瑞雷面波勘探

1、東華理工學(xué)院畢業(yè)論文 摘要瑞雷面波勘探及軟件應(yīng)用瑞雷面波勘探及軟件應(yīng)用摘要本文主要介紹 SWS 型多波列數(shù)字圖象工程勘察與工程檢測儀和其配套的 SWS 瞬態(tài)面波數(shù)據(jù)處理軟件的使用方法，通過對其工作原理和瑞雷面波理論的介紹，說明多道面波采集系統(tǒng)在發(fā)展瞬態(tài)面波法方面的關(guān)鍵作用。并且通過一個實例具體說明如何使用該儀器進(jìn)行野外數(shù)據(jù)的采集及數(shù)據(jù)處理軟件的使用。關(guān)鍵詞SWS 瞬態(tài)面波數(shù)據(jù)處理軟件；多道面波采集系統(tǒng)；瞬態(tài)面波法AbstractThis text introduce SWS type many wave arrange digital vision project reconnoitre wa

2、ve operation method ,data processing of software the related to project detector and its SWS transient state mainly，Pass to its operation principle and theoretical introduction of auspicious Ray a wave，Prove many dishes of surface wave gather system wave key effect ,law of developing transient state

3、。And concrete to prove how about to use this software to go on datum gathering ,graph processing and analysing through one instance。Keywords Wave data processing software SWS; Many dishes of surface wave gather the system; Wave law the transient state東華理工學(xué)院畢業(yè)論文 目錄目錄前言.11工作目的及原理.21.1 工作目的 .21.2 瞬態(tài)瑞雷面

4、波法的原理 .22. 野外工作方法.42.1 儀器介紹 .42.2 數(shù)據(jù)采集 .42.3 注意事項 .63 瞬態(tài)面波數(shù)據(jù)處理軟件 .83.1 軟件簡述.8311 數(shù)據(jù)處理概要 .8312 SWS 軟件依據(jù)的原理.83.2 處理過程 .8321 文件處理流程頁面 .8322 X-T 域處理頁面.10323 F-K 域處理頁面 .10324 Z-V 域處理頁面 .113.2.5 輔助頁面（清理 X-T 文件，對比 SWS 文件，共用圖形工具） .134 應(yīng)用實例.15致謝.19參考文獻(xiàn).20附圖.21東華理工學(xué)院畢業(yè)論文 前言1 前言瑞雷面波是沿地表傳播的一種彈性波。早在 1887 年，英國數(shù)學(xué)物

5、理學(xué)家瑞雷(Rayleigh) 在求解自由表面半空間中的平面彈性波場時，就預(yù)言了一種振幅沿縱向呈指數(shù)衰減的面波的存在，后來人們從天然地震記錄中證實了這種面波，并稱其為瑞雷波或瑞雷面波。之后大量的學(xué)者對瑞雷面波在各種介質(zhì)中的傳播理論進(jìn)行了廣泛的研究。20 世紀(jì) 50 年代初，Haskell 用矩陣方法對層狀介質(zhì)中瑞雷面波頻散曲線的計算，奠定了利用天然地震面波信號研究地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)、利用人工地震面波信號進(jìn)行工程勘探和工程質(zhì)量無損檢測的基礎(chǔ)。目前瑞雷波勘探法在工程中已經(jīng)得到了十分廣泛的應(yīng)用。近十年來，地球物理勘探領(lǐng)域的一些專家學(xué)者們在瑞雷面波勘探的方法技術(shù)及處理解釋方面作了大量有益的工作，取得了許多具

6、有實用價值的成果。由于瑞雷波勘探法具有很多其他彈性波勘探法所不具備的優(yōu)點，這使得人們對瑞雷波勘探技術(shù)研究的興趣大增。最近幾年，國內(nèi)外參與瑞雷面波勘探技術(shù)研究的人已越來越多?？梢灶A(yù)料瑞雷面波勘探將會成為本世紀(jì)淺層或超淺層地球物理勘探和工程施工質(zhì)量檢測的主要手段之一。但就目前的情況來看，應(yīng)用瑞雷面波進(jìn)行工程地質(zhì)勘察和工程檢測在技術(shù)上還不夠完善，人們對瑞雷面波的很多問題的認(rèn)識還不是很清楚，在瑞雷面波的提純、高模式瑞雷面波的激發(fā)和利用、瑞雷面波的反射特性等方面的研究工作還十分欠缺。因此，分析總結(jié)瑞雷波勘探技術(shù)的歷史和現(xiàn)狀，探討其未來的研究方向很有必要。本文通過對瑞雷面波勘探技術(shù)的歷史回顧和現(xiàn)狀分析，就

7、上述問題進(jìn)行討論。東華理工學(xué)院畢業(yè)論文 工作目的及原理2 1工作目的及原理1.1 工作目的面波勘探技術(shù)，一方面能準(zhǔn)確反映和區(qū)分地下不同巖層的界面，指出其精確厚度和各層的波速，探測深度能夠滿足水利水電工程、工民建工程、市政工程等的需要，另一方面，所測波速能夠直接反映巖土的物理力學(xué)性質(zhì)，即通過測試的波速計算場地的類型類別、卓越周期以及各層的標(biāo)準(zhǔn)貫人、承載力等。因此，該方法不僅大大節(jié)省投資，而且明顯地簡化了現(xiàn)場工作程序，縮短勘察周期，提高了工作質(zhì)量和效率。1.2 瞬態(tài)瑞雷面波法的原理當(dāng)錘擊地面，產(chǎn)生一個包含所需頻率范圍的瞬態(tài)激勵時，安置在波的前進(jìn)方向上，離震源一定距離的兩個相距 f1(t)f2(t)

