天然源面波勘察方法介绍
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实验四地震勘探实验(面波法)一、实验原理瑞雷面波法用于勘探,与以往的弹性波法(反射波法和折射波法)差别在于:它应用的不是纵波和横波,而是以前反射波法和折射波法视为干扰的面波。
其原理是:面波具有频散的特性,其传播的相速度随频率的改变而改变。
这种频散特性可以反映地下介质的特性。
瑞雷面波的特点:瑞雷面波速度低、瑞雷面波在介质中泊松比在0.4~0.5范围内,面波速度与横波速度关系基本接近、瑞雷面波对地层的分辨能力,决定于频率,频率高则分辨能力强。
上图为72道的面波采集记录:震源在左上角,同一震源下的直达波、折射波、反射波和面波遵循各自的传播规律,分布在不同的区域。
其中面波传播的特征:近震源处发育、震幅大、传播速度低。
上图为实际勘探过程中采集得到的面波记录:以近震源、小道距、长采样、宽频率激发、低频率接收。
工程检测方面的应用实例:上图采集地点为:云南某高速公路的路基检测,检测深度为4米。
由图中的“频散曲线”分层可以看出:每层的厚度约在0.3米-0.5米。
填筑路基施工是分层进行,松散料经过压实,达到压实度后再进行下一层的填料。
图中频散曲线的拐点清晰,分析的层厚度在0.35米-0.5米之间。
二、实验目的1.了解面波法的原理;2.了解面波法工作布置及观测方法;3.掌握面波法数据采集、处理和解释,熟练操作相关软件。
三、实验仪器SWS型多波列数字图像工程勘察与工程检测仪。
该系统由主机、多芯电缆、检波器、触发器、震源(大锤或炸药)、铁板、直流电源、直流电源线以及数据采集、处理和解释软件等组成。
四、实验步骤1.在工区布设测线在工区布设测线,原则:由南向北、由西向东测线号与测点号依次增大。
使用皮尺标注检波器位置与激发点位置。
2.连接仪器的各个部分将主机、电源、多芯电缆、检波器、大锤、触发器按正确的方式一一连接起来。
注意:各接口均使用“防呆”设计,电缆插头与对应的插槽才能连接,电缆插头与非对应的插槽不能连接。
禁止暴力插拔各插头、插槽,以防仪器损坏。
天然源面波在地下结构探测中的研究进展张广成;付俊东;刘建民;夏暖;刘军【摘要】面波具有传播速度随着周期变化而变化的频散特征,因此,可以应用于地下不同深度结构的探测中.天然源面波由于无需人工激发,采集较为方便.在地球近地表与深部结构探测中,由于地球的不可入性,地震面波信号携带的地球内部结构信息显得尤为重要,通过分析其频散特征为我们探测地球的奥秘提供了重要手段.本文总结了面波层析成像的流程以及在深部结构探测、工程勘查中的应用,并指出了存在的问题以及发展方向.【期刊名称】《四川建材》【年(卷),期】2017(043)010【总页数】2页(P174-175)【关键词】面波;频散曲线;地下结构探测【作者】张广成;付俊东;刘建民;夏暖;刘军【作者单位】山东省地震局,山东济南 250014;山东省地震局,山东济南 250014;山东省地震局,山东济南 250014;山东省地震局,山东济南 250014;山东省地震局,山东济南 250014【正文语种】中文【中图分类】P631.4振动产生后,在弹性界面上会形成反射波、透射波和折射波,在立体空间内,三种波随着时间的推移,在整个空间的介质内传播,这些波统称为体波。
跟体波不同,在弹性界面附近还有一类波动,其能量主要分布在界面附近,且随着距离自由地表距离的增大其振动幅度迅速衰减,即其引起的质点振动只受控在自由表面附近,通常称这种波为面波[1]。
面波速度要比体波小,但周期比体波长。
面波主要分为瑞雷波(Rayleigh Wave)和勒夫波(Love Wave),其中,瑞雷波在振动波列中振幅最显著,能量最强且频率最低,容易识别和测量。
因此,面波勘探中一般多采用瑞雷面波。
通过分析天然源面波的频散特征,可以推演不同深度内介质的速度结构变化。
依据研究目的,天然源面波可以应用于地球深部结构的探测以及浅部工程勘探中。
本文将从面波成像的基本原理出发,总结了天然源面波的在深部结构探测以及工程勘查中的应用。
