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spac法在海口江东新区新近纪-第四纪地层精细划分中的应用

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科学技术与工程 2023年第36期23卷 15393-15403页

作者：钟宙灿蔡水库刘巧霞张前章雪松张匡华王富海南省海洋地质资源与环境重点实验室海口570206 海南省地质综合勘察院海口570206 海南省地质调查院海口570206 中国地震局地球物理勘探中心郑州450002 海南省海洋地质调查研究院海口570206

微动探测技术作为一种新型的地球物理勘探方法,已成为工程地质勘察及隐伏地质构造探测的重要手段。基于微动探测空间自相关(spatial autocorrelation,spac)法基本原理,选取研究区内121个微动测点及6个地质钻孔,比对单点S波速度结构与钻... 详细信息

微动探测技术作为一种新型的地球物理勘探方法,已成为工程地质勘察及隐伏地质构造探测的重要手段。基于微动探测空间自相关(spatial autocorrelation,spac)法基本原理,选取研究区内121个微动测点及6个地质钻孔,比对单点S波速度结构与钻孔岩性结构,结果显示岩性界面探测精度在0.44%~5.54%,表明微动探测法划分岩性差异较大的地层界面是可靠的;结合二维视横波速度剖面识别出区内地层单元及隐伏地质构造,取得了较好的地质效果,为海口江东新区新近纪-第四纪地层单元划分提供数据支撑。

关键词： spac法海口江东新区新近纪-第四纪 S波速度结构

基于spac法的微动探测技术在富水砂卵石层地铁工程中的应用

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施工技术（中英文） 2023年第21期52卷 55-62,75页

作者：李伟强霍曼琳田新丽房师涛兰州交通大学土木工程学院甘肃兰州730070 中电建铁路建设投资集团有限公司北京100070

在自稳性差的高富水砂卵石复杂地层中进行地铁盾构施工,施工难度大、工程风险高。为降低施工风险及施工成本,需在盾构施工前获取更全面、更精准的区域地质信息,传统地质勘探方法存在明显不足,难以提供全面精准的地质信息。以成都地铁18... 详细信息

在自稳性差的高富水砂卵石复杂地层中进行地铁盾构施工,施工难度大、工程风险高。为降低施工风险及施工成本,需在盾构施工前获取更全面、更精准的区域地质信息,传统地质勘探方法存在明显不足,难以提供全面精准的地质信息。以成都地铁18号线一期工程土建2标为依托,针对成都富水砂卵石复合地层地质勘探问题,将基于空间自相关法(spac法)的微动探测技术引入传统地铁盾构施工项目,该技术能最大程度弥补地质信息盲区,进而帮助施工单位减小地铁盾构区间滞后沉降风险,降低盾构区间地勘施工成本。

关键词：隧道地铁富水砂卵石层 spac法微动探测

基于spac法勘探武汉市江夏区地下岩溶结构

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大地测量与地球动力学 2018年第5期38卷 482-486页

作者：沈雨忆李井冈王秋良魏勇徐俊中国地震局地震研究所(地震大地测量重点实验室) 武汉市洪山侧路40号430071 中国地震局地球物理研究所北京市民族大学南路5号100081 湖北省城市地质工程院武汉市八一路463号430072

采用微动台阵方法探测武汉地铁27号线江谭段地下岩溶情况。通过空间自相关法(spac)提取瑞利波相速度频散曲线,进而反演各观测台阵的视S波速度结构,并插值完成测线二维视S波速度剖面。结果表明,目标区内地层按视S波速度自上而下可分为4层... 详细信息

采用微动台阵方法探测武汉地铁27号线江谭段地下岩溶情况。通过空间自相关法(spac)提取瑞利波相速度频散曲线,进而反演各观测台阵的视S波速度结构,并插值完成测线二维视S波速度剖面。结果表明,目标区内地层按视S波速度自上而下可分为4层,其中在第3层存在明显的低速区,推测发育岩溶结构,且规模较大。对比工程钻探结果,spac法得到的地层分层、岩溶规模与实际情况基本吻合。