8、,根據(jù)付式變換，其頻譜為：F 1()=f1(t)edt (1-1)tiF2()=f2(t) edt (1-2)ti且(1)(2)之間又下列關(guān)系：F2()=F 1()e -i/VR() (1-3)XVR()是圓頻率為的瑞雷面波的相速度。令： = X/VR() (1-4)則： VR()=2 (1-5)f/X根據(jù)(4)式，(3)可寫成：F2()=F 1()e (1-6)i其中：是 F2()和 F 1()之間的相位差。根據(jù)(5)式只要知道兩接收器間的距離和每一頻率的相位差，就可以求出X每一頻率的相速度 VR().對于同一測點，根據(jù)一系列不同頻率 fi對應(yīng)的 VRi值，就可以得出一條 VR-f曲線，即所

9、謂的頻散曲線。瑞雷面波頻率的 f、速度 VR、相應(yīng)的波長R之間有：R=VR/f (1-7)根據(jù)彈性波理論，瑞雷面波的振幅隨深度呈指數(shù)急劇衰減，能量主要集中在介東華理工學(xué)院畢業(yè)論文 工作目的及原理3 質(zhì)的自由表面附近，其深度差不多在一個波長深度范圍內(nèi)。由半波長理論可知，所測量的瑞雷面波平均速度 VR可以認(rèn)為是 1/2 波長深度處介質(zhì)的平均彈性性質(zhì)，即勘探深度 H 有：H=R/2= VR/2f (1-8)根據(jù)(8)式，可把 VR-f曲線轉(zhuǎn)換為 VR-H 曲線，該曲線的變化規(guī)律反映了該點介質(zhì)隨深度的變化規(guī)律，拐點、突變點等特征點反映了地層地質(zhì)的力學(xué)特征。東華理工學(xué)院畢業(yè)論文 野外工作方法4 2. 野

10、外工作方法2.12.1 儀器介紹儀器名稱:SWS 型多波列數(shù)字圖像工程勘探與工程檢測儀.主要技術(shù)參數(shù)為：24道，512、1024，2048、4096、8192 樣點選擇，采樣率 30s8ms 數(shù)檔，瞬時浮點放大，A/D 轉(zhuǎn)換 20bit，信號增強(qiáng) 32bit，高、低通濾波、全通，帶寬0.54000Hz，工控級 CPU 板 80486，RAM8mb 或 16mb，硬盤容量 HD2.1Gb.2.22.2 數(shù)據(jù)采集（1）按照要求聯(lián)結(jié)好大纜、檢波器、觸發(fā)線、電源線等以后，在確認(rèn)連線正確的情況下，接通儀器電源開關(guān)。（2）開機(jī)后，儀器通過檢索，自行進(jìn)入采集系統(tǒng)。（3）進(jìn)入主菜單后利用水平箭頭鍵移動至，選擇

11、，回車即進(jìn)入面波采集菜單（如圖 2-1 所示）。圖圖 2-12-1 主菜單主菜單（4）進(jìn)入面波采集主菜單后，先要進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。采集文件名：自定；文件名序號步進(jìn)：+1；記錄道數(shù)：24；每道采樣數(shù)：1024；采樣時間間隔：0.250ms；道間距：1.00m；偏移距：10m；采集濾波：off。設(shè)置完成后選擇采集激發(fā)，疊加，存盤進(jìn)入數(shù)據(jù)采集。(如圖 2-2 所示)東華理工學(xué)院畢業(yè)論文 野外工作方法5 圖圖 2-22-2 面波采集主菜單面波采集主菜單(5) 進(jìn)入采集界面后利用水平箭頭鍵選擇功能窗上的選項進(jìn)行設(shè)置，在此不冗述，選擇擊發(fā)/疊加或直接按數(shù)字鍵“5”，回車后采集工作開始。(如圖2-3 所示)圖圖

12、 2-32-3 圖形采集圖形采集(6) 采集完成后，按ESC 鍵退回到面波采集主菜單，選擇存盤記錄，存盤退出，數(shù)據(jù)采集即完成。(如圖 2-4 所示)東華理工學(xué)院畢業(yè)論文 野外工作方法6 圖圖 2-42-4 存盤退出存盤退出(7) 原始圖(如圖 2-5 所示)圖圖 2-52-5 原始圖原始圖2.3 注意事項(1) SWS 型多波列數(shù)字圖象工程勘察與工程檢測儀系精密貴重儀器，在使用運(yùn)輸保管和維護(hù)方面應(yīng)按相關(guān)的規(guī)程規(guī)范和要求辦理。(2) SWS 型儀器的供電系統(tǒng)為外接 DC12V。一般 45 安時至 60 安時的電瓶可滿足一天連續(xù)作業(yè)使用。儀器內(nèi)設(shè)低電壓報警裝置。電壓不足時，儀器發(fā)出“嘟嘟”的報警聲

