检索结果-南通市图书馆

作者：刘思桐长安大学

学位级别：硕士

目前利用主动源面波勘探时,大都使用反射波勘探中的多次覆盖观测系统采集数据,并利用采集参数固定的单炮记录进行频散分析。这种方法能够得到较清晰的频散图像,但忽略了观测系统对频散图像的影响,导致频散图像中部分图像失真。因此在进... 详细信息

目前利用主动源面波勘探时,大都使用反射波勘探中的多次覆盖观测系统采集数据,并利用采集参数固定的单炮记录进行频散分析。这种方法能够得到较清晰的频散图像,但忽略了观测系统对频散图像的影响,导致频散图像中部分图像失真。因此在进行频散分析时,应当考虑采集参数差异引起的频散图像变化。本文针对多次覆盖观测系统下单炮计算频散图像导致数据利用率较低,以及频散图像对介质横向速度变化敏感度低的问题,从频散能量成像、频散图像组合、野外实际资料频散图像组合三个方面进行探讨、分析,完成了以下研究内容并得出结论和认识:1、本文实现了τ-p变换法、相移法和频率分解倾斜叠加法,并利用其对模拟单炮记录进行频散分析,实现并利用快速矢量传递算法正演了理论频散曲线,并对模拟记录的频散图像进行验证。认为τ-p变换法和频率分解倾斜叠加法对高阶面波频散效果较好,相移法对低频效果更好,此外分解倾斜叠加法计算速度较慢。分析观测系统对频散能量成像的影响,认为最小偏移距增大导致频散图像的高频端缺失;排列长度增大会提高频散图像对相速度的分辨能力;道间距增大则导致频散图像的信噪比降低。2、本文利用软夹层模型和垂直断层模型实验了四种频散图像组合方法,认为共接收点道集与炮集叠加能有效抑制低频端的速度反转,使频散图像与理论频散曲线更加符合;同炮共中心点叠加提升了高阶频散的响应,但也降低了低频端频散图像的分辨率;异炮共中心点(同偏移距)叠加压制了高速干扰,降低了频散图像的误差;异炮小排列叠加能够满足短排列提取频散曲线的要求,但图像的分辨率有所下降。言而总之,频散图像组合对理论模型的频散图像有较大的改善作用,可以消除部分观测系统引入的图像失真。3、本文用实际资料验证频散图像组合的效果,发现共接收点道集受激发条件限制,未能取得预期效果;同炮共中心点叠加压制了部分高频高速干扰,但低频端无明显改善;异炮共中心点(同偏移距)叠加有效改善了低频端速度反转的影响,压制了高频高速的远场效应;异炮小排列叠加,有效压制了低频端速度反转和远场效应,改善了短排列频散图像精度差的问题。因此认为异炮共中心点叠加和异炮小排列叠加的效果明显,加强了对频散图像整体的理解、判断,有利于后续频散曲线拾取。

关键词：瑞雷波频散曲线观测系统频散图像组合

基于S变换与互相关的瑞雷面波频散曲线提取研究

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基于S变换与互相关的瑞雷面波频散曲线提取研究

作者：李永鑫长安大学

学位级别：硕士

瑞雷面波勘探是地球物理勘探中常用的横波勘探方法,具有轻快便捷、适应范围广、无损、能量强等特点。其中频散曲线作为瑞雷面波频散性质的体现与反演的依据,是瑞雷面波勘探中最重要的信息,所以实际频散曲线的提取也就成为了瑞雷面波勘... 详细信息

