城市地下空间勘探中的微动技术研究

作     者：赵雪然 

作者单位：吉林大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘四新

授予年度：2020年

学科分类：081801[工学-矿产普查与勘探] 081802[工学-地球探测与信息技术] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 

主      题：微动勘探 频散曲线 SPAC法 扰动法反演 

摘      要：目前微动勘探技术已广泛应用于城市地下空间勘探的各个方面,相较于许多传统的物探方法,微动技术低成本、易实施、高精度的优势使其在探测地下空间结构,了解岩土层的基本构成等方面发挥了重要作用,对于城市建设具有重大意义。常见的微动勘探数据处理方法有SPAC法、频率-波数法、折射微动法等,本文详细阐述了这些方法的原理及处理步骤,并基于目前最常用的SPAC法,开发了微动数据处理软件;通过对前人研究成果的学习和分析,总结出大半径组合方式在低频部分的可靠性更高,小半径组合方式在高频部分的可靠性更高,进而提出了分频段拟合贝塞尔函数、分半径平均频散曲线的方法,一定程度上扩大了可用频率范围,加强了探测精度。通过一系列实验证实了方法的可靠性。在反演部分,简要说明了一些常见的微动反演方法,着重介绍了扰动法和非扰动法,本文开发的软件反演部分即采用了基于非扰动法建立良好的原始模型,使用扰动法进行反演,并给出了两例合成模型,用以验证该反演方法的有效性,一个是为随深度增加而剪切波速度增加的层状模型,对于这类模型,扰动法能够得到很好的反演结果;另一个为存在低速夹层的层状模型,在这种模型中,扰动法能够反演出低速夹层,但存在一定误差,其他部分效果依然很好。在编写完成微动数据处理软件之后,在实测数据中使用,本文主要展示了一些实际应用的结果。一个为广州微动数据的处理,成功找到了未风化的花岗岩基岩层,并与钻孔柱状图对比,基本一致;另一个为校内草坪实验数据,获得的二维剖面图与前人的实验结果相吻合。本文实现了微动勘探数据的完整处理软件,最后对人工源地震勘探与天然源的微动勘探联合处理程序开发提出了展望。