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瑞雷波多阶模式频散曲线稀疏正则化反演方法研究

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地球物理学报 2022年第3期65卷 1086-1095页

作者：崔岩王彦飞山东科技大学地球科学与工程学院青岛266590 河北地质大学京津冀城市群地下空间智能探测与装备重点实验室石家庄050031 中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院油气资源研究重点实验室北京100029 中国科学院大学北京100049 中国科学院地球科学研究院北京100029

目前瑞雷波多阶模式频散曲线反演中仅考虑数据的拟合,缺乏对模型的约束,不能很好地刻画地层间断面的问题,针对此问题,研究了瑞雷波多阶模式频散曲线稀疏正则化反演方法.正演模拟基于广义反射-透射系数法,数值计算上采用一种快速求根方法... 详细信息

目前瑞雷波多阶模式频散曲线反演中仅考虑数据的拟合,缺乏对模型的约束,不能很好地刻画地层间断面的问题,针对此问题,研究了瑞雷波多阶模式频散曲线稀疏正则化反演方法.正演模拟基于广义反射-透射系数法,数值计算上采用一种快速求根方法,与二等分方法相比,能够在很短的时间内达到最优的收敛效果;反演建模时采用L_(1)范数正则化方法对模型进行稀疏性刻画,使反演结果更加符合地质实际;在反问题的数值实现上,针对稀疏正则化模型提出一种隐式迭代正则化算法,其迭代算子具有非膨胀特性,可以收敛到极小化问题的解.数值实验结果表明,新的反演方案具有计算效率高,模型"逐块"光滑的特性刻画好,对非高斯噪声鲁棒性强的特点.

关键词：瑞雷波多阶模式频散曲线稀疏正则化反演速度结构

基于改进海洋捕食者优化算法和瑞雷波频散曲线的近地表地层参数反演

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地球物理学报 2023年第2期66卷 796-809页

作者：于涵刘财王典赵鹏飞鹿琪李鹏吉林大学地球探测科学与技术学院长春130026

面波勘探是获取近地表地质结构的重要手段,利用瑞雷波频散曲线可以反演得到地层横波速度和厚度或泊松比等参数.本文提出了一种新的优化策略来处理瑞雷波频散曲线的反演问题.改进海洋捕食者算法(ACMPA)是一种改进混沌初始化,引入自适应... 详细信息

面波勘探是获取近地表地质结构的重要手段,利用瑞雷波频散曲线可以反演得到地层横波速度和厚度或泊松比等参数.本文提出了一种新的优化策略来处理瑞雷波频散曲线的反演问题.改进海洋捕食者算法(ACMPA)是一种改进混沌初始化,引入自适应步长和精英竞赛机制优化的反演算法.采用混沌映射进行种群位置初始化,提高初始化种群位置的质量;加入自适应函数,增强全局搜索能力;引入精英等级制度,避免算法陷入局部极值点,从而从局部和全局寻优进行优化,提高反演的收敛速度.通过正演模拟和实测数据进行测试分析,证明了改进的海洋捕食者优化算法的有效性与稳定性.该方法可以利用瑞雷波频散曲线信息反演得到近地表地层的介质参数,其收敛精度和收敛范围明显优于其他优化算法,具有较强的应用前景.

关键词：海洋捕食者算法 Cubic混沌映射自适应步长精英竞赛瑞雷波频散曲线

二维瑞雷波多参数全波形反演方法探测浅地表空洞应用研究

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煤田地质与勘探 2023年第7期51卷 162-173页

作者：李宇王靖岐管建博闫英伟长安大学地质工程与测绘学院陕西西安710054 长安大学西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室陕西西安710054 南方科技大学地球与空间科学学院广东深圳518055

浅地表低速异常体(如空洞)的精确探测一直是地球物理领域具有重要价值与挑战性的研究课题,对城市灾害评估与复杂条件下煤田地震勘探的浅地表精细建模具有重要意义。面波全波形反演适合浅地表高精度建模,然而在实际应用中仍存在诸多亟待... 详细信息