瑞雷面波勘探是地球物理勘探中常用的横波勘探方法,具有轻快便捷、适应范围广、无损、能量强等特点。其中频散曲线作为瑞雷面波频散性质的体现与反演的依据,是瑞雷面波勘探中最重要的信息,所以实际频散曲线的提取也就成为了瑞雷面波勘探关键的一环。目前频散曲线提取的研究方向主要有低频、高阶与高噪环境下能量较弱的瑞雷面波(后文中简称弱瑞雷面波)频散曲线。频散曲线的提取实际上包括了两个步骤,其一为频散能量成像,其二为拾取频散曲线。本文将从这两个方面出发,将S变换、共中心点思想与互相关多道信号比较法(Multi-channel Signal Comparison,简称MSC)结合,尝试在弱瑞雷面波地震记录中提取瑞雷面波频散曲线。本文完成的主要研究工作与结论如下:(1)基于瑞雷面波理论,实现了快速矢量传递算法计算理论频散曲线;理论频散曲线与傅里叶反变换模拟基阶瑞雷面波地震记录;有限差分法模拟全波形瑞雷面波地震记录。(2)实现了常用的τ-p变换法与相移法,并在互相关MSC法的基础上引入S变换与共中心点思想进行改进,改进后的方法简称S变换互相关法。利用均匀介质模型验证了S变换互相关法的可行性,利用简单层状介质模型比较了上述三种方法的频散曲线提取效果。τ-p变换法、相移法与S变换互相关法均可以较为准确地进行基阶频散能量成像,其中相移法的效果在无噪情况下效果最好,但其抗噪能力较差,而S变换互相关法表现出了较好的抗噪能力。(3)通过某冲积扇戈壁地区的实际地震记录进一步比较了上述三种方法的频散曲线提取效果。对于地面激发的线性中小排列观测系统,瑞雷面波常常发育良好,三种方法中相移法的频散能量连续性最好,分辨率最高,频散曲线提取效果最佳。但对于震源位于地下的非线性大排列观测系统,瑞雷面波能量较弱,S变换互相关法的抗噪性优势得以体现,依然能在高噪声的情况下拾取到高频部分的频散曲线,并准确反演出了表层的横波速度。(4)在频散能量图拾取频散曲线的过程中,本文利用折射波勘探结果等先验信息联合拾取频散曲线,有效地避免了某些规则干扰与突变点,降低了频散曲线拾取的误差。

关键词：瑞雷面波噪声频散曲线 S变换互相关折射波

基于紧致差分的波场数值模拟及声波逆时偏移研究

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基于紧致差分的波场数值模拟及声波逆时偏移研究

作者：田阿伟长安大学

学位级别：硕士

随着地球物理勘探精度的提高,常规有限差分因其数值频散严重而不能满足勘探要求。本文基于紧致差分理论基础,针对波场数值模拟中的数值频散问题,采用一种高精度、高效率的紧致格式,通过声波和弹性波正演模拟以及声波逆时偏移验证了该格... 详细信息

随着地球物理勘探精度的提高,常规有限差分因其数值频散严重而不能满足勘探要求。本文基于紧致差分理论基础,针对波场数值模拟中的数值频散问题,采用一种高精度、高效率的紧致格式,通过声波和弹性波正演模拟以及声波逆时偏移验证了该格式在数值模拟计算和偏移成像中的低数值频散和高计算效率特征。本文针对地震波场数值模拟和逆时偏移成像技术主要进行了以下研究:首先,对紧致差分方法理论基础进行了详细的论述。基于一、二阶导数近似推导得到七点十阶紧致格式,为进行对比分析,还给出了七点六阶差分格式和十一点十阶差分格式的表达。随后构建出模拟计算所需的差分系数矩阵,推导出了完全弹性介质和粘弹介质中二维波动方程的离散格式,并给出它们进行波场模拟的具体实现过程。其次,通过对差分格式的误差分析与数值频散分析可知,七点十阶紧致格式相比七点六阶差分格式和十一点十阶差分格式模拟的数值误差更小,在同样空间采样情况下数值频散最小且各向异性特征最弱。采用Fourier方法推导出该格式在二维完全弹性声波情况下需满足的稳定性条件。通过均匀声波介质模型的测试结果表明,三种格式在达到相当的模拟效果时,七点十阶紧致格式计算效率最高且所需储存最小,适用于粗网格和长时程的数值模拟。另外,对比Clayton-Engquist边界条件和PML边界条件对边界反射的吸收效果后,采用七点十阶紧致格式对完全弹性介质中的三层声波介质模型、均匀声波介质模型、三层弹性波介质模型、连续薄层介质模型和Marmousi模型进行了数值模拟,并与七点六阶差分格式和十一点十阶差分格式进行对比分析,验证了该格式在正演模拟中的适用粗网格和长时程模拟的优势。在此基础上又将七点十阶紧致格式应用到粘弹介质中声波和弹性波的数值模拟中,均得到了正确的模拟结果,表明该格式在粘弹介质中模拟的可行性和有效性。最后,分别将三种格式应用到各向同性声波逆时偏移中,通过三层介质模型、棱台模型和断层模型进行试算,验证了七点十阶紧致格式在逆时偏移中的可行性和高效性。

