[发明专利]一种基于面波多尺度窗分析的地下探测方法

说明书

本发明涉及一种基于面波多尺度窗分析的地下探测方法，该方法包括如下步骤：S1、布设接收排列进行面波数据的观测采集；S2、采用不同尺度的滑动空间窗从面波数据中提取得到局部波场；S3、对局部波场进行分析处理得到所有滑动空间窗对应的实测频散曲线；S4、将地下模型离散为网格单元，对每个网格单元的弹性参数赋初值；S5、计算所有滑动空间窗对应的理论频散曲线；S6、计算实测频散曲线和理论频散曲线的拟合度，若未拟合则修正地下模型中各网格单元的参数并重复步骤S5～S6直至达到设定拟合精度，实现地下结构波速成像。与现有技术相比，本发明方法即能保证频散数据质量又能具有高横向分辨率，提高地下结构探测结果的准确性。

技术领域

本发明涉及一种地下空间开发与探测领域，尤其是涉及一种基于面波多尺度窗分析的地下探测方法。

背景技术

面波分析法作为一种无损、高效、经济的地球物理探测方法，在浅地表各类工程勘查以及地球内部结构研究等领域中都发挥了非常重要的作用。当前，常用的面波分析法主要有面波谱分析法(Spectral Analysis of Surface Waves,SASW)和面波多道分析法(Multichannel Analysis of Surface Wave,MASW)。

在面波谱分析法中，面波频散曲线通过测量两道接收信号的时间差或相位差来获取，该频散曲线所表征的面波相速度为路径平均相速度，因此即可采用基于水平层状模型假设的反演算法来得到一维剪切波速度结构，也可通过改变接收点位置和间距进行多次测量并结合层析成像算法来获取具有高横向分辨率的二维剪切波速度模型。然而，利用面波谱分析法提取的频散曲线精度易受到检波器耦合、随机噪音、空间假频以及面波高阶模式的影响，使该方法分析得到的剪切波速度可靠性较低。

相比于只利用两道接收信号，面波多道分析法利用波场变换将接收到的时空域多道面波信号变换到另一个域中(如频率-相速度域)来进行频散分析，并根据面波的强能量特征可提取得到高质量的面波频散数据，但由于在横向不均匀介质中利用面波多道分析法提取得到的频散曲线其物理意义尚不明确，因此对于观测排列具有一定接收长度的情况下也采用水平层状模型假设来近似整个排列下方的地层，从而导致最终反演得到的剪切波速度其横向分辨率较低。

总体而言，现有面波分析法或严重受限于数据质量，或存在横向分辨率低的问题，尚没有一种能切实有效解决实际横向不均匀介质模型的方法。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种即能保证频散数据质量又能具有高横向分辨率的基于面波多尺度窗分析的地下探测方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于面波多尺度窗分析的地下探测方法，该方法包括如下步骤：

S1、布设接收排列进行面波数据的观测采集；

S2、采用不同尺度的滑动空间窗从面波数据中提取得到局部波场；

S3、对局部波场进行分析处理得到所有滑动空间窗对应的实测频散曲线；

S4、将地下模型离散为网格单元，对每个网格单元的弹性参数赋初值；

S5、计算所有滑动空间窗对应的理论频散曲线；

S6、计算实测频散曲线和理论频散曲线的拟合度，若未拟合则修正地下模型中各网格单元的参数并重复步骤S5～S6直至达到设定拟合精度，实现地下结构波速成像。

优选地，步骤S1中接收排列包括L个以一定道间距Δx布置而成的检波器。

优选地，步骤S1进行面波数据的观测采集时设置初始炮点，每激发一次将炮点沿测线方向移动设定距离，每次激发后得到一组面波数据。

优选地，步骤S2具体为：对于每一组面波数据均采用不同尺度的滑动空间窗沿接收排列方向滑动得到局部波场。