天然源面波勘探技术在工程中的应用研究毋光荣;余凯;马若龙【摘要】介绍了天然源面波勘探发展的历史,技术特点以及几种数据处理方法,讨论了2.5Hz检波器在天然源面波勘探中各个阵型(采用三角型、L型两种)以及不同排列边长(三角型不同边长、L型不同边长)与勘探深度之间关系,并通过分析各种阵型在同等条件下所采集的信号,对比各个信号的分析结果,得出在天然源面波勘探中使用2.5Hz检波器的最佳阵型.【期刊名称】《工程地球物理学报》【年(卷),期】2013(010)003【总页数】7页(P279-285)【关键词】天然源面波;空间自相关法;频率-波数法;浅层地震勘探;数据处理【作者】毋光荣;余凯;马若龙【作者单位】黄河勘测规划设计有限公司,河南郑州450003;黄河勘测规划设计有限公司,河南郑州450003;黄河勘测规划设计有限公司,河南郑州450003【正文语种】中文【中图分类】P6311 引言目前,在美洲、欧洲和日本等国家和地区,被动源面波勘探在无损检测和场地评价中的应用日益广泛。
在世界上不同的地区和国家,被动源面波有着不同的名称,在美洲,称为被动源面波(passive surface wave);在日本称为微动(microtremor);而在欧洲则是环境随机振动(ambientvibration);在我国,有时又称天然源。
尽管名称各异,但实质相同[1]。
早在20世纪50年代,国外就有人开始研究天然源面波勘探技术了,Aki和Capon分别在1957年和1969年用空间自相关法(SPAC法)和频率-波数法(F-K法),从天然源信号中提取了面波,并求出面波频散曲线。
之后,人们开始把微动(即天然源)与实际应用联系起来[2]。
20世纪80年代末90年代初,天然源勘探技术由王振东等首次介绍到中国。
1992年北京市地质勘察技术院首次在北京进行了一次目的层深达2400m的微动勘查试验并获得成功。
近年来,天然源勘探方法在国内也逐渐得到应用。
摘要在天然地震中瑞雷波是一种具有危害性较大的地震波,在人工地震勘探中面波也是一种干扰波。
但在工程勘探中将面波视为有效波,并且在层状介质中,面波具有频散的特性,由此特性将面波用于工程勘探中。
本次主要是勘察路基的承载力,由于前期的实验发现工区的刚度系数较小,广泛分布软土,所以引用GDS表面波测试系统(The GDS Continuous Surface Wave System,简称GDS)用稳态面波法寻找软土。
本文将从瑞雷面波理论以及GDS连续表面波测试系统着手,介绍它的在工程中的工作,即先将野外采集到的信号转换成相位,在处理时调节相位差,然后利用处理软件,根据频散特性生成深度-剪切波速度曲线。
并结合本次在武广线的实习过程探讨仪器使用情况、测线布置、施测、资料的处理及解释等问题。
关键词: GDS连续表面波测试系统瑞雷波稳态面波相位相位差层速度道间距频散曲线剪切波速度波长刚度深度目录第1章序言1.1论文研究的目的和意义1.2研究与应用现状第2章:瑞雷面波的基本理论2.1:瑞雷波的传播特征2.1.1:物体的弹性与弹性波2.1.2瑞雷面波的形成和定义2.1.3 弹性波波动方程2.1.4均匀半空间介质瑞雷面波传播2.2层状介质中的瑞雷面波2.2.1固体-弹性半空间二层介质中的瑞雷面波2.2.2面波速度、厚度频散曲线的一般绘制方法第3章:稳态面波3.1:瑞雷波勘探原理3.2:野外工作方法及仪器配置3.2.1工作布置3.2.2:GDS连续表面系统简介及布置3.2.3野外工作3.3 GDS连续表面波测试系统资料处理3.3.1系统内部自身在采集过程中对采集数据的初步处理3.3.2室内利用随仪器配置的软件对采集的野外数据进行处理3.4 GDS连续表面波测试系统资料解释3.4.1解释原则3.4.2、解释结果第4章结论及建议4.1结论4.2建议致谢参考文献第1章序言1.1论文研究的目的和意义1.1.1论文研究的目的随着社会的大发展,交通枢纽压力越来越重,国家大力发展铁道建设铁道部决定第三次提速,将客运线和货运线分开。