关键词：波场模拟七点十阶紧致格式数值频散粗网格声波逆时偏移

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随机介质波场正演模拟及特征分析

随机介质波场正演模拟及特征分析

作者：苏无缺长安大学

学位级别：硕士

在复杂地层中进行地震勘探时,地下介质总是非均匀的,在这些非均匀介质中,由于介质不规则的分布,使得地下弹性参数产生扰动,在对目标体的勘探时,这些微小的扰动会明显地对地震波产生影响,导致了传统的反射波勘探难度较大,难以解决实际工... 详细信息

在复杂地层中进行地震勘探时,地下介质总是非均匀的,在这些非均匀介质中,由于介质不规则的分布,使得地下弹性参数产生扰动,在对目标体的勘探时,这些微小的扰动会明显地对地震波产生影响,导致了传统的反射波勘探难度较大,难以解决实际工作中地下小尺度非均匀体对地震波的影响。针对以上问题,本文以砾石发育的实际冲洪积扇地层为背景,总结和研究了随机介质和地震散射波理论的应用与发展,用正演模拟方法对冲洪积扇地区随机介质散射波进行了研究,同时以共散射点道集为基础,系统地研究了随机介质下散射波的成像技术。主要内容如下:本文首先对随机介质和散射波理论进行了研究。介绍了随机介质理论和随机介质模型的基本概念,并对随机介质模型的建立进行了详细的描述,其中对随机介质中不同的自相关函数与随机介质模型建立的关系进行了介绍。同时对地震散射波的基本概念和散射波的分类进行初步研究。通过单层随机介质理论模型的正演模拟,对随机介质模型建立的参数以及随机介质模型的基本特征进行了研究,这对建立实际冲洪积扇地层模型有着指导作用。本文利用不同的自相关函数以及不同参数对实际的冲洪积扇地区进行了刻画,通过模拟记录与实际记录的对比,证明了随机介质相对于均匀介质能够更好地对冲洪积扇地层进行刻画。为了更好地研究随机介质模型下的波场特征,针对相同背景下不同的小尺度非均匀体对所产生的散射波,建立了六种不同尺度的随机介质模型,通过正演模拟得到地震记录和波场快照,研究了随机介质模型下的散射波对地震记录和波场的影响。针对常规反射波成像在冲洪积扇地区的弊端,本文研究了基于共散射点道集下的散射波成像技术,同时对实际的冲洪积扇地区的地震资料进行了成像,最终验证了该技术在随机介质模型下对散射波的成像依然有着良好的效果,同时也解决了实际生产中的由于地层结构复杂、小尺度非均匀体较多情况下的问题,从而为冲洪积扇地区的地震勘探研究提供了帮助。

关键词：随机介质散射波波场模拟共散射点道集成像自相关函数

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地震初至波旅行时层析成像研究应用

地震初至波旅行时层析成像研究应用

作者：惠智雄长安大学

学位级别：硕士

区域内部结构的研究一直都是地球物理学中的一个极为重要的基础科学领域。地震层析成像是指利用大量地震观测数据反演研究区域内部结构的一种方法，已成为目前研究区域内部结构的有效手段之一。通过地震层析成像技术的大力发展和有效应... 详细信息

