用SVD算法反演瞬态瑞雷波频散曲线

利用奇异值分解算法对瑞雷波频散曲线进行反演,以提高横波速度的反演精度;引入权重矩阵提高数据分辨率;采用自适应修改阻尼因子提高迭代效果并协调分辨率与解的关系.实测资料试算结果表明用该算法对瞬态瑞雷波频散曲线进行反演,不但具有稳定性好、精度高、分辨能力强的特点,而且能自动分层和反演地层参数.     

用瑞雷波反演横波速度计算二维抗压强度剖面

在工程地质勘察中,抗压强度是衡量土层抗压能力的重要质量指标。应用τ~p变换提取地震面波,获取高信噪比的频散曲线;采用奇异值分解算法自动反演横波速度,提高横波速度的反演精度,进而计算二维抗压强度剖面。消除了表面波多道分析法所存在的平均效应,提高了瑞雷波纵、横向分辨率和无损检测精度。用上述方法对某高速公路振冲压碾效果进行了无损检测试验,其结果与钻探和试压分析一致。     

用瑞雷波反演横波操度计算二维抗压强度剖面

在工程地质勘察中,抗压强度是衡量土层抗压能力的重要质量指标.应用τ~p变换提取地震面波,获取高信噪比的频散曲线;采用奇异值分解算法自动反演横波速度,提高横波速度的反演精度,进而计算二维抗压强度剖面.消除了表面波多道分析法所存在的平均效应,提高了瑞雷波纵、横向分辨率和无损检测精度.用上述方法对某高速公路振冲压碾效果进行了无损检测试验,其结果与钻探和试压分析一致.     

相邻道瑞雷波法及在防渗墙强度检测中的应用

相邻道瑞雷波法是首先从共炮点记录中采用τ～p变换法分离出瑞雷波,然后采用相邻道计算频散曲线,进而通过反演获取横波速度及物性参数.从而消除当前所采用的多道获取频散曲线方法所存在的平均效应的影响,提高瑞雷波法的纵、横向分辨率和无损检测精度,以及拓宽瑞雷波法的应用范围.通过理论模型记录对面波的分离计算,以及采用该方法对某槽孔防渗墙抗压强度检测的实例应用,说明了理论方法的正确性、相邻道瑞雷波法检测防渗墙强度的可行性和有效性,获得了良好的应用效果.     

基于非线性贝叶斯理论和BIC准则的防渗墙高精度瑞雷波反演研究

横波速度和厚度的反演精度是决定瑞雷波法能否应用于防渗墙检测的关键因素,同时也是瑞雷波反演的难点。为获得高精度的防渗墙横波速度和厚度,采用BIC准则和非线性贝叶斯理论,通过理论模型与实测数据相结合的方式,对与防渗墙结构相似的三层含硬夹层模型和防渗墙瑞雷波数据进行反演,并将反演所确定的模型与已知模型进行对比分析,从而验证反演方法的有效性和准确性。结果表明:非线性贝叶斯方法能够有效优化硬夹层模型和防渗墙数据,通过频散曲线反演,能够获得高精度的横波速度和厚度反演结果;将BIC准则应用到硬夹层模型和防渗墙数据,确定硬夹层和防渗墙最佳参数化模型分别为3层和8层,该模型与实际情况最为吻合,频散曲线反演精度最高。研究成果对提高防渗墙无损检测精度、确保堤坝安全运行具有重要意义。     

用瞬态瑞雷波反演横波速度试验研究

在工程地质勘察中,抗压强度是衡量土层抗压能力的重要质量指标.应用τ～p变换提取面波,获取高信噪比的频散曲线,采用SVD算法自动反演横波速度,提高横波速度的计算精度,进而计算二维抗压强度剖面.消除了表面波多道分析法(MASW)所存在的平均效应,提高了瑞雷波纵、横向分辨率和无损检测精度,用上述方法对某高速公路振冲压碾效果进行了无损检测试验,其结果与钻探和试压分析一致.     

基于OCCAM算法的多模式表面波联合反演研究

将OCCAM算法引入到多模式表面渡联合反演中,给定一组具有观测误差的实测表面波频散数据,寻找最光滑的模型参数剖面;应用权重矩阵提高数据分辨率;采用自适应修改拉格朗日乘子光滑参数以提高迭代效果并协调模型分辨率与解的关系;利用函数关系约束、区间约束和固定约束以提高解的唯一性.某高速公路路基实例计算表明:充分利用多模式表面波联合反演不仅可使反演过程稳定,而且还能提高横波速度的反演精度和计算结果的可靠性;同时,利用的高阶波越多计算结果的可靠性就越高,分辨能力就越强.     

