参数较多，ROBUST较弱，易产生多解性；第二种方法虽然能给出大致的速度变化趋势，但物理意义不明确。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提供一种瑞雷面波相速度转换剪切波速度的计算方法。
[0009]本专利技术的目的是这样实现的，一种瑞雷面波相速度转换剪切波速度的计算方法，它包括以下步骤：
[0010]步骤1：波长拟合
[0011]对测点的频散曲线，按瑞雷波长计算公式Vr/f和拟合公式WaveLength(m)＝af
b
，对波长
‑
相速度曲线进行拟合，拟合得到a、b值，进而计算得到每个频率的波长WaveLength
’
；其中，Vr为面波相速度(m/s)，f为频率(Hz)；
[0012]步骤2，系数分布
[0013]根据岩土层的泊松比分布区间，确定转换系数constant的分布方式；
[0014]步骤3：计算深度序列
[0015]根据步骤1拟合得到的波长WaveLength
’
序列和步骤2得到的对应的constant序列根据以下公式计算得到平均剪切波深度序列Depth_Vs；
[0016][0017]步骤4：根据设定的分层厚度Layer_depth_step对深度序列Depth_Vs进行等分，对Depth_Vs和面波相速度Vr进行分段三次Hermite插值(PCHIP)得到等厚度深度Depth_Vs_
new的面波相速度分布速度Vr_new；
[0018]步骤5：按以下公式计算各频散点的层间剪切波速Vsm，得到单个台站的各测量深度的层剪切波速分布数据；
[0019]面波相速度V
Rn
随H增大而减小时：
[0020][0021]面波相速度V
Rn
随H增大而增大时：
[0022][0023]式中：H
n
‑‑‑
第n点深度(m)
[0024]H
n
‑1‑‑‑
第n
‑
1点深度(m)
[0025]V
Rn
‑‑‑
第n点深度以上平均波速(m/s)
[0026]V
Rn
‑1‑‑‑
第n
‑
1点深度以上平均波速(m/s)
[0027]V
Sm
‑‑‑
H
n
‑
H
n
‑1深度间隔的层间剪切波速(m/s)。
[0028]本专利技术的优点在于：
[0029]1、基于面波传播椭圆路径的极化原理提供了一种面波相速度转换为剪切波速度的计算方法，无需复杂的反演过程，计算简便，物理意义明确。
[0030]2、单测点的剪切波速分层可用于场地类别土层划分，转换后多测点的剪切波速剖面图应用于土层划分、隧道围岩类别划分依据更充分，效果更好。
[0031]3、采用波长拟合方式，实现了频率与深度的一一对应关系，保证同一测点的频散曲线频率低的穿透深度要大些，在深度准确转换的同时保留了高阶波的信息，对于分层和横向不均匀体的解释有很大帮助；对于地勘领域采用面波勘探的成图和解译有重大创新。
附图说明
[0032]图1是本专利从面波相速度进行剪切波速转换的流程图；
[0033]图2是本专利单测点从面波相速度进行瑞雷波长拟合的速度波长图；
[0034]图3是本专利单测点频散曲线的层速度及转换的层间剪切波速深度图；
[0035]图4是本专利实施效果图。
具体实施方式
[0036]一种瑞雷面波相速度转换剪切波速度的计算方法，它包括以下步骤：
[0037]步骤1：波长拟合
[0038]对测点的频散曲线，按瑞雷波长计算公式Vr/f和拟合公式WaveLength(m)＝af
b
，其中Vr为面波相速度(m/s)，f为频率(Hz)，对波长
‑
相速度曲线进行拟合，拟合得到a、b值，进而计算得到每个频率的波长WaveLength
’
；
[0039]步骤2，系数分布
[0040]根据岩土层的泊松比分布区间，确定转换系数constant的分布方式；
[0041]步骤3：计算深度序列
[0042]根据面波相速度拟合得到的波长WaveLength
’
序列和上述计算得到的对应的
constant序列根据以下公式计算得到平均剪切波深度序列Depth_Vs；
[0043][0044]步骤4：根据设定的分层厚度Layer_depth_step对深度序列Depth_Vs进行等分，对Depth_Vs和面波相速度Vr进行分段三次Hermite插值(PCHIP)得到等厚度深度Depth_Vs_new的面波相速度分布速度Vr_new；
[0045]步骤5：按以下公式计算各频散点的层间剪切波速Vsm，得到单个台站的各测量深度的层剪切波速分布数据；
[0046]面波相速度V
Rn
随H增大而减小时：
[0047][0048]面波相速度V
Rn
随H增大而增大时：
[0049][0050]式中：H
n
‑‑‑
第n点深度(m)
[0051]H
n
‑1‑‑‑
第n
‑
1点深度(m)
[0052]V
Rn
‑‑‑
第n点深度以上平均波速(m/s)
[0053]V
Rn
‑1‑‑‑
第n
‑
1点深度以上平均波速(m/s)
[0054]V
Sm
‑‑‑
H
n
‑
H
n...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种瑞雷面波相速度转换剪切波速度的计算方法，其特征在于，它包括以下步骤：步骤1：波长拟合对测点的频散曲线，按瑞雷波长计算公式Vr/f和拟合公式WaveLength(m)＝af
b
，对波长
‑
相速度曲线进行拟合，拟合得到a、b值，进而计算得到每个频率的波长WaveLength
’
；其中，Vr为面波相速度，f为频率；步骤2，系数分布根据岩土层的泊松比分布区间，确定转换系数constant的分布方式；步骤3：计算深度序列根据步骤1拟合得到的波长WaveLength
’
序列和步骤2得到的对应的constant序列根据以下公式计算得到平均剪切波深度序列Depth_Vs；步骤4：根据设定的分层厚度Layer_depth_step对深度序列Depth_Vs进行等分，对Depth_Vs和面波相速度Vr进行分段三次Hermite插值(PCHIP)得到等厚度深度Depth_Vs_new的面波相速度分布速度Vr_new；步骤5：按以下公式计算各频散点的层间剪切波速Vsm，得到单个台站的各测量深度的层剪切波速分布数据；面波相速度V
Rn
随H增大而减小时：面波相速度V
Rn
随H增大而增大时：式中：H
n
‑‑‑
第n点深度(m)H
n
‑1‑‑‑
第n
‑
1点深度(m)V
Rn
‑‑‑
第n点深度以上平均波速(m/s)V
Rn
‑1‑‑‑
第n
‑
1点深度以上平均波速(m/s)V
Sm
‑‑‑
H
n
‑
H
n
‑1深度间隔的层间剪切波速(m/s)。2.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宏岳，周晓，郑金伙，岳子冲，黄佳坤，牟新刚，易爱华，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：