微动勘探在城市建筑场地勘察中的应用摘要:受人文干扰、地面硬化、建筑物密集等环境因素的影响,传统的物探方法在城市地质勘探中很难采集到高质量的物探数据。
微动勘探作为一种基于天然源的面波勘探方法,能够将人类的日常活动,包括各种机械振动,道路交通等作为有效信号源,具有快捷,低成本,不破坏环境等特点,在城市地质勘探中应用越来越广泛。
本文以成都某房建工程地质勘察项目为例,开展了微动勘探的试验研究工作,试验结果表明微动勘探在城市地质勘探中效果较好。
关键词:城市地质勘察、微动勘探、SPAC法1 微动勘探技术原理微动信号属于天然源信号,主要源于两个方面,一是人类的日常活动,包括各种机械振动,道路交通等,二是各种自然现象,包括海浪对海岸的撞击、河水的流动、风、雨、气压的变化等。
微动是由体波(P波和S波)和面波-瑞雷波和勒夫波组成的复杂振动,并且面波的能量占信号总能量的70%以上。
所以,常常利用微动中的面波信息研究地下横波速度结构,而实际应用中常利用微动信号中的瑞雷波。
微动信号的振幅和形态随着时间和空间的变化而发生变化。
但在一定的时空范围内具有统计稳定性,可用时间和空间上的平稳随机过程加以描述。
微动勘探方法就是以平稳随机过程理论为依据,从微动信号中提取面波的频散曲线,通过对频散曲线的反演,得到地下横波速度结构。
2微动勘探的技术特点微动勘探技术的优势主要体现在有效性和便捷性上1.微动勘探是利用自然界和人类活动所产生的震动,并从中获取面波的频散特性以推断地下速度结构,从而有效地利用了环境噪声,减少了人工震源所带来的不便,这使得微动勘探技术非常适合应用于城市的复杂环境,市区繁忙的交通不仅不影响观测,还为浅层微动勘探提供了丰富的高频信号源。
2.微动勘探不需要人工激发的震源,对周围环境不产生任何影响,仅需在测试时采取较短时间的交通管控,有利生态环境保护。
3.如果采用分布式数字地震仪布设台阵时不受场地限制。
4.由面波频散曲线推断地层横波速度结构,由于速度小,分辨率更高。
天然源面波法及地震映像法在勘察中的运用发布时间:2022-01-04T06:30:40.012Z 来源:《新型城镇化》2021年23期作者:陈远鑫[导读] 针对天然源面波法与地震映像法在采空区勘察中的应用现状,进行全面分析,并介绍了采空区勘察中综合运用天然源面波法及地震映像法的重要性,提高采空区土地资源的利用率,减少勘察误差的产生等。
贺州市勘察测绘研究院有限公司广西梧州 543000摘要:针对天然源面波法与地震映像法在采空区勘察中的应用现状,进行全面分析,并介绍了采空区勘察中综合运用天然源面波法及地震映像法的重要性,提高采空区土地资源的利用率,减少勘察误差的产生等。
天然源面波法的特点为对场地条件要求较低,探测深度较大等,地震映像法的特点为测线布置方式比较灵活,工作效率高等,并提出天然源面波法及地震映像法在采空区勘察中的综合运用要点,望可给相关工作人员提供良好帮助与借鉴。
关键词:天然源面波法;地震映像法;采空区;勘察1 基本原理1.1天然源面波法天然源面波法也称微动地脉动法,是利用自然界背景地震波动噪声信号,从中提取面波频散信息来探测地下结构的一种方法。
天然源面波与面波一样,由面波和体波信号组合而成,其中面波信号占能量的比重较大。
与人工源面波法相比,天然源面波法对场地条件要求低,探测深度大5.6。
天然源面波法通过反演可以获得地下横波速度剖面,能比较直观地反映地下岩性的横纵方向速度变化。
采空区与周围岩土体相比属于低速体,采用天然源面波技术可在人文干扰较大的区域准确探查采空区的分布。
天然源面波法利用预先选定的工作台阵(F-K法或SPAC法),采集来自地下的微动信号,从中提取出面波信息,获得面波频散曲线,获取目标区域的地下S波速度结构信息。
①F-K法台阵的特点:台阵布设灵活方便,能够判断能量的主要来源方向,对面波信息中的基阶和高阶区分能力强;但F-K法在低频部分的频点少,分辨能力较弱。
②SPAC法台阵的特点:有效波长比F-K法大,同样半径的观测台阵,SPAC法可获得更深的地下结构信息。