浅地表低速异常体(如空洞)的精确探测一直是地球物理领域具有重要价值与挑战性的研究课题,对城市灾害评估与复杂条件下煤田地震勘探的浅地表精细建模具有重要意义。面波全波形反演适合浅地表高精度建模,然而在实际应用中仍存在诸多亟待解决的难题。针对面波全波形反演方法中多参数串扰、实际数据预处理、震源子波估计等关键问题,开发了一套完整的瑞雷波多参数全波形反演方法流程,以实现对浅地表空洞的精确探测。该方法中模型的横波速度、纵波速度和密度随反演进程均被同步更新,减弱后两个参数偏离真实值对横波速度反演精度的消极影响。采用伴随状态法构建的拟海森算子对梯度进行预处理以压制地表伪影、增强波场照明,提高对小尺度异常的表征能力。通过褶积因子消除波场正演与实际数据采集的维数差,实现3D波场到2D波场的转换。采用校正滤波方法估计震源子波,并在迭代进程中进行动态估计,以减弱特定参数模型不准确的影响。同时,该方法采用多尺度反演策略,减轻由低速异常引起的目标函数非凸性,提高反演稳定性。合成数据和实际案例测试结果表明,瑞雷波多参数全波形反演方法得到的横波、纵波速度模型、密度模型具有基本一致性,其中横波速度模型准确度最高。实测数据反演的横波速度模型显示了一个4 m×3 m的人工空洞,与实际位置和尺寸相符,证明了该方法在浅地表空洞探测方面的可行性和有效性。

关键词：瑞雷波全波形反演空洞探测低速异常剪切波速

应用闪电连接过程优化算法反演多阶瑞雷波频散曲线

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石油地球物理勘探 2023年第4期58卷 830-838页

作者：付宇艾寒冰姚振岸李红星田宵张杏棉江西省防震减灾与工程地质灾害探测工程研究中心(东华理工大学) 江西南昌330013 东华理工大学地球物理与测控技术学院江西南昌330013

在瑞雷波勘探中,频散曲线反演是获取地下地层信息的关键,具有多参数、多极值特征。传统的全局优化算法,如粒子群(PSO)算法、遗传算法(GA)等,进行频散曲线反演时存在收敛速度慢、求解精度低等问题。为此,将一种新颖的全局优化算法——闪... 详细信息

在瑞雷波勘探中,频散曲线反演是获取地下地层信息的关键,具有多参数、多极值特征。传统的全局优化算法,如粒子群(PSO)算法、遗传算法(GA)等,进行频散曲线反演时存在收敛速度慢、求解精度低等问题。为此,将一种新颖的全局优化算法——闪电连接过程优化(Lightning Attachment Procedure Optimization,LAPO)算法用于频散曲线反演。LAPO算法受自然界中闪电下行先导和上迎先导连接过程的启发所提出,通过模拟自然界中闪电形成过程寻求最优解。该算法全局搜索和局部开发能力都强,无需进行参数调整。使用理论地质模型和实际数据进行测试,结果表明:与PSO算法相比,LAPO算法具有收敛速度快、求解精度高、算法性能稳定的特点;LAPO算法不仅适用于基阶频散曲线反演,而且适用于多阶频散曲线反演,是瑞雷波频散曲线定量解释的有效工具。

关键词：瑞雷波频散曲线反演多阶全局优化闪电连接过程优化算法

基于多策略融合的人工水母算法的瑞雷面波反演研究

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工程地球物理学报 2024年第3期21卷 494-505页

作者：孔德祥师黎静郑甘霖中国地震局工程力学研究所黑龙江哈尔滨150080 中国地震局地震工程与工程振动重点实验室黑龙江哈尔滨150080

为了快速、准确地通过反演得到浅地表地层结构,本文将人工水母搜索算法引入到瑞雷波频散曲线反演问题,并对其进行了相应的改进。在水母跟随洋流运动阶段引入莱维飞行扰动与指数递减型惯性权重,可以扩大算法的全局搜索能力,提高算法的寻... 详细信息

为了快速、准确地通过反演得到浅地表地层结构,本文将人工水母搜索算法引入到瑞雷波频散曲线反演问题,并对其进行了相应的改进。在水母跟随洋流运动阶段引入莱维飞行扰动与指数递减型惯性权重,可以扩大算法的全局搜索能力,提高算法的寻优收敛速度;在水母被动运动阶段引入指数递减型惯性权重,并结合黄金正弦算法,可以提升算法的探索寻优能力。本文对多策略融合人工水母算法在瑞雷面波频散曲线反演问题中的效率和精度进行了研究,将人工水母搜索算法、多策略融合人工水母算法与传统非线性粒子群算法分别应用于速度递增层、含低速软夹层与含高速硬夹层三个典型的四层理论地质模型,对理论频散曲线和加随机测试误差的频散曲线进行了反演研究,验证了多策略融合人工水母算法在瑞雷面波反演研究中的有效性与稳定性。

关键词：瑞雷波频散曲线反演横波速度人工水母搜索算法粒子群算法

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基于蚁狮优化算法的瑞雷波频散曲线反演

地质科技通报 2023年第3期42卷 331-337页

作者：王一鸣宋先海张学强中国地质大学(武汉)地球物理与空间信息学院武汉430074 中国地质大学(武汉)湖北省地球内部多尺度成像重点实验室武汉430074

反演瑞雷波频散曲线获得横波速度剖面,是近地表瑞雷波勘探中最重要的步骤之一;瑞雷波频散曲线反演是一个多极值、高度非线性问题,为此引入蚁狮优化算法求解该类问题。蚁狮优化算法是一种群智能算法,是模仿蚁狮设置陷阱捕食的行为建立的... 详细信息