区域内部结构的研究一直都是地球物理学中的一个极为重要的基础科学领域。地震层析成像是指利用大量地震观测数据反演研究区域内部结构的一种方法，已成为目前研究区域内部结构的有效手段之一。通过地震层析成像技术的大力发展和有效应用，人们对地球内部结构有了更深一步的了解，对以后的科学发展和地球资源利用都起到了积极的推动作用。本文回顾了层析成像发展历史，阐述了层析成像的国内外发展现状，特别是对初至波地震层析成像技术进行了深入研究。初至波是由炮点激发最先到达接波点的地震波，包括直达、折射、绕射等各种震相。针对传统LTI算法的缺陷，本文正演采用全方位循环LTI算法。模型计算结果表明改进后的LTI算法能成功地追踪出各种初至波射线路径。该方法具有计算速度快、精度高、能够得到全局最小时等优点。反演采用稳定性好、精度高、易于实现的LSQR反演算法。将全方位循环LTI算法与LSQR相结合，对一些有代表的理论模型进行反演，得到较理想结果。最后，将基于LTI-LSQR地震初至波层析成像方法应用到某煤矿煤层内部结构反演中，反演结果与实际吻合较好，进一步表明该方法的合理性、精确性和实用性。

关键词：初至波层析成像 LTI LSQR

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修正辛近似解析离散格式波场模拟及逆时偏移

修正辛近似解析离散格式波场模拟及逆时偏移

作者：黄华长安大学

学位级别：硕士

近年来,偏移研究主要集中在计算效率和成像精度上,正演模拟是逆时偏移的基础,控制着成像效率和准确性。针对波动方程,本文在有限差分的基础上构造了六阶修正辛近似解析离散格式,并通过声波和弹性波正演模拟以及声波逆时偏移验证了该格... 详细信息

近年来,偏移研究主要集中在计算效率和成像精度上,正演模拟是逆时偏移的基础,控制着成像效率和准确性。针对波动方程,本文在有限差分的基础上构造了六阶修正辛近似解析离散格式,并通过声波和弹性波正演模拟以及声波逆时偏移验证了该格式在模拟计算或成像中的高计算效率。本文主要针对地震波场正演模拟和逆时偏移技术进行了以下几方面的研究:首先,论文对辛算法理论基础进行了详细论述。从辛算法理论出发,推导了声波情形和弹性波情形下的地震波在哈密顿系统下的扩充表达形式,并对六阶近似解析离散化算子进行了推导,然后将其与修正辛格式结合构造了六阶修正辛近似解析离散格式,为对比分析,本文还给出了六阶近似解析保辛分部龙格库塔（nearly-analytic symplectic partitioned Runge-Kutta method,NSPRK）格式和六阶传统差分格式（the sixth-order conditional finite difference method,CFD）的表达式。其次,论文对六阶修正辛近似解析离散格式进行了理论分析。以声波方程为例推导了六阶修正辛近似解析离散格式需满足的最大库朗数;对格式进行了数值频散分析,并将其数值频散曲线与六阶NSPRK格式和六阶CFD格式作对比,对比发现六阶修正辛近似解析离散格式的数值误差最小,六阶NSPRK格式次之,六阶CFD格式的频散误差最大;通过分别采用三种格式对均匀介质声波模型进行模拟计算,对格式的计算效率进行了分析,结果表明六阶修正辛近似解析离散格式的计算效率最高。然后,介绍并推导了CPML边界条件,通过均匀声波介质模型模拟验证了其与六阶修正辛近似解析离散格式的有效结合;分别采用本文构造的六阶修正辛近似解析离散格式和六阶NSPRK格式和六阶CFD格式对双层声波介质模型、均匀声波介质模型、均匀弹性波介质模型以及Marmousi模型进行数值模拟,验证了六阶修正辛近似解析离散格式在正演模拟中的高效性以及长时程模拟的稳定性。最后,分别将三种格式应用到各向同性声波逆时偏移中,给出了双层介质模型和断层模型的数值算例,通过逆时偏移成像结果验证了六阶修正辛近似解析离散格式在逆时偏移中的高效性。