遗传算法在瑞雷波频散曲线反演中的应用研究

为解决现有瑞雷波频散曲线反演计算方法的局限性，可将遗传算法用于反演中。首先使用传统方法给出初始模型，以确定模型参数的搜索范围，之后利用遗传算法反演，最后得到一个能可靠反映地下介质分布的地下介质模型。运用该模型对实测资料反演分析，以检测其实用性，并与传统方法对比以考察其优越性。结果表明：采用遗传算法对瑞雷波频散曲线进行反演是可行的，并能得到较好的反演效果。     

瞬态瑞雷波勘探技术在水库工程勘察中的应用

利用瑞雷波的频散特性、传播速度与岩土物理力学性质的相关特性,瞬态瑞雷波勘探技术能够无损及快速对地下介质进行分层。阐述了瞬态瑞雷波勘探的基本原理和工作方法,并结合工程实例,介绍了瞬态瑞雷波勘探技术在水库工程勘察中的应用效果。工程实践表明利用瞬态瑞雷波勘探技术并结合工程地质钻孔资料的对比分析进行地下介质分层,具有良好的应用效果。     

瞬态瑞雷波法在瀑河水库工程中的应用简

瑞雷波勘探技术被广泛地应用于工程勘察中,该方法分为稳态瑞雷波法和瞬态瑞雷波法两种。稳态瑞雷波法因其配备一套稳态的激震设备,价格昂贵,全套设备很笨重,使这种技术的应用和推广受到一定的限制,然而瞬态瑞雷波法技术因其设备价格较为合理,整套设备便于移动,具有野外采集方便、快捷、浅层分辨率高的特点,越来越受到工程勘察界的重视。本文阐述了瞬态瑞雷波勘探技术在瀑河水库除险加固工程中的应用效果。     

多模式瑞雷波波场特征及能量分布特性研究

针对实际工程勘察中3种常见的典型地质结构，利用高阶有限差分正演模拟技术，深入研究了多模式瑞雷波波场特征及能量分布特性。研究结果表明：对于递增型地质结构，基阶波在整个频带波场特征十分明显，基阶波能量占整个波场的主导地位，此时反演分析时可仅利用基阶波信息；而对于含低速软弱夹层或高速硬夹层等复杂地质结构，高模式波波场特征在高频段或中频段十分显著，基阶波能量则在这些频段处于次要地位，此时反演分析时应充分利用多模式瑞雷波信息，以提高复杂地质结构反演解释精度和可靠性。     

Flexural-Gravity Waves Due to Transient Disturbances in An Inviscid Fluid of Finite Depth

The dynamic response of an ice-covered fluid to transient disturbances was analytically investigated by means of integral transforms and the generalized method of stationary phase. The initially quiescent fluid of finite depth was assumed to be inviscid, incompressible, and homogenous. The thin ice-cover was modeled as a homogeneous elastic plate. The disturbances were idealized as the fundamental singularities. A linearized initial-boundary-value problem was formulated within the framework of potential flow. The perturbed flow was decomposed into the regular and the singular components. An image system was introduced for the singular part to meet the boundary condition at the fiat bottom. The solutions in integral form for the vertical deflexion at the ice-water interface were obtained by means of a joint Laplace-Fourier transform. The asymptotic representations of the wave motion were explicitly derived for large time with a fixed distance-to-time ratio. The effects of the finite depth of fluid on the resultant wave pattems were discussed in detail. As the depth increases from zero, the critical wave number and the minimal group velocity first increase to their peak values and then decrease to constants.     