13、。此時，應(yīng)更換新電瓶，重新工作。東華理工學(xué)院畢業(yè)論文 野外工作方法7 (3) SWS 型儀器內(nèi)設(shè)有電源正負(fù)極接錯保護(hù)電路，若電源接錯，面板上保險座內(nèi)的保險管熔斷，此時須改正接線，更換保險管。(4) SWS 型儀器的工具箱內(nèi)裝配有外置軟驅(qū)及連線，起主要作用是儀器采集系統(tǒng)遭受病毒侵害工作不正常時，修復(fù)系統(tǒng)使用。當(dāng)然也可用作少量采集數(shù)據(jù)的軟盤存儲。(5) SWS 型儀器的工具箱內(nèi)裝配有數(shù)據(jù)傳輸線，連接面板上的對應(yīng)插座與外置微機(jī)的并行口，可方便地傳輸采集的數(shù)據(jù)至處理微機(jī)。東華理工學(xué)院畢業(yè)論文 瞬態(tài)面波數(shù)據(jù)處理軟件8 3 瞬態(tài)面波數(shù)據(jù)處理軟件3.13.1 軟件簡述3 31 11 1 數(shù)據(jù)處理概要面波測深

14、數(shù)據(jù)處理是從現(xiàn)場采集的多道地震數(shù)據(jù)，提取面波的頻散數(shù)據(jù)，對于層狀的地層，再由頻散數(shù)據(jù)進(jìn)一步反演出地層的剪切波速(Vs)分層斷面，達(dá)到測深的目的。3 31 12 2 SWSSWS 軟件依據(jù)的原理 在原始地震數(shù)據(jù)中，除面波的能量外，還含有反射、折射和其他干擾波，其中有和面波在時間上不重合的部分，可以在時間距離(X-T)域，加適當(dāng)?shù)拇翱趤砼懦?。層狀地層上的面波，又是由不同視速度和能量分布的多個模態(tài)合成的。其中以基階模態(tài)面波的頻散規(guī)律，能最直觀地反映地層的波速斷面，也最易于據(jù)以作出地層的分層反演。在頻率波數(shù)(F-K)域中，不同視速度的地震波分別組成各自的能量軸，可以區(qū)分開面波的不同模態(tài)，以及靠時距窗口

15、仍未排除的其他干擾，有利于提取基階面波的頻散數(shù)據(jù)。目前的分層反演，利用的是基階面波的頻散規(guī)律，通過地層參數(shù)的優(yōu)化擬合，在深度速度(Z-V)域作出。3.23.2 處理過程處理過程SWS 面波處理軟件處理過程的操作安排在顯示不同數(shù)據(jù)域的分頁視窗中進(jìn)行。點擊各個頁面，可以隨時了解當(dāng)前的數(shù)據(jù)文件，瀏覽各個數(shù)據(jù)域的顯示圖形，反復(fù)調(diào)整處理參數(shù)。頁面具體分為：文件處理流程，X-T 域處理，F(xiàn)-K 域處理，Z-V 域處理，輔助頁面(清理 X-T 文件，對比 SWS 文件，共用圖形工具)。3 32 21 1 文件處理流程頁面文件處理流程頁面：管理單個和成批的原始(X-T)和頻散(SWS)數(shù)據(jù)文件。將它們打開后分

16、別轉(zhuǎn)入提取頻散數(shù)據(jù)或分層反演的相應(yīng)頁面進(jìn)行處理。該頁面內(nèi)包含四個欄目框：X-T 順序成批文件，SWS 順序成批文件，搜尋頻散數(shù)據(jù)，反演波速分層。(1) X-T 順序成批文件欄目框，管理成批的原始數(shù)據(jù)文件。 打開成批文件：用框上方打開 X-T 成批文件按鈕，打開打開順序 X-T 成批文件窗口，確定成批文件的起始名、順序數(shù)字方式和文件總數(shù)。打開的成批文件在總數(shù)、目錄、文件名等框內(nèi)顯示。 選擇單個文件：用選擇框右方的左右按鈕，選擇該批文件中的單個文件，顯示在黃框內(nèi)。 檢查排列參數(shù)：用檢查排列按鈕，將選定的單個文件讀入檢查 X-T 文件采集東華理工學(xué)院畢業(yè)論文 瞬態(tài)面波數(shù)據(jù)處理軟件9 排列參數(shù)窗口，檢

17、查排列參數(shù)。 用于搜尋頻散數(shù)據(jù)：用 X-T 順序成批文件與搜尋頻散數(shù)據(jù)兩欄目框間的向右按鈕，將選定的單個文件轉(zhuǎn)入搜尋頻散數(shù)據(jù)欄目框。 (2) SWS 順序成批文件欄目框，管理成批的頻散數(shù)據(jù)文件。 打開成批文件：用框上方打開 SWS 成批文件按鈕，打開打開順序 SWS 成批文件窗口，確定成批文件的起始名、順序數(shù)字方式和文件總數(shù)。打開的成批文件在總數(shù)、目錄、文件名等框內(nèi)顯示。 關(guān)聯(lián)命名文件：在打開 X-T 成批文件后，按下 SWS 順序成批文件與 SWS 順序成批文件兩欄目框間的向下按鈕，就會按 X-T 成批文件的命名，關(guān)聯(lián)命名 SWS 成批文件。 選擇單個文件：用選擇框右方的左右按鈕，選擇該批文