堤坝隐患的天然源面波成像研究诸如空洞、软弱层、渗漏、裂缝等病害严重威胁堤坝的安全,因此,堤坝隐患的探测具有重要的现实意义。
当前应用到堤坝隐患探测的物理方法主要有直流电法、电磁法、弹性波法、放射性法和流场法等,而这些方法都是有源的,或者向地下供电,或者发射电磁波,或者产生地震波。
而微动探测是无源的,它利用地球表面无时不刻存在的微弱震动,从里边提取面波信息,通过对面波频散曲线进一步反演,可以获得地下介质速度结构。
通过隐患原型的微动探测试验,表明微动探测技术可以解决部分类似的隐患探测问题,通过长江大堤上的实际应用,微动探测取得了较好的效果。
标签:天然源面波堤坝隐患模型试验长江大堤0引言我国现有大中型水库8万余座,江河湖泊堤防26万公里,这些堤防及水库在国民经济及社会发展中产生了巨大的效益。
但是随着时间的流逝以及突发自然灾害(如地震、洪水、火山爆发等)的破坏,这些水利设施存在的各种隐患严重威胁堤坝的安全。
目前迫切需要更多、更有效、更快捷的隐患探测手段,为堤坝的日常维护和防汛抢险工作提供指导。
在堤坝隐患探测技术方面,国际上,荷兰做过大量工作,但是多停留在室内模型计算试验方面,而且是针对海防工程的。
我国应用堤坝隐患探测的地球物理勘探手段包含电法、电磁法、弹性波法、放射性法和流场法等,已探测各类堤防2000Km,水库渗漏100余座,取得了一定的成果。
电法类主要是电阻率法探测技术,其中的高密度电法应用较广,国内最早开展堤防隐患探测技术研究的是山东省水利科学研究所,1985年研制出ZDT—1型探测仪,1986年曾获得水利部科技进步2等奖,1990年,九江市水利科学研究所的邓习珠等研制出TTY-1型便携式智能堤坝探测仪,利用电测深探测蚁穴洞穴,取得了一定的效果,1990年,徐广富提出了利用自然电场法探测堤防渗漏入口的设想,但未实施。
1993年,刘康和等应用K剖面法探测堤坝的隐患。
黄河委员会承担了国家“八五”重点科技攻关课题“堤防隐患探测技术研究”,历时3年,取得了丰硕的成果,其ZDT—1型智能堤坝隐患探测仪,曾在1998年长江流域大洪水中探测汛期隐患立下战功,其HGH-III分布式高密度电阻率法又将隐患探测技术推进一步。
微动技术在工程地质勘查中的应用摘要:地质雷达、浅震、高密度、瞬变等常规物探技术在浅部勘探中应用良好,却难以满足中深部勘探的需求。
而可控源音频大地电磁法、地震、磁法、重力等为深部勘探中常用的手段,也存在一些缺陷,例如电磁法存在电磁干扰、重力在深部不能满足高精度探测需求、地震需要强大震源危险且成本高昂等等,所以新的物探手段——微动勘探技术,成了目前地勘行业研究、应用的热点。
微动勘探技术采集天然源信号,不受电磁干扰、绿色环保,分辨率高、探测范围大、经济高效,在城镇等人口密集区有着传统物探手段不可比拟的优势。
本文以当地地质环境数据为基础,详细阐述了微动技术在地质勘查中的运用。
关键词:微动技术;工程;地质勘查引言“微动勘探技术”也称为“天然源面波勘探技术”,是一项较新的地球物理勘探新技术,虽名称不同,但本质相同。
在地球表面,无论何时何地都存在一种天然的微弱振动,如自然现象和人类活动,这是一种由体波和面波组成的复杂振动,面波的能量占信号总能量的70%以上,振动信号的振幅和形态随时空变化而发生变化,但在一定时空范围内具有统计稳定性,可用时间和空间上的平稳随机过程描述,这些振动信号为微动提供了震源。
微动勘探无需人工震源,具有精度高、抗干扰能力强、操作简单、实施速度快、经济、环保等特点,近年来逐步应用于矿产勘查、地下空间勘察、灾害勘察、工程勘察及工程检测等领域。
但到目前为止,关于微动勘探技术在工程地质勘察领域系统研究及推广应用仍较少,前人研究大都较为零散和单一,未形成完整的方法体系。
1微动探测勘察利用微动探测技术进行煤矿采空区的勘察,使用仪器为GT-MST微动测试仪。
GT-MST微动测试仪的标准配置具体为:10台GT-MST基站,含电源适配器、网线等;10只检波器,频率可选;Lora天线、GPS天线、WiFi天线;1个U盘,含采集软件;1台笔记本电脑;1台工业AP;1套处理软件。
