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基于地质单元体的微动信号频散曲线反演

赵红鹏 何登科 洪雨

赵红鹏, 何登科, 洪雨. 基于地质单元体的微动信号频散曲线反演[J]. 矿业科学学报, 2022, 7(6): 662-669. doi: 10.19606/j.cnki.jmst.2022.06.003
引用本文: 赵红鹏, 何登科, 洪雨. 基于地质单元体的微动信号频散曲线反演[J]. 矿业科学学报, 2022, 7(6): 662-669. doi: 10.19606/j.cnki.jmst.2022.06.003
Zhao Hongpeng, He Dengke, Hong Yü. Inversion of microtremor recordings dispersion curve based on geological unit[J]. Journal of Mining Science and Technology, 2022, 7(6): 662-669. doi: 10.19606/j.cnki.jmst.2022.06.003
Citation: Zhao Hongpeng, He Dengke, Hong Yü. Inversion of microtremor recordings dispersion curve based on geological unit[J]. Journal of Mining Science and Technology, 2022, 7(6): 662-669. doi: 10.19606/j.cnki.jmst.2022.06.003

基于地质单元体的微动信号频散曲线反演

doi: 10.19606/j.cnki.jmst.2022.06.003
基金项目: 

高等学校学科创新引智计划 B18052

中国矿业大学(北京)越崎学者 2019JCA01

北京市高校实培计划 8004560103

详细信息
    作者简介:

    赵红鹏(1998—),男,河北邢台人,硕士研究生,主要从事地球物理反演算法方面的研究工作。Tel:15933384171,E-mail:z5900955@163.com

    通讯作者:

    何登科(1975—),男,贵州纳雍人,博士,副教授,主要从事应用地球物理、计算机地学应用等方面的研究工作。Tel:13691399157,E-mail:he_dengke@126.com

  • 中图分类号: P315

Inversion of microtremor recordings dispersion curve based on geological unit

  • 摘要: 微动勘探技术是一种利用环境本身微弱振动探测城市地下结构的方法。微动信号中面波占主导,分析微动信号可以提取面波频散曲线,通过反演频散曲线能够获得地层横波速度。但反演时地层划分规模与计算开销及求解稳定性之间存在矛盾,地层划分层数越多,反演过程中未知参数越多,会增大计算开销,加剧方程的欠定程度,使反演结果不准确。为了解决这一问题,本文在前人研究的基础上提出基于地质单元体的改进算法,当反演收敛速度较低时对横波速度差异较小的相邻两单元进行合并,以合并后的地层参与反演。通过数值理论模拟与实测数据分析,基于地质单元体的改进反演算法能够降低方程的欠定程度,得到更稳定的解并减少计算开销。
  • 图  1  微动观测台站示意图

    Figure  1.  Microtremor observation array

    图  2  改进算法流程

    Figure  2.  Flow chart of improved algorithm

    图  3  模型1反演结果

    Figure  3.  Inversion results of model 1

    图  4  模型2反演结果

    Figure  4.  Inversion results of model 2

    图  5  台站布设方式

    Figure  5.  Station layout

    图  6  原始微动数据及处理后数据

    Figure  6.  Original microseismic data and processed data

    图  7  空间自相关系数

    Figure  7.  Spatial autocorrelation coefficient

    图  8  实测数据反演结果

    Figure  8.  Inversion results of measured data

    图  9  迭代误差

    Figure  9.  Iteration error

    表  1  含低速夹层模型参数

    Table  1.   Parameters of the model with low velocity interlayer

    层序号 横波速度/(m·s-1) 纵波速度/(m·s-1) 密度/(g·cm-3) 层厚/m
    1 300 743 2 037 12
    2 400 950 2 161 6
    3 300 743 2 037 12
    4 500 1 150 2 263 12
    5 700 1 533 2 425 半空间
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    表  2  含高速夹层模型参数

    Table  2.   Parameters of the model with high velocity interlayer

    层序号 横波速度/(m·s-1) 纵波速度/(m·s-1) 密度/(g·cm-3) 层厚/m
    1 300 743 2 037 12
    2 400 950 2 161 6
    3 800 1 719 2 493 12
    4 500 1 150 2 263 12
    5 700 1 533 2 425 半空间
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    表  3  台站组合

    Table  3.   Station combination

    台站组合间距 台站组合编号
    r (1,2),(1,3),(1,4)
    1.73r (2,3),(3,4),(4,2)
    2r (1,5),(1,6),(1,7)
    3r (3,6),(2,7),(4,5)
    3.46r (5,6),(6,7),(7,5)
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-10-22
  • 修回日期:  2021-11-25
  • 刊出日期:  2022-12-31

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