18、件中的單個文件，顯示在黃框內(nèi)。 檢查文件內(nèi)容：用檢查內(nèi)容按鈕，將選定的單個文件讀入SWS 文件數(shù)據(jù)顯示窗口，查看選定文件的頻散數(shù)據(jù)圖形、分層波速斷面和數(shù)據(jù)列表。 用于反演波速分層：SWS 順序成批文件與反演波速分層兩欄目框間的向右按鈕，將選定的單個文件轉(zhuǎn)入反演波速分層欄目框。 (3) 搜尋頻散數(shù)據(jù)欄目框，管理X-T 域處理和F-K 域處理頁面的工作文件。 直接載入文件：用框上方載入 X-T 文件按鈕，打開載入 X-T 文件窗口，確定文件名，由磁盤直接讀入。 成批文件轉(zhuǎn)入：將左方 X-T 順序成批文件欄目框中的選定文件，用與本欄目框間向右的轉(zhuǎn)移按鈕，轉(zhuǎn)入本欄目框， 轉(zhuǎn)向設(shè)置窗口：按下X-T 設(shè)置

19、窗口按鈕，轉(zhuǎn)到X-T 域處理頁面，檢查或修改X-T 時距窗口及頻率范圍。 轉(zhuǎn)向搜尋頻散：按下F-K 搜尋頻散按鈕，轉(zhuǎn)到F-K 域處理頁面，圈定基階頻散的譜峰，并轉(zhuǎn)成頻散數(shù)據(jù)文件。SWS 文件名框內(nèi)即顯示此文件。 頻散文件存盤：按下SWS 文件存盤按鈕，將處理獲得的頻散數(shù)據(jù)文件存盤。右方的文件存盤狀態(tài)框，顯示 SWS 文件是否存盤。 (4) 反演波速分層欄目框，管理Z-V 域處理頁面的工作文件。 直接載入文件：用框上方載入 SWS 文件按鈕，打開載入 SWS 文件窗口，確定文件名，由磁盤直接讀入。 成批文件轉(zhuǎn)入：將左方 SWS 順序成批文件欄目框中的選定文件，用與本欄目框間向右的轉(zhuǎn)移按鈕，轉(zhuǎn)入本

20、欄目框， 頻散文件轉(zhuǎn)入：將上方搜尋頻散數(shù)據(jù)欄目框中的 SWS 文件，用與本欄目框間向下的轉(zhuǎn)移按鈕，轉(zhuǎn)入本欄目框， 轉(zhuǎn)向反演分層：按下Z-V 反演分層按鈕，轉(zhuǎn)到Z-V 域處理頁面，進(jìn)行初始分東華理工學(xué)院畢業(yè)論文 瞬態(tài)面波數(shù)據(jù)處理軟件10 層、調(diào)試擬合、自動優(yōu)化等項操作。在確認(rèn)分層參數(shù)后，文件中將列入新的分層參數(shù)數(shù)據(jù)。 反演文件存盤：按下SWS 文件存盤按鈕，將經(jīng)反演并確認(rèn)分層參數(shù)的文件存盤。右方的波速分層及文件存盤狀態(tài)框，顯示供反演的 SWS 文件是否含分層參數(shù)及存盤。3 32 22 2 X-TX-T 域處理頁面X-T 域處理頁面包含三個欄目框：X-T 文件及窗口參數(shù)，設(shè)置 X-T 窗口，設(shè)置頻

21、率窗口/窄通帶濾波測試。（1）X-T 文件及窗口參數(shù)操作頁面： X-T-F 窗口參數(shù)為顯示窗口參數(shù)的列表框。當(dāng)在其他頁面改設(shè)參數(shù)后返回此頁面，框內(nèi)參數(shù)即更新。選定窗口參數(shù)后，按下用于 F-K 搜尋按鈕，即用當(dāng)前的窗口參數(shù)，將原始地震道的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為頻率波數(shù)譜，供搜尋基階頻散數(shù)據(jù)。（2）設(shè)置 X-T 窗口操作頁面： 當(dāng)前 X-T(時距)窗口的參數(shù)，分別顯示在采用數(shù)據(jù)道、波速門限和激發(fā)周期 三個數(shù)據(jù)框內(nèi)，同時也表現(xiàn)為波形圖形上的黃色梯形框?？梢杂脜?shù)框端的左右按鈕，改變相應(yīng)參數(shù)的設(shè)置，或者在顯示圖形的黃色邊框線條上，按下鼠標(biāo)左鍵拖動，直觀地改變窗口形態(tài)，放開鼠標(biāo)后，參數(shù)數(shù)值隨即改變。（3）設(shè)置頻率窗

22、口/窄通帶濾波測試操作頁面：頁面提供設(shè)置頻率窗口和窄通帶濾波測試兩項處理。當(dāng)前設(shè)置的頻率值顯示在左方的頻率窗口 Fmax框內(nèi)。如果已作窄通帶濾波，則濾波通帶的參數(shù)顯示在右方的中心頻率和頻帶寬度框內(nèi)。323 F-K 域處理頁面F-K 域處理頁面的處理功能，包含以下內(nèi)容：圈出面波基階模態(tài)能量峰：基于頻率波數(shù)譜的分辨能力，面波各個模態(tài)，以及各種干擾波的能量將分布在譜圖的不同部位。運(yùn)用屏幕搜尋工具，可以單獨圈出面波基階模態(tài)能量峰的分布范圍。合成頻散數(shù)據(jù)文件：在圈定的范圍內(nèi)提取頻率波數(shù)譜數(shù)據(jù)，計算出所圈定的面波波型頻散數(shù)據(jù)，組成頻散數(shù)據(jù)文件。地層模型多階正演對比：在取得的頻散數(shù)據(jù)文件反演分層后，可以用其