该微动测试仪采用无线节点式基站,可据勘察需求拓展基站数量;具备高精度外置GPS,记录子基站点位,一键生成平面位置分布图;具备本地对时、GPS对时2种时间同步模式;具备24位高性能AD,可实现各通道同步采样;可以无线操控,界面友好,设备轻便,仪器功耗低,连续工作时间大于12h;可以实现工业级AP通信,户外可满足半径100m无线传输;可选配单分量或三分量微动检波器;具有离线数据存储模式,可满足连续12h的数据存储。
主动源和被动源面波浅勘方法综述一、本文概述《主动源和被动源面波浅勘方法综述》一文旨在系统性地阐述与对比两种广泛应用在地球物理勘探中的面波探测技术——主动源面波法与被动源面波法。
该综述旨在为地质工程师、地球物理学家以及相关领域的科研人员提供一个全面理解这两种方法基本原理、适用条件、技术优势与局限性的平台,以便在实际工程勘察与科研项目中做出更为科学、合理的选择。
文章首先从理论层面解析主动源面波法与被动源面波法的核心概念。
主动源面波法,顾名思义,依赖于人工激发的地震信号作为探测手段,通常采用可控震源如气爆、锤击或振动台等设备产生低频地震波,这些波在地表传播过程中激发面波,通过接收并分析回传的面波信号来获取地下介质的剪切波速度结构信息。
而被动源面波法则是利用自然存在的微振动或背景噪声(如风、海浪、交通振动等)作为激发源,通过高灵敏度的地震仪记录这些振动在地表产生的面波,并运用相应的信号处理技术提取有用信息,同样用于反演地下介质的力学特性。
本文将详细探讨两种面波方法的应用场景与适用条件。
主动源面波法由于其可控性强、数据信噪比高,尤其适用于地质构造复杂、需要较高分辨率探测的地区,如城市地下空间探测、矿山地质勘查、大型工程场地评估等。
相比之下,被动源面波法以其无需人工激发、无干扰、连续监测的特点,在环境敏感区域、不宜进行人工震源操作的场所(如历史建筑附近、城市中心等)以及长期监测项目(如地壳稳定性监测、地震预警研究等)中展现出独特优势。
文中还将深入剖析两种方法的技术细节,包括数据采集策略、信号处理流程、面波频散曲线的提取与反演算法等。
针对主动源面波法,将讨论震源类型选择、激发参数优化、接收阵列设计以及多分量数据的联合处理等问题对于被动源面波法,则会关注噪声源特性分析、长时序数据的去噪与平均化处理、基于互相关函数或小波分析的面波提取技术等。
本文还将对两种方法的实际应用效果进行对比,通过列举典型工程案例,展示它们在解决特定地质问题时的效能差异与互补性。
面波勘探在工程勘察中的应用刘艳秋;徐洪苗;王小勇;彭青阳;胡俊杰【摘要】面波勘探作为一种地球物理勘探方法,具有方便、快捷、经济、分辨率高、抗干扰能力强等特点.面波勘探可分为两大类:天然源面波勘探与人工源面波勘探.人工源面波法对浅部地层分辨率较高,但受激发能量限制勘探深度有限,微动勘探深度大,但浅部存有勘探盲区,采用瞬态面波法与微动联合勘探,可以兼顾浅层分辨率和探测深度.本文介绍了面波勘探的原理、野外装置.本文分别介绍了人工源面波勘探、天然源面波勘探在岩溶勘察中的应用及人工源与天然源面波联合勘探在地层划分中的应用实例,充分说明了面波勘探在工程勘察中的有效性.【期刊名称】《安徽地质》【年(卷),期】2019(029)001【总页数】5页(P40-44)【关键词】人工源面波勘探;天然源面波勘探;岩溶勘察;地层划分【作者】刘艳秋;徐洪苗;王小勇;彭青阳;胡俊杰【作者单位】安徽工程勘察院, 安徽合肥230011;安徽工程勘察院, 安徽合肥230011;安徽工程勘察院, 安徽合肥230011;安徽工程勘察院, 安徽合肥230011;安徽工程勘察院, 安徽合肥230011【正文语种】中文【中图分类】P631.40 引言工程勘察过程中,在特殊情况下,由于施工场地受限及地质条件客观影响,对于地层准确分层、岩溶和裂隙的探查等方面,常规钻探方法难以采用,多数地球物理勘探方法又难以达到精度要求,因此迫切需要新的勘探方法来弥补这方面空缺。
面波勘探具有快速、经济、易激发和受场地限制小等优点[1~3]。