单相与多相介质中弹性波波速相关问题对比研究

从单相介质到双相及三相多孔介质，通过研究Rayleigh波波速与体波波速之间的关系，得到了三种介质下半空间表面Rayleigh波存在所需满足的条件，以及分析了其理论求解过程之间的联系与差异。对由两种不同定义式得到的平面弹性波传播速度进行了理论分析，并以双相多孔介质为例，通过数值计算直观地对两者进行了比较，结果表明：（1）对于快纵波（P1）、剪切波（S），两种传播速度随频率的变化曲线（即弥散曲线）重叠；（2）对于慢纵波（P2）、Rayleigh波，两条弥散曲线分离，两种传播速度在数值上存在一定差异；（3）两者随频率的变化趋势基本一致。弹性波波数虚部与实部的比值的数值计算结果验证了上述结论。     

基于能量衰减系数的弹性波CT反演

为了解决弹性波计算机断层(Computed Tomography,CT)工程速度反演在地下孤石探测时效果较差的问题,借鉴电磁波CT能量衰减方式进行弹性波CT衰减系数反演,以直达波第一个波峰幅值平方作为波形能量值,进行距离校正后,作归一化处理,拟合出单炮震源与检波器间扇形区域的介质整体衰减系数。根据拟合相对误差,计算出震源到各检波器间介质直线衰减系数,反演出衰减系数剖面,作为异常判别依据。经过武汉地铁机场线孤石弹性波CT勘察工程实际应用,结果表明:衰减系数反演对于小缺陷的灵敏性高于速度反演;衰减系数反演得到的衰减系数相对极差大于速度反演得到的速度相对极差,更利于异常划分。研究成果可供弹性波CT工程技术人员参考。     

套管折射波对弹性波CT反演结果的影响探讨

在弹性波CT测试过程中,为保护钻孔孔壁及发射、接收探头,常常在钻孔中放置套管。根据理论,当弹性波在套管中的速度大于在周围介质中的速度时,会产生折射波,如果把折射波走时参与反演计算,则影响反演结果的准确性。通过在地铁线路勘探中利用钻孔间弹性波CT方法勘察孤石的实例,分析了在低速介质(黏土)中寻找高速异常体(孤石)的复杂情形。实例研究结果表明:当钻孔存在套管,且弹性波在套管中的传播速度大于在套管周围介质中的传播速度时,将会在套管中产生折射波,并且折射波会早于直达波到达检波器;如果以折射波初至时刻进行反演计算,会得到异常体移位、虚假异常体等结果。为此,依据初至起跳相位与正常直达波相反、初至走时为线性这2点来判定折射波,提取正确的直达波并进行反演计算。通过研究可知,该方法能准确判定异常体的位置、范围,效果良好。     

基于瑞雷波速的碾压混凝土压实效果评价

针对碾压混凝土坝现场碾压工艺压实效果的可靠评价和实时动态控制问题,提出了基于瑞雷波速检测的碾压热层高效压实度评价方法。依托切比雪夫Ⅰ型高通滤波联合小波阈值的信号去噪方法,构建了仓面网格化单元样本测点的压实度回归预测模型,通过Kriging空间插值法进行压实质量全仓面可视化评价。结合工程现场应用实例,结果表明:联合去噪方法可以有效抑制施工现场的干扰噪声,计算波速值分布;基于瑞雷波速和含湿率的多元非线性回归模型在拟合优度和预测精度方面上均优于其他对比模型;利用Kriging空间插值法进行区域性优化赋值,可以实现全仓面质量缺陷实时动态控制。     

不同边界条件下非饱和土地基中的Rayleigh波传播

地球表面绝大部分土层并非处于完全饱和状态,故采用传统的饱和土两相介质理论进行动力学分析时,计算结果往往与实际情况不符。针对这一客观问题,以非饱和土为研究对象,在三相孔隙介质波动理论的基础上开展了非饱和土体半空间中Rayleigh波的弥散特性研究。分别考虑了两种不同的边界条件:(a)不透水不透气地基边界;(b)透水透气地基边界。根据边界条件及相关的本构关系式,推导出相应Rayleigh波的弥散方程,再通过Newton-Raphson法进行数值求解。最后讨论了在不同边界条件下,非饱和土地基表面附近Rayleigh波的弥散特性受到地基土饱和度、频率以及土体固有渗透系数的影响。计算结果表明:在两种边界条件下Rayleigh波的传播均受到地基土饱和度变化的影响。并且,频率及渗透系数在不同边界条件下对Rayleigh波特性的影响明显不同。     

流体－固体介质中瑞利波特性

本文应用解析法和有限单元法研究了流体－固体介质中平面瑞利波波速度弥散性及位移分布规律．利用有限单元法推导了液体介质中平面瑞利汉传播的单元刚度矩阵和质量矩阵，以及利用解析法获得了半无限层提供的边界力．结合文献（１）给出的固体介质中有限单元刚度矩阵和质量矩阵，本文得到了流体－固体介质中瑞利弥散特征方程和位移计算公式．