23、分層參數(shù)，在右下方的五個處理操作頁面上進(jìn)行。 (1) X-T 數(shù)據(jù)操作頁面： 東華理工學(xué)院畢業(yè)論文 瞬態(tài)面波數(shù)據(jù)處理軟件11 此頁面上僅顯示反映原始 X-T 文件及變換到頻率波數(shù)域所用窗口的參數(shù)列表。 X-T 文件為顯示原始文件的記錄頭參數(shù)的列表框。 X-T-F 窗口為顯示當(dāng)前頻率波數(shù)變換窗口參數(shù)的列表框。 (2) 設(shè)置分辨率操作頁面： 在搜尋頻散數(shù)據(jù)前，可以在當(dāng)前頻率波數(shù)變換窗口內(nèi)，改變頻率波數(shù)譜的縱橫分辨率。在改變設(shè)置的同時，程序自動重新計算并顯示新的譜圖數(shù)據(jù)，對于已經(jīng)圈出的譜峰，則需重新圈定。 (3) 搜尋基階模態(tài)操作頁面： 對于常見的地層條件，面波在頻率波數(shù)譜圖中的能量峰，一般表現(xiàn)為由

24、譜圖的左上向右下方延伸斜列的多個條帶?？坑疑戏?相速度較小)并相對連續(xù)明顯的應(yīng)屬基階模態(tài)能量峰(其右方經(jīng)常出現(xiàn)弱的平行線條，屬截斷效應(yīng)產(chǎn)生的次級峰)。在譜圖的左上角(低頻、大波長)，面波能量峰的延伸，應(yīng)趨向座標(biāo)的原點。 操作頁面提供在譜圖上用鼠標(biāo)圈定能量峰的功能： 移動鼠標(biāo)時，在鼠標(biāo)指向框內(nèi)顯示指向譜圖點的頻率、半波長及相速度值。 按下鼠標(biāo)左(或右)鍵，將出現(xiàn)的靶圈在譜圖上拖動，即可完成圈定(或清理)面波能量峰的工作。 按下重新搜尋按鈕，即清除全部已圈定的范圍，重新開始。按下合成頻散數(shù)據(jù)文件按鈕，即用圈定范圍內(nèi)的頻率波數(shù)譜數(shù)據(jù)，計算出頻散數(shù)據(jù)，組成頻散數(shù)據(jù)文件。 (4) 頻散數(shù)據(jù)文件操作頁面：

25、 頁面左方為已合成頻散數(shù)據(jù)文件的列表框，列出文件中的處理參數(shù)和每個頻散點的頻率、相速度數(shù)值。按下文件存盤按鈕，打開文件名窗口，即可按右方格式選擇框中選定的 SWS 或 TEXT(文本)格式，將頻散數(shù)據(jù)文件存盤。按下轉(zhuǎn)入反演按鈕，即將內(nèi)存中的頻散數(shù)據(jù)文件(不一定已存盤)，直接轉(zhuǎn)到Z-V 域處理頁面上進(jìn)行分層反演處理。 (5) 地層參數(shù)多階正演對比操作頁面： 按下載入地層反演文件(SWS)按鈕，打開文件名窗口，讀入已經(jīng)作過分層反演的 SWS 文件(此文件應(yīng)存有分層參數(shù)，其頻散數(shù)據(jù)應(yīng)該與當(dāng)前顯示的頻率波數(shù)譜源于相同的地震原始數(shù)據(jù))。載入后程序即將其分層參數(shù)，正演計算出基階和一、兩組高階模態(tài)的頻散數(shù)據(jù)

26、，顯示在當(dāng)前的譜圖上(基階數(shù)據(jù)為白色點，高階數(shù)據(jù)為灰色)。 地層參數(shù)為正演所用地層參數(shù)的列表框。 324 Z-V 域處理頁面Z-V 域處理頁面的處理功能，包含以下內(nèi)容： 編輯頻散數(shù)據(jù)點：清理頻散文件中的數(shù)據(jù)，確定用于反演分層的數(shù)據(jù)點。 擬定初始分層參數(shù)：提供逐段分層和等厚分層兩種方法，設(shè)定初始分層模型，作為后續(xù)人工調(diào)試和自動優(yōu)化的出發(fā)基點。 東華理工學(xué)院畢業(yè)論文 瞬態(tài)面波數(shù)據(jù)處理軟件12 人工調(diào)試分層參數(shù)：分別調(diào)試各層的層厚(H)或剪切波速(Vs)，根據(jù)正演基階頻散數(shù)據(jù)和實測數(shù)據(jù)的擬合度(Fitness)，參考對當(dāng)?shù)氐貙拥牡刭|(zhì)認(rèn)識，確立恰當(dāng)?shù)姆謱訁?shù)輪廓。 自動優(yōu)化分層參數(shù)：可先后分別用單層參