面波法主要分为天然源面波法和人工源面波法,天然源面波法勘探历史比较悠久,可追溯至20世纪50年代甚至更早,近年来众多学者主要研究由微动提取面波并实用化。
人工源面波勘探约始于20世纪六七十年代,先有稳态面波勘探,后有瞬态面波勘探,现在所说的人工源面波法一般是指瞬态面波法[4~5]。
天然源和人工源面波勘探虽然各自发展历史悠久,但将二者有效结合的面波勘探在近年来才逐步得到应用。
E综合omfirehensive面波勘探在工程勘察中的应用朱鑫(中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司,湖北武汉430000)摘要:在地球物理勘探的过程之中应用较为广泛的一中勘探方法就是面波勘探法,这一方法在实踐的过程之中体现出了操作方便快捷,经济性高,检测过程抗干扰能力强,检测显示结果分辨率高等多个方面的优点。
现阶段在进行地球物理勘探的过程之中将使用到的面波勘探技术划分为两种类型:一是天然源面波勘探;二是人工源面波勘探。
这两种技术在使用的过程之中具有自身的缺点和优点,本文分别介绍了这两种技术在工程实践之中的应用。
关键词:面波勘探;地层划分;岩溶勘察中图分类号:P631文献标识码:A文章编号:1002-5065(2020)02-0208-2Application of surface wave exploration in engineering investigationZHU Xin(Central Southen China Blectec Power Descainstinte Co.,Ltd of China Power Engineering Consadng Group,Wuhan430000,China) Abst「ectC:In the process of geophysical exploration,one of the most widely used exploration methods is surface wave exploration.This method has many advantages in practice,such as convenient operation,high economy,strong anti—interference ability in the detection process,high resolution of detection results and so on.At present,in the process of geophysical exploration,the surface wave exploration technology used is divided into two types:one is natural source surface wave exploration;the other is artificial source surface wave exploration.These two technologies have their own shortcomings and advantages in the process of use.This paper introduces the application of these two technologies in engineering practice.Keywords:surface wave exploration;stratum division;karst exploration在对地球进行勘探研究的过程之中,常规的钻探研究方(1)天然源面波勘探技术。
WD智能微动勘探技术介绍一、微动勘探的原理以往进行大深度地震波勘探时,爆破震源是一种主要方式,但是在美国“911”恐怖事件之后,由于各国加强了安保措施,国内对于火工材料的管控也越来越严,使得以火工材料爆破作为震源来实现大深度勘探无法实现,因此利用自然界中存在的各种微弱震动作为震源进行的微动勘探(也称天然源面波勘探)逐渐被人们所重视。