关键词：微动探测地层结构岩溶频散曲线 spac法

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基于spac法天然源面波勘探技术研究

基于SPAC法天然源面波勘探技术研究

作者：王梦迟吉林大学

学位级别：硕士

面波在地震波中占总能量的2/3,能量衰减缓慢、能量大、信噪比高,在分层的地下介质中传播会有频散性。利用面波的频散特性,计算当地的面波频散曲线,再通过反演来估计地下分层情况、各层厚度以及岩性,从而达到探测的目的,就可以解决很多... 详细信息

面波在地震波中占总能量的2/3,能量衰减缓慢、能量大、信噪比高,在分层的地下介质中传播会有频散性。利用面波的频散特性,计算当地的面波频散曲线,再通过反演来估计地下分层情况、各层厚度以及岩性,从而达到探测的目的,就可以解决很多的地质问题。面波勘探分为人工源面波勘探和天然源面波勘探,其勘探深度和面波频率有关。人工源面波勘探震源频率较高,能量较低,一般最深的勘探深度也不超过30m,在某些不利的条件下,勘探的深度甚至不足20m,经常不能满足要求。而天然源面波勘探使用的是天然震动,频率低,能量高,穿透深度大,可以深达几百米至几千米。在工程物探中,利用天然源面波的高频部分,就可以勘探约30m到300m深度范围。根据勘探深度以及周围干扰情况不同,在同一地点采集几分钟到十几分钟的信号,经过计算处理,获得频散曲线,即可估计地层结构。天然源面波勘探现在应用最普遍的是空间自相关(spac)法及其衍生出的扩展的空间自相关(Espac)法。天然震动符合平稳随机理论模型,在此基础上,文章立足于空间自相关(spac)法,应用matlab平台编写算法,形成了一套天然源面波频散曲线提取的程序。将手工拾取特殊点的计算方法与基于扩展的空间自相关法拟合的贝塞尔函数的方法进行比对,提取频散曲线,证明了拟合曲线的方法效率高、精度高、勘探深度大等优点。在同一地点使用人工源面波勘探,将人工源面波勘探法和天然源面波勘探法所得到的频散曲线进行对比分析,验证了天然源面波勘探的准确性以及程序的正确性。又将在同一地点采集时长不同的数据分别进行处理,将结果进行对比,得出天然源面波勘探采集时间越长,抗其他噪声干扰能力越强,所计算出的结果越准确的结论。最后对人工源与天然源联合勘探法的观测系统以及程序开发提出期望。

关键词： spac法天然源面波频散曲线 MATLAB 程序设计

富水砂卵石层地铁工程微动法探测不明结构物应用技术研究

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富水砂卵石层地铁工程微动法探测不明结构物应用技术研究

作者：李伟强兰州交通大学

学位级别：硕士

在城市轨道交通建设中,传统地勘方法存在明显的不足与缺陷,如常规钻探、传统无损探测、传统地震法,场地条件限制多,容易受到干扰,导致数据出现误差、探测准确性不强,由此带来的地质信息盲区,会引发各种安全问题,形成地下水污染、地下空... 详细信息