27、數(shù)優(yōu)化、固定層厚優(yōu)化和全部層參數(shù)優(yōu)化方法，自動優(yōu)化地層波速模型，提高模型正演數(shù)據(jù)的擬合度。 (1) SWS 文件操作頁面： 在屏幕圖形上以藍(lán)色顯出原始文件中采用的頻散數(shù)據(jù)點。如果已經(jīng)分層反演，將會顯示紅色的地層波速斷面和分層參數(shù)數(shù)據(jù)表。頻散文件內(nèi)容為原始頻散數(shù)據(jù)文件的列表框，其中不予采用的頻散數(shù)據(jù)標(biāo)有*號。 按下編輯頻散數(shù)據(jù)按鈕，即打開SWS 文件頻散數(shù)據(jù)編輯窗口：窗口在相速度(Vc)及半波長(L/2)座標(biāo)中顯示文件內(nèi)的頻散數(shù)據(jù)點， 采用的數(shù)據(jù)點顯示藍(lán)色，暫不用的顯示為紅色。十字光標(biāo)標(biāo)出其中一個數(shù)據(jù)點，用其下方的上下按鈕，或用鼠標(biāo)直接點擊圖中的數(shù)據(jù)點，可以移動光標(biāo)，標(biāo)出新的數(shù)據(jù)點。用帶伸縮標(biāo)志

28、的四個按鈕，可調(diào)整縱橫座標(biāo)的比例尺。按不用/采用按鈕，改變標(biāo)出數(shù)據(jù)點用或不用的標(biāo)記狀態(tài)。按下全部采用按鈕，將已標(biāo)記不用的數(shù)據(jù)點全部恢復(fù)采用。 按下確認(rèn)按鈕，即肯定當(dāng)前的編輯結(jié)果退出此窗口。 (2) 逐段分層操作頁面： 用圖形顯示框中的紅色水平標(biāo)志線，自上至下，參照頻散數(shù)據(jù)的走向特征，逐段確定分層點。擬定分層點顯示與標(biāo)志線相對應(yīng)的頻散點的視深度(半波長)及相速度。用框端的上下按鈕，移動擬定的分層點，也可以在標(biāo)志線上用鼠標(biāo)按下左鍵直接拖動。由上至下對每一個擬定分層點，按下確定分層點按鈕，屏幕圖形上將逐層顯出綠色的分層波速斷面(初始分層模型)，同時顯示新層的層號、厚度和剪切波速。 顯出分層波速斷面后

29、，按下檢查擬合按鈕，屏幕圖形上將出現(xiàn)綠色的正演頻散數(shù)據(jù)點(32 點)和擬合度數(shù)值。按下重新分層按鈕，可重新進(jìn)行以上分層操作。 檢查擬合后，如果確認(rèn)當(dāng)前的初始分層參數(shù)，按下轉(zhuǎn)入調(diào)試擬合按鈕，即轉(zhuǎn)入調(diào)試擬合頁面，進(jìn)行調(diào)試擬合，也可直接進(jìn)行自動優(yōu)化擬合。 (3) 等厚分層操作頁面： 將文件頻散數(shù)據(jù)中的最大視深度(半波長)作為地層的總厚度，均分為 4、8 或 16 層等厚的分層模型，再經(jīng)過固定厚度的波速自動優(yōu)化后，作為初始地層分層參數(shù)?？偤穸燃醋鳛榈貙拥目偤穸鹊淖畲笠暽疃?共分層數(shù)指出等分的層數(shù)，xH即為等分后各層的厚度。用框端的左右按鈕調(diào)整到擬等分的層數(shù)，同時屏幕圖形上顯出經(jīng)初步優(yōu)化的綠色的地層波速

30、斷面、正演頻散數(shù)據(jù)點(32 點)和擬合度數(shù)值。按下固定-H 優(yōu)化按鈕，可多次進(jìn)行固定厚度的波速自動優(yōu)化。屏幕圖形上將出現(xiàn)優(yōu)化后的波速斷面、正演頻散數(shù)據(jù)點和擬合度數(shù)值。優(yōu)化擬合后，如果確認(rèn)當(dāng)前的等厚東華理工學(xué)院畢業(yè)論文 瞬態(tài)面波數(shù)據(jù)處理軟件13 分層參數(shù)，按下轉(zhuǎn)入調(diào)試擬合按鈕，即轉(zhuǎn)入調(diào)試擬合頁面，進(jìn)行調(diào)試擬合，也可直接進(jìn)行自動優(yōu)化擬合。 (4) 調(diào)試擬合操作頁面： 屏幕圖形上顯示藍(lán)色的原始頻散數(shù)據(jù)點，紅色的波速斷面、正演頻散數(shù)據(jù)點和擬合度數(shù)值，并以紅色的點網(wǎng)標(biāo)出當(dāng)前調(diào)試的一層以及層厚度、剪切波速的數(shù)值。用調(diào)試層號框端的上下按鈕，或直接點擊圖形上相應(yīng)層斷面的內(nèi)側(cè)，可以改換當(dāng)前調(diào)試的層號。用H、Vs