地球表面时刻都处在一种微弱的震动状态下,这种连续的微弱震动称为微动。
微动信号主要源自于两方面:一是人类的日常活动,包括各种机械振动、道路交通等,这些活动产生的信号频率一般大于1Hz,属于高频信号源,这类微动信号通常被称作常时微动;二是各种自然现象,包括海浪对海岸的撞击、河水的流动、风、雨、气压的变化等,这些现象产生的信号频率一般小于1Hz,属于低频信号源,这类微动通常被称作长波微动。
微动没有特定的震源,振动来自观测点的四面八方,携带有丰富的地球内部信息,在时间和空间上存在高度变化、无规律性、无重复性的特点。
微动的频谱特性反映了微动在时间和空间上的变化,这一点正是利用微动信号来研究地下横波速度结构的重要参数。
微动是由体波(P波和S波)和面波(瑞雷波和勒夫波)组成的复杂振动,其中面波的能量占信号总能量的70 % 以上。
微动勘探主要采用台阵方法(SPAC法)来接收微动信息,从中提取瑞利面波的频散特性,通过对频散曲线进行反演获得地层的横波速度,以此推断地壳浅部的横波速度结构。
观测台阵主要有圆形、“+”字形或“L”形,我们的研究表明观测台阵还可以有更多的形式,也可以采取任意形式布置检波器,但需要满足三个条件:满足探查深度范围需要的波长、台阵中各接收点连线的方向要尽可能的多、台阵中各接收点之间的距离要方便计算。
微动勘探无需任何人工震源,具有经济环保的优点;另外微动信号频率低、波长大,勘探深度大,已有的研究表明SPAC 法的有效波长范围为台站半径的3.2—17.2倍;台阵式的观测系统具有较强的抗干扰能力,所以微动勘探具有越来越广泛的应用前景。
天然源面波勘察方法介绍
首先,天然源面波勘察方法是采用自然发生的地震事件作为勘察的波源,而不是人为产生的震源。
人们通常使用地震台网记录的地震数据进行
分析,选取合适的地震事件进行研究。
与传统的人工震源勘探相比,天然
源面波勘察具有成本低、数据获取方便等优点。
天然源面波勘察的核心是分析地震波在地表上的传播特征,特别是面
波的传播特点。
在地震波传播过程中,由于地壳的复杂结构和介质的变化,波会发生不同的传播模式,其中面波是一种特殊的传播方式。
面波主要包
括Rayleigh波和Love波。
Rayleigh波是一种沿着地表面传播的波动,其运动方式是向前滚动
和像海浪一样上下颠簸。
Rayleigh波的传播速度较慢,通常在2-5 km/s
之间,相比于S波和P波的速度,Rayleigh波主要在浅层地下传播,对
地下浅层结构具有较高的分辨能力。
Love波是另一种沿着地表面传播的波动,其运动方式是地面振动呈
横向方向扩散。
Love波有着比Rayleigh波更快的传播速度,通常在4-6 km/s之间,对于较浅的地下结构具有较高的分辨能力。
在天然源面波勘察中,地震台网记录的地震数据是基础。
通过分析地
震台站的波形记录,可以提取出面波单台记录(SPR)或者面波双台记录(DPR)。
SPR是指记录一个地震事件在一个台站上的地震波,DPR是指记
录一个地震事件同时在两个台站上的地震波。
通过分析SPR和DPR数据,可以获得地震波的频散曲线。
频散曲线是
描述地震波在不同频率下传播速度的曲线。
通过分析频散曲线,可以得到
面波的传播速度,并进一步反演出地下结构的信息。
频散曲线的分析通常采用多次频率分析、叠加处理等方法,从而提取出可靠的面波传播速度。
除了面波单台记录和频散曲线分析,天然源面波勘察还可以通过其他手段获取地下结构信息。
例如,震源定位可以确定地震事件的位置,从而为勘察提供更准确的波源位置信息。
此外,还可以通过相关函数分析、
H/V(水平与垂直分量)谱分析等方法,进一步提取出有关地下结构的信息。
总之,天然源面波勘察方法通过分析自然地震事件的地震记录,特别是面波的传播特征,可以获取地下结构的信息。
该方法具有成本低、数据获取方便等特点,并已在地质勘查、地震灾害评估、地震构造研究等领域得到广泛应用。
随着勘察技术的进一步发展,天然源面波勘察将在地下结构研究中发挥更重要的作用。