【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及频散分析，尤其涉及一种基于广义有限差分标量波不良地质频散分析方法。
技术介绍
1、隧道工程是交通基础设施建设的控制性工程，从设计、施工到运营维护，地质结构对于隧道全寿命周期的安全性具有关键性作用。特别是在隧道工程施工阶段，低下地质体构造复杂，存在尖灭、透镜体、溶洞等不良地质体，或者存在岩性横向变化时，地面所接收到的反射波信号较弱，对反射波法具有巨大的挑战；标量波，又叫电磁纵波、驻波、标量电气重力波，标量波既能传递信息，又能传递能量，并且无损，标量波在地质介质传播时会发生频散。
2、现有的对于地下不良地质体的研究，通常是采用相位移法，格林函数积分法来进行散射波数值模拟，是间接计算散射波场的正演模拟方法，但是这些该方法对于隧道施工过程中的不良地质的波场特征的识别精确度不高。
3、无网格算法是一种基于散点近似、用于求解偏微分方程问题的数值计算方法,剖分点随速度模型灵活变化,能有效避免虚假反射。不同于基于网格的传统数值计算方法,无网格法的计算框架是基于散点,即无网格法使用的基本单元是离散的场节点,场变量的近似函数是通过预定义的散点信息进行描述的。
4、近年来,无网格法在地球物理正演模拟中应用广泛,从电磁到地震勘探领域均能见到无网格正演模拟。
5、常规的有限差分法对复杂地形的处理存在诸多问题,其中最主要的是界面的网格化离散；通常对模拟区域做网格离散时网格步长都是固定的，这种离散方式会带来两个问题:一是固定网格步长可能导致真实速度界面与模型界面不重合,造成一次反射波旅行时不准确；
6、广义有限差分法也是一种离散方法，能够进行无网格数值离散，这种离散形式是在多元函数泰勒级数展开式的基础上，结合加权最小二乘法而形成的一种方法，主要的功能就是讲控制方程中的导数用另一种形式进行表述，完善了传统有限差分法中存在的不足，能够发挥出更多的功能。
7、因此，有必要提供一种基于广义有限差分标量波不良地质频散分析方法。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种基于广义有限差分标量波不良地质频散分析方法，通过基于广义有限差分法对标量波在不良地质中的频散进行分析，改进了传统有限差分法分析的不足，提高了分析的质量，有助于提高不良地质探测的效率和不良地质施工安全水平。
2、本专利技术提供了一种基于广义有限差分标量波不良地质频散分析方法，包括：
3、s1：基于不良地质的探测数据，设置观测台阵；
4、s2：利用布设在观测台阵上的检波器，获取观测数据；
5、s3：基于观测数据，利用广义有限差分法进行正演模拟，提取获得标量波在不良地质中的阶面频散曲线；
6、s4：分析阶面频散曲线，获得不良地质的速度界面特征数据。
7、进一步地，s1包括：
8、s101:基于时间域电磁法在不良地质中进行探测，获得探测数据，并根据探测数据确定待观测用探测点和钻孔位置；
9、s102:根据待观测用探测点和钻孔位置，设置若干个预设间距的探测点位，并在探测点位布设若干个观测台阵。
10、进一步地，s101包括：
11、s1011:根据时间域电磁法探测获得的历史探测数据，构建探测点数据解析信息库；探测点数据解析信息库用于根据历史探测数据，对探测点进行数据解析，获得若干项探测点的解析信息；
12、s1012:根据时间域电磁法探测获得的探测数据，利用探测点数据解析信息库进行解析，获得第一解析信息；
13、s1013:基于预设的神经网络预测模型，对第一解析信息进行第一预测，获得探测点选定概率值；第一预测用于针对探测点符合预设的选定条件的概率进行预测；若探测点选定概率值大于预设的概率值阈值，则将对应的探测点确定为待观测用探测点，并根据待观测用探测点，确定钻孔位置。
14、进一步地，s2包括：
15、s201:在观测台阵上布设地震检波器，并设置地震检波器的采样率和采样时间；
16、s202:根据采样率和采样时间，获取观测数据。
17、进一步地，s3包括：
18、s301:基于观测数据，获取若干个面波地震记录；
19、s302:利用广义有限差分法，获得面波地震记录的频散能量图；
20、s303：根据频散能量图，提取获得标量波的阶面波频散曲线。