31、框端的上下、左右按鈕，增減被調(diào)試層的層厚或剪切波速，同時屏幕圖形上顯出增減該層參數(shù)后的波速斷面，正演的頻散數(shù)據(jù)點和擬合度數(shù)值。用分為兩層、并入上層或并入下層按鈕，分別將被調(diào)試層等分為兩層、或者合并入相鄰的上下層位，同時屏幕圖形上也顯出改變層參數(shù)后的結(jié)果。用擬合點框端的左右按鈕，可以改變正演和計算擬合度所用的頻散數(shù)據(jù)點數(shù)(32, 64 或128)。 (5) 自動優(yōu)化擬合操作頁面： 在屏幕圖形上用藍(lán)色顯示原始頻散數(shù)據(jù)點，用紅色顯示優(yōu)化過程中的波速斷面、正演頻散數(shù)據(jù)點和擬合度數(shù)值。用選擇層號框端的上下按鈕，或直接點擊圖形上相應(yīng)層斷面的內(nèi)側(cè)，可以改換選擇的層號。屏幕圖形上以紅色的點網(wǎng)標(biāo)出當(dāng)前選擇的一層

32、，以及層厚度、剪切波速的數(shù)值。用H-Vs 單層優(yōu)化按鈕，單獨優(yōu)化被選擇層的層厚和剪切波速兩個參數(shù)。用固定-H 優(yōu)化按鈕，固定各層厚度，僅優(yōu)化各層的剪切波速度參數(shù)。用全部 H-Vs 優(yōu)化按鈕，優(yōu)化地層斷面包括層厚度和剪切波速的全部參數(shù)。用擬合點框端的左右按鈕，可以改變正演和計算擬合度所用的頻散數(shù)據(jù)點數(shù)(32, 64 或 128)。 (6) 文件存盤操作頁面： 在分層、擬合、優(yōu)化后，必須按下確認(rèn)反演層參數(shù)按鈕，將最終的分層層參數(shù)，寫入反演處理成果的頻散數(shù)據(jù)文件(列入右方的文件列表框)。按下文件存盤按鈕，打開文件名窗口，將反演成果文件存盤。右方的選擇框，供選擇存盤文件的類型(SWS 數(shù)據(jù)文件或 TE

33、XT 文本文件)。 (7) 圖形存盤及打印操作頁面： 調(diào)整圖形大小右方的兩個框中，分別顯示圖形座標(biāo)網(wǎng)格的縱橫點數(shù)。進(jìn)入此頁面時，均顯示原來圖形框中能容納的最大座標(biāo)網(wǎng)?？捎脙煽蚨说淖笥壹吧舷掳粹o，調(diào)整所需座標(biāo)網(wǎng)格的大小，再用左方顯示控制框(藍(lán)色)中的縱橫伸縮按鈕，將頻散數(shù)據(jù)點和地層波速斷面，調(diào)整到座標(biāo)網(wǎng)格內(nèi)的適當(dāng)位置。按下圖形存盤按鈕，即打開文件名窗口，將顯出的圖面存為位圖文件。按下打印圖形按鈕，即打開打印窗口，打印顯出的圖面。東華理工學(xué)院畢業(yè)論文 瞬態(tài)面波數(shù)據(jù)處理軟件14 3.2.5 輔助頁面（清理 X-T 文件，對比 SWS 文件，共用圖形工具）這三個頁面為輔助工具，下面只進(jìn)行簡單介紹。(1

34、) 清理 X-T 文件頁面的處理功能，包含以下內(nèi)容： 清除干擾波形：將地震道內(nèi)的小段干擾波形的數(shù)據(jù)清零。 清理壞地震道：將壞道數(shù)據(jù)全部清零，或用其他道數(shù)據(jù)橫向預(yù)測的數(shù)值頂替。 修正排列參數(shù)：檢查修正文件記錄排列激發(fā)類型及距離參數(shù)。(2) 對比 SWS 文件頁面以圖形方式對比兩個不同文件中的頻散數(shù)據(jù)。(3) 共用圖形工具頁面的功能包含： 在當(dāng)前圖形框內(nèi)圈定需要的圖面，取出并保留其位圖數(shù)據(jù)。將保留的位圖數(shù)據(jù)原樣顯示在浮動的窗口中。將保留的位圖數(shù)據(jù)打印或作為位圖文件存盤。將存盤的位圖文件讀入，保留其位圖數(shù)據(jù)，然后顯示或打印。東華理工學(xué)院畢業(yè)論文 應(yīng)用實例15 4 4 應(yīng)用實例本次實驗在撫州溫泉實習(xí)基

35、地采集的原始數(shù)據(jù)，溫泉區(qū)由板溪群下亞群、華山嶺組梓山組及南雄組組成一個走向 NE、傾向 SE、傾角-的單斜構(gòu)造，單斜構(gòu)。20。50造與區(qū)域構(gòu)造相一致。區(qū)內(nèi)褶皺不發(fā)育，而斷層構(gòu)造十分發(fā)育。區(qū)內(nèi)斷層構(gòu)造主要由區(qū)域性深大斷裂及與之平行或斜交的小型斷層組成。按斷層的產(chǎn)狀可將其分為兩組：第一組，走向 NE 的正斷層，如 F1、F2；第二組，走向 NW 的平移斷層，如F4、F5、F6等。除這些斷層構(gòu)造外，區(qū)內(nèi)還有其它一些小型斷層構(gòu)造。F1斷層是區(qū)內(nèi)最大的正斷層，是德興-遂川深大斷裂的一部分，從屬于溫泉斷層，F(xiàn)1斷層走向穩(wěn)定，為 NE 向。F1斷層自加里東其以來曾多次活動，至燕山中晚期達(dá)到頂峰。它直接控制區(qū)