反演瑞雷波频散曲线获得横波速度剖面,是近地表瑞雷波勘探中最重要的步骤之一;瑞雷波频散曲线反演是一个多极值、高度非线性问题,为此引入蚁狮优化算法求解该类问题。蚁狮优化算法是一种群智能算法,是模仿蚁狮设置陷阱捕食的行为建立的全局优化算法,该算法收敛速度较快且降低了不同的参数设置对结果产生的影响。通过使用蚁狮优化算法对典型的理论地质模型进行了频散曲线反演,反演结果表明蚁狮优化算法能够运用在瑞雷波频散曲线反演中且精度较高,在实测资料中与传统非线性方法进行了对比,验证了基于蚁狮优化算法频散曲线反演的优势与实用性。

关键词：瑞雷波频散曲线非线性算法蚁狮优化算法

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基于天然源面波地形校正的堰塞体探测

水利水电快报 2024年第7期45卷 41-45页

作者：刘海涛徐复兴熊友亮李欢水利部长江勘测技术研究所湖北武汉430011

为提高堰塞体的天然源面波探测成果中面波速度值的准确性及计算面波速度记录点空间位置,改变以往处理模式中假定各检波器在同一高程的前提,在面波数据处理中加入台阵中各检波器的高程值,并采用最小二乘法计算各测点的面波速度记录点空... 详细信息

为提高堰塞体的天然源面波探测成果中面波速度值的准确性及计算面波速度记录点空间位置,改变以往处理模式中假定各检波器在同一高程的前提,在面波数据处理中加入台阵中各检波器的高程值,并采用最小二乘法计算各测点的面波速度记录点空间位置,进行地形校正处理,从而提高面波速度值和面波速度记录点空间位置的准确性。将此天然源面波地形校正处理技术应用于唐家山、叠溪、松坪沟等堰塞体探测中,结果表明:经地形校正处理后,探测平均误差由8.8%降低至4.3%,并使现场检波器台阵布置灵活性提高,提升了探测效率。在目前没有自带地形处理功能的面波处理软件情况下,该技术实现了对面波数据处理结果的地形校正,提高了面波勘探精度。

关键词：堰塞体天然源面波地形校正瑞雷波串行相关

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高密度面波法在地基质量检测中的应用探讨

工程技术研究 2024年第5期9卷 216-218页

作者：周立业危键张伟上海城建市政工程(集团)有限公司上海200032 上海交通大学土木工程系上海200240

随着高填方场地强夯地基的大范围推广应用,实现对填方质量高效、快速、大面积的检测,并提供较为准确的岩土力学参数,具有重要的经济及安全意义。基于此,文章结合四川西部某高填方工程实例,阐述了高密度面波法的技术原理和技术流程,并系... 详细信息

随着高填方场地强夯地基的大范围推广应用,实现对填方质量高效、快速、大面积的检测,并提供较为准确的岩土力学参数,具有重要的经济及安全意义。基于此,文章结合四川西部某高填方工程实例,阐述了高密度面波法的技术原理和技术流程,并系统开展基于高密度面波法的地基检测研究。通过现场试验、频散分析、反演分析等技术手段,获得高填方地基的剪切波速度分层构造和岩土力学参数,结果表明该方法可高效、直观和大面积地检测填方质量,可为高填方场地质量检测提供相关经验。

关键词：高密度面波法质量检测瑞雷波

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成都天府机场货运区填土勘察与评价

四川建材 2024年第1期50卷 102-104页

作者：李科学四川省地质工程勘察院集团有限公司四川成都610032

成都天府国际机场为典型的宽谷浅丘地貌,地形高低起伏,根据全场地势设计,全场遍布挖方区和填方区。总体设计对工作区回填土压实要求工后沉降≤40 cm,针对工作区国内国际货运区人工填土区域,采用多种勘察测试手段查明填土的物理力学性质... 详细信息

成都天府国际机场为典型的宽谷浅丘地貌,地形高低起伏,根据全场地势设计,全场遍布挖方区和填方区。总体设计对工作区回填土压实要求工后沉降≤40 cm,针对工作区国内国际货运区人工填土区域,采用多种勘察测试手段查明填土的物理力学性质,为后续大面积开展工作区的填土勘察具有积极指导作用,取得的成果也可作为类似工程勘察的参考资料。

关键词：人工填土探井动力触探瑞雷波压实度载荷试验