21、进一步地，s302包括：
22、s3021:设置若干个用于构建标量波方程的方程参数；
23、s3022:根据方程参数构建标量波方程；
24、s3023:根据标量波方程的广义有限差分格式计算得到对应的标量波场值；
25、s3024:对标量波场值进行傅里叶反变换，得到时间域波场值，并根据时间域波场值，绘制频散能量图。
26、进一步地，s4包括：
27、s401：基于阶面频散曲线，获取标量波的横波速度剖面图；
28、s402：根据横波速度剖面图进行速度界面特征分析，获得不良地质的速度界面特征数据。
29、进一步地，s401包括：
30、s4011：基于阶面频散曲线，获取频散特征；
31、s4012：将频散特征与预设的基准频散特征进行对比，获得标量波的相速度与频率的分布关系；
32、s4013：基于分布关系，利用遗传算法反演获得单个探测点上的横波速度；
33、s4014：利用插值平滑算法，对横波速度进行处理，获得横波速度剖面图。
34、进一步地，s402包括：
35、s4021：基于阶面频散曲线，构建阶面频散曲线信息数据库；
36、s4022：基于速度界面特征数据，构建速度界面特征数据库；
37、s4023：基于知识图谱技术，将阶面频散曲线信息的关键词与速度界面特征设置为阶面频散曲线-速度界面特征知识图谱中的主体，并设置主体之间的关系；
38、s4024：基于ai检索程序，对阶面频散曲线信息数据库进行智能检索，获得若干个关键词；
39、s4025：根据关键词和阶面频散曲线-速度界面特征知识图谱，获得速度界面特征数据。
40、进一步地，还包括s5，根据速度界面特征数据，对不良地质施工过程进行安全风险分析，并根据分析结果，管理施工策略；具体步骤为：
41、s501：根据速度界面特征数据，提本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于广义有限差分标量波不良地质频散分析方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于广义有限差分标量波不良地质频散分析方法，其特征在于，S1包括：
3.根据权利要求2所述的一种基于广义有限差分标量波不良地质频散分析方法，其特征在于，S101包括：
4.根据权利要求2所述的一种基于广义有限差分标量波不良地质频散分析方法，其特征在于，S2包括：
5.根据权利要求1所述的一种基于广义有限差分标量波不良地质频散分析方法，其特征在于，S3包括：
6.根据权利要求5所述的一种基于广义有限差分标量波不良地质频散分析方法，其特征在于，S302包括：
7.根据权利要求1所述的一种基于广义有限差分标量波不良地质频散分析方法，其特征在于，S4包括：
8.根据权利要求7所述的一种基于广义有限差分标量波不良地质频散分析方法，其特征在于，S401包括：
9.根据权利要求7所述的一种基于广义有限差分标量波不良地质频散分析方法，其特征在于，S402包括：
10.根据权利要求1所述的一种
...【技术特征摘要】
1.一种基于广义有限差分标量波不良地质频散分析方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于广义有限差分标量波不良地质频散分析方法，其特征在于，s1包括：
3.根据权利要求2所述的一种基于广义有限差分标量波不良地质频散分析方法，其特征在于，s101包括：
4.根据权利要求2所述的一种基于广义有限差分标量波不良地质频散分析方法，其特征在于，s2包括：
5.根据权利要求1所述的一种基于广义有限差分标量波不良地质频散分析方法，其特征在于，s3包括：
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【专利技术属性】
技术研发人员：高军，张洪伟，杨立云，高源，赵鑫，王学营，谢春磊，周斌，薛惠玲，高宇馨，乔文庭，刘仍兵，李松真，陈更，齐永国，岳丹，王拥己，马鸣谷，柳丽萍，
申请(专利权)人：内蒙古自治区交通运输科学发展研究院，
类型：发明
国别省市：
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