关键词：波场数值模拟修正辛格式近似解析离散化 CPML 逆时偏移

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全波形反演中三种优化方法对比研究

全波形反演中三种优化方法对比研究

作者：刘隼长安大学

学位级别：硕士

随着勘探要求的不断提高,普通地震勘探的成像精度已经难以满足人们勘探的需要。全波形反演技术(Full waveform inversion)因具有刻画精细构造的潜力,而受到当今地球物理学家的追捧。虽然全波形反演在理论上几乎完美,但是在具体的实现过... 详细信息

随着勘探要求的不断提高,普通地震勘探的成像精度已经难以满足人们勘探的需要。全波形反演技术(Full waveform inversion)因具有刻画精细构造的潜力,而受到当今地球物理学家的追捧。虽然全波形反演在理论上几乎完美,但是在具体的实现过程中却困难重重。本文实现了基于一阶声波方程的全波形反演方法,研究过程中论文对以下部分进行了详细讨论:首先,论文对全波形反演中的正演部分进行了研究,详细推导了一阶声波方程的交错网格差分格式,讨论了PML吸收边界条件和CPML吸收边界条件的优劣点,以及交错网格有限差分的稳定性条件和频散条件。通过编程实现了简单模型和Marmousi模型的正演模拟,模拟结果表明在满足稳定性条件和频散条件下的时间二阶空间十六阶的交错网格有限差分正演具有较高的精度;通过CPML吸收边界条件和PML吸收边界条件的吸收效果对比,可以明显得出CPML吸收边界条件的吸收效果要优于PML吸收边界条件。其次,论文详细推导了基于伴随状态法的梯度求取公式,并对迭代步长的选取、多尺度反演策略和初始模型的选择进行讨论。通过编程实现了全波形反演中梯度的求取,验证了伴随状态法求取梯度的有效性。通过在异常体模型和Marmousi模型的反演结果,表明了本文所采取的方法和技术是可行的,多尺度反演策略可以提高反演精度,初始模型的选取对反演结果有很强的影响。此外,针对梯度优化问题,论文对L-BFGS算法进行了详细的公式推导,对比了最速下降法、共轭梯度方法和L-BFGS算法的全波形反演结果,可以明显得出基于L-BFGS算法的全波形反演结果具有最好的效果,基于共轭梯度法的反演结果次之,最速下降法相对前两者表现最差;针对全波形反演编程困难以及计算成本巨大的问题,本文讨论了新一代的Fortran语言特性和OpenMP并行技术在全波形反演中的应用效果,结果表明运用新一代的Fortran语言的特性具有易于编程,使代码便于维护的优点,对全波形反演的代码编写十分有利,利用OpenMP并行技术可以在很大的程度上减少计算成本。

关键词：全波形反演 CPML 共轭梯度法 L-BFGS OpenMP并行技术

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槽波地震勘探数值模拟及其频散曲线研究

槽波地震勘探数值模拟及其频散曲线研究

作者：李晓杰长安大学

学位级别：硕士

地震勘探是一种常见的地球物理勘探手段,其基础为所探测目标地质体与围岩有一定的弹性差异,通过仪器收集和分析人工激发的地震波在研究区域内的变化传播规律,进而可以解决一定的问题。将地震勘探的一般方法应用于煤田开采时,由于煤田与... 详细信息