36、內(nèi)巖漿活動，它在燕山中末期，形成了區(qū)內(nèi)的花崗巖體。F2斷層為區(qū)內(nèi)第二大斷層，走向和傾向與 F1斷層一致。F2斷層在青連山往北東進(jìn)入第四系。F2斷層是由 F1斷層在燕山活動時產(chǎn)生的伴生斷層，F(xiàn)2斷層為臨川溫泉的儲熱和儲水構(gòu)造，它與 F5斷層交匯形成臨川溫泉(見附圖一)。所需儀器設(shè)備為：SWS 型多波列數(shù)字圖像工程勘探與工程檢測儀一臺，大纜 2根，檢波器 24 個，觸發(fā)線一根，測線一根，鐵錘和鐵板各一個。參數(shù)設(shè)置：記錄道數(shù)為 24 道；每道采樣數(shù)為 1024；采樣時間間隔為 0.25ms；道間距為 1m；數(shù)據(jù)采集按偏移距為 8m 和 10m 分兩次進(jìn)行，共采集了 16 組數(shù)據(jù)，本實例選用的是效果最

37、為理想的第一組數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理過程如下：(1) 運(yùn)行 SWS 瞬態(tài)面波數(shù)據(jù)處理軟件，在文件流程頁面內(nèi)選擇打開 X-T 成批文件，選擇瀏覽找到原始文件并打開，點中黃色的箭頭，目錄框中出現(xiàn)文件路徑，文件名框中出現(xiàn)原始文件，表明文件已經(jīng)被讀取。(2) 選擇X-T 域處理頁面，視窗的上部顯示的是原始地震記錄的各道波形，選擇頁面下方的設(shè)置 X-T 窗口，拖動波形圖中的黃色梯形框選中波形圖(見附圖二)。選擇X-T 文件及窗口參數(shù)頁面，點擊用于 F-K 搜尋轉(zhuǎn)換到F-K 域處理。(3) F-K 域處理頁面的視窗的上部顯示的是頻率波數(shù)譜，選擇搜尋基階模態(tài)，按住左鍵拖動白色靶圈選擇基階模態(tài)的能量峰（按住右鍵拖動即

38、可取消） ，選中后選擇合成頻散數(shù)據(jù)文件，即用圈定范圍內(nèi)的頻率波數(shù)譜數(shù)據(jù)，計算出頻散數(shù)據(jù)，組成頻散數(shù)據(jù)文件(見附圖三)。點擊轉(zhuǎn)入反演即可進(jìn)入Z-V 域處理頁面進(jìn)行分層擬合。(4) 成果圖（如圖 4-1 所示）東華理工學(xué)院畢業(yè)論文 應(yīng)用實例16 圖 4-1 成果圖(5) 成果解釋：第一層：在 1.08m 深處，速度為 201.8m/s.第二層：在 3.96m深處，速度為 270.0m/s.第三層:在 5.79m 深處，速度為 365.6m/s.第四層：在4.21m 深處，速度為 537.4m/s.擬合度 0.998011。(6) 綜合解釋：（1） （2） （3） 圖圖 4-24-2 波速曲線比較圖

39、波速曲線比較圖 東華理工學(xué)院畢業(yè)論文 應(yīng)用實例17 正常的地層波速曲線如圖 4-2（1）所示，波速由表層向底層逐層增高；如圖 4-2（2）4-2（3）所示的波速曲線，圖形上顯示在淺層處有一個之字型曲線，表示在淺層出現(xiàn)了一個低速層，推斷為構(gòu)造所引起。結(jié)合溫泉地質(zhì)構(gòu)造圖可確定該構(gòu)造為 NE 走向的 F2構(gòu)造，證明實驗所得結(jié)果與該地區(qū)情況吻合。（7）小結(jié)目前所用的多道面波測深方法對不同地層類型的適用性也是有差別的。對于波速由表層向底層逐層增高的地層，多道面波測深方法完全可是適應(yīng)這種分層結(jié)構(gòu)類型，時距窗口的設(shè)置和基階模態(tài)數(shù)據(jù)的提取都比較容易得到穩(wěn)定的結(jié)果。對于底層波速最高，中部含低速層的地層，如果采集的通道太少，頻率波數(shù)譜的分辨率太低，或者企圖用時距窗口切除高階面波的影響，往往在提取基階頻散數(shù)據(jù)時不容易得到穩(wěn)定的結(jié)果。對于高波速表層復(fù)蓋下部低速層的地層結(jié)構(gòu)只有綜合利用基階和高階模態(tài)的頻散數(shù)據(jù)，才能全面地反映地層分層斷面的波速參數(shù)，而定量的分層反演還需要運(yùn)用其他的多模態(tài)反演方法。東華理工學(xué)院畢業(yè)論文 結(jié)語18 5 結(jié)語結(jié)語SWS 多功能面波儀和 SWS 瞬態(tài)面波勘探法與以往的瞬態(tài)面波研究相比有新發(fā)展，已形成一套完整的系統(tǒng)。其進(jìn)展表現(xiàn)在：有完整