地震勘探是一种常见的地球物理勘探手段,其基础为所探测目标地质体与围岩有一定的弹性差异,通过仪器收集和分析人工激发的地震波在研究区域内的变化传播规律,进而可以解决一定的问题。将地震勘探的一般方法应用于煤田开采时,由于煤田与地面情况有一定不同,会导致地震波随着传播距离增加高频成分快速衰减、层间多次波干扰严重等现象的发生。因此,寻找一种较为新型有效的探测技术成为了煤炭行业的焦点。煤炭作为我国的重要能源,近年来需求量在不断提高。但是由于我国煤田地质构造复杂,在开采过程中如果不能对地质条件进行一定的探明,则会对开采过程造成一定干扰。能够较为有效探测局部小构造、异常体及煤层厚度变化的槽波地震勘探则应运而生,而且目前看来有着极高发展前景。槽波地震勘探利用槽波的频散特性反演煤层的结构特征。为了研究槽波的频散曲线的一定规律,这里采用地震波场数值模拟的方法对Rayleigh型槽波进行了模拟,通过数值模拟的结果进行研究分析,对于槽波地震勘探的反演有一定指导意义。地震波场数值模拟可以分为积分方程法、射线追踪法、波动方程数值解法。有限差分数值模拟法作为波动方程数值解法的主要方法,具有计算效率高、精度高,且适用于各向同性介质的优点而被广泛应用。本文采用应力-波速波动方程,时间二阶、空间八阶精度有限差分数值模拟方法来进行模拟计算Rayleigh型槽波在不同介质参数条件下的传播规律,进而提取频散曲线。本文在前人工作的基础上,建立波动方程,推导波动方程的时间二阶、空间八阶的差分近似,同时给出均匀介质弹性波动方程规则网格的差分格式,详细推导和分析高阶差分交错网格下的应力-波速波动方程解法和实现过程,初步探讨了数值模拟过程中的其他问题,建立了模型进行试算。通过槽波的群速度与相速度入手,分析了槽波的频散特性。在此基础上,对不同介质参数的“围岩-煤层-围岩”模型进行了数值模拟,提取了Rayleigh型槽波的频散曲线,对结果进行了分析:煤层厚度对Rayleigh型槽波频散曲线有较大影响,其他参数对Rayleigh型槽波频散曲线的影响也进行了详细讨论。结合实际资料验证证明,Rayleigh型槽波的频散曲线在二维模拟的情况下与实际吻合较好。

关键词：交错网格地震波场数值模拟槽波频散曲线

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近地表初至波最短路径层析成像应用研究

近地表初至波最短路径层析成像应用研究

作者：巨朝晖长安大学

学位级别：硕士

地震层析成像，是在计算机层析成像(Computerized Tomography，简称CT)基础上发展起来的一种新方法。它利用地震波场信息对地下介质的物质属性进行反演成像，是调查和研究地下地质结构的有效手段，已被广泛应用于能源矿产开发、工程勘... 详细信息

地震层析成像，是在计算机层析成像(Computerized Tomography，简称CT)基础上发展起来的一种新方法。它利用地震波场信息对地下介质的物质属性进行反演成像，是调查和研究地下地质结构的有效手段，已被广泛应用于能源矿产开发、工程勘察、地质灾害评估等领域。为了解决地震勘探中复杂近地表引起的问题，论文提出了一套地震初至波层析反演方法，该方法是一种利用初至波旅行时和射线路径来反演介质速度结构的方法。它利用地震直达波、回折波、折射波以及三者组合的初至波和层析反演方法具有的纵、横向变速优势，实现了适应速度任意变化的复杂表层模型反演。通过对理论模型的试算和对实际地震资料的处理分析，证明了该方法的正确性和有效性。文章围绕着初至波层析成像，回顾了地震层析成像技术的发展历史以及现有方法的研究现状，介绍了初至波层析成像理论基础，着重叙述了最短路径（SPR）射线追踪正演方法和层析成像反演算法，进行了主要算法推导，编程实现了初至波旅行时最短路径射线追踪正演算法和层析反演算法—最小二乘QR分解法（LSQR）。在程序实现的基础上，利用正演程序完成了正演模拟，并对效果和影响因素进行了分析，证明了最短路径射线追踪算法是一种有效、精确的射线追踪方法，并且误差随着单元网格剖分精度的提高和搜索半径的增大而降低。然后，结合LSQR反演算法完成了理论模型试算，得到了良好的反演效果，验证了最短路径射线追踪方法和LSQR算法的正确性和可行性。文章最后对实际采集的地震数据进行了初至波层析成像处理，得到了可靠的近地表速度场，异常位置明显，处理结果与实际地质情况基本吻合，再次验证了该方法在实际应用中的可靠性。

关键词：地震层析成像初至波最短路径射线追踪 LSQR

基于改进非线性算法的瑞利波多模式频散曲线反演研究

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基于改进非线性算法的瑞利波多模式频散曲线反演研究

作者：符健长安大学

学位级别：硕士

瑞利波勘探是一种非常便捷、经济、可靠有效的勘探方法,发展至今,已经广泛地应用到了岩土、工程地震及浅地表勘测等领域。通过反演瑞利波频散曲线,可以有效地得到一系列地层评价参数,比如剪切波速度、地层厚度、泊松比和地基承载力等。... 详细信息

瑞利波勘探是一种非常便捷、经济、可靠有效的勘探方法,发展至今,已经广泛地应用到了岩土、工程地震及浅地表勘测等领域。通过反演瑞利波频散曲线,可以有效地得到一系列地层评价参数,比如剪切波速度、地层厚度、泊松比和地基承载力等。反演瑞利波频散曲线是瑞利波勘探数据处理中的关键一步。目前,瑞利波频散曲线的反演方法主要有线性与非线性之分,随着计算机技术的发展,非线性反演算法逐渐受到重视,算法自身独有的优点逐渐显现,比如它们都不依赖初始模型,比较容易实现,适用于解决具有高度非线性、多极值、多参数的瑞利波反演问题等。因此研究非线性算法在瑞利波反演中的应用就变得越来越重要。遗传算法,粒子群算法和人工蜂群算法三种非线性算法相对成熟,可以更好地解决瑞利波频散曲线反演问题,但由于三种算法自身收敛速度慢,易早熟,收敛精度差等缺陷使得它们直接应用到瑞利波反演中的效果较差。同时,高阶模式的频散曲线比基阶模式频散曲线对地层剪切波速度和地层厚度的敏感性要高,因此通过多模式频散曲线的反演可以获得更准确的剪切波速度分布信息。针对上述问题,结合瑞利波反演的特点,本文首先对三种非线性算法进行了改进:(1)针对遗传算法收敛速度慢的问题提出了在交叉变异后加入三邻域竞争搜索策略,得到改进后的遗传算法(LGA),以加快算法收敛速度;(2)对粒子群算法中的速度更新中的惯性权重系数采用正切函数调节策略进行改进,同时加入遗传算法的交叉变异过程,得到改进后的遗传-粒子群算法(GAPSO);(3)为了达到改善人工蜂群算法局部探索能力的目的,人工蜂群算法在雇佣蜂搜索阶段进行搜索策略的改进,同时在跟随蜂搜索后根据蜜源质量的好坏加入猫群算法的搜寻模式及跟踪模式,得到了混合猫群思想的人工蜂群算法(HABC)。其次,本文利用三种改进的非线性算法对顺层、含低速夹层、含高速夹层三种典型地质模型进行三阶频散曲线加噪与不加噪的反演计算,并对实测数据提取频散曲线后进行了三种改进算法的反演。对比分析上述反演的结果可以得到:三种改进非线性算法能够有效、稳定地进行瑞利波频散曲线反演,获得较为准确可靠的反演结果,同时改进的HABC算法及GAPSO算法在收敛速度及收敛精度上都有较大提升,改进的LGA算法在保持原来算法反演精度的同时加快了收敛速度。

关键词：瑞利波反演多模式频散曲线遗传算法粒子群算法人工蜂群算法