在城市轨道交通建设中,传统地勘方法存在明显的不足与缺陷,如常规钻探、传统无损探测、传统地震法,场地条件限制多,容易受到干扰,导致数据出现误差、探测准确性不强,由此带来的地质信息盲区,会引发各种安全问题,形成地下水污染、地下空洞等病害体,给工程带来额外风险。微动探测作为一种新型的无损探测技术,具有高效、环保、抗干扰能力强等优点,在探测地层空洞、断层、土石界面等严重影响工程安全的不良地质结构时,能适应不同的地理条件,并且还能保证准确性,最大程度地补地质信息盲区,降低盾构区间地勘施工成本,保证施工安全进行。本文针对成都地区富水砂卵石地层结构松散、自稳性差等特征引发的地面沉降和塌陷问题,将微动探测方法引入地铁盾构施工,并建立适合本区域微动探测的关键技术;利用空间自相关法(spac法)和谱比法(H/V法)进行微动数据的采集以及反演,对微动无损勘测技术在富水砂卵石复杂地层条件下地铁盾构隧道施工中的应用进行研究。研究内容及主要结论如下:(1)将微动探测技术与传统钻探技术相结合,补充勘察盾构区间内不适用钻探技术的地质情况。动探测获得的高精度横波(S波)速度剖面,包含着丰富的地质信息,清楚地揭示了地质信息的细节,能够反映测区范围内复杂的地质情况,分析不良地质体对工程的影响,从而指导地铁盾构施工。(2)通过对微动台阵形状、台阵节点数、台阵半径以及接收条件的研究,为后续盾构施工提供依据,进而制定更加科学、合理的施工组织方式。试验对比发现采用7节点圆形台阵、台阵半径为3 m、3触点刚性底座耦合方式时,所得的空间自相关系数曲线、信号能量及波形较为稳定,能为后续研究提供保障。(3)利用spac、H/V反演法,进行速度结构反演,得到测区内的地质信息,排查地层空洞,对高风险范围进行抢险钻孔注浆回填。研究发现微动探测技术不仅施工形式灵活、施工效率高,而且不需要人工震源,抗干扰能力强,在复杂地层的空洞、软弱带、软硬交界面勘察方面,具有较高的准确性,能大幅降低盾构施工过程中发生地层垮塌、地表沉降等工程事故的风险。(4)应用微动法定位地下大型混凝土结构,评估地下大型混凝土结构管线在盾构前的注浆填实效果。通过实际工程对比发现,微动探测技术对地下建构筑物结构体响应灵敏,能够定位地下大型混凝土结构,评估其注浆填实效果,避免盾构切割过程中发生因填充不实导致的局部管空腔塌陷。

关键词：盾构施工微动探测 spac法 H/V法数据采集观测系统

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不同台阵形式对微动探测结果的影响

大地测量与地球动力学 2020年第1期40卷 98-103页

作者：李井冈谢朋王秋良虞金鑫沈雨忆中国地震局地震研究所地震大地测量重点实验室武汉市430071 厦门市万科房地产有限公司厦门市361000

在江汉盆地的同一场地分别采用三重圆形、T形及L形3种不同台阵形式进行微动探测观测对比实验,结果表明,3种台阵形式提取到的频散曲线基本一致,但频散图谱能量集中度具有明显的差异。三重圆形台阵频散图谱能量集中度最高,L形、T形台阵在2... 详细信息

在江汉盆地的同一场地分别采用三重圆形、T形及L形3种不同台阵形式进行微动探测观测对比实验,结果表明,3种台阵形式提取到的频散曲线基本一致,但频散图谱能量集中度具有明显的差异。三重圆形台阵频散图谱能量集中度最高,L形、T形台阵在2.0~4.6 Hz频段范围内集中度较高,而在1.2~2.0 Hz频段范围内较分散;相比T形和L形台阵,三重圆形台阵更易于探测到地层分界面附近的波速突变特征,即三重圆形台阵比其他两种台阵形式准确性及可靠性更高。

关键词：微动探测 spac法台阵形式地层结构江汉盆地

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微震记录的空间自相关法误差特性分析

地球物理学进展 2010年第2期25卷 439-446页

作者：文成哲刘财鹿琪郑松洙韩颜颜吉林大学地球探测科学与技术学院长春130026

本文定量研究了当面波能量分布不遵循各向均匀的假设时,运用空间自相关法(spac法)出现的误差.通过分析合成微震记录,研究了方位局限的入射、站台的数量对空间自相关系数的影响,明确了一些圆形排列的spac系数偏差空间构造.它可分为两个部... 详细信息

本文定量研究了当面波能量分布不遵循各向均匀的假设时,运用空间自相关法(spac法)出现的误差.通过分析合成微震记录,研究了方位局限的入射、站台的数量对空间自相关系数的影响,明确了一些圆形排列的spac系数偏差空间构造.它可分为两个部分:低频域的零偏差部分和高频域的偏差部分.在高频偏差域,存在排列特色的周期特性.其角度周期是排列圆周上相邻站点之间夹角的一半.研究中要强调的是对于每种圆形排列存在一些特殊的入射方向的现象(如,对三角形排列,那些方向角度为15°,45°,75°,…).当瑞利波沿着这些角度之一传播时,在spac谱中,有效的无偏差频率范围扩展到先前研究结果的两倍.这个现象为提高野外spac法勘探精度提供了一个新的可能.

关键词： spac法微震圆形排列频散曲线

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城市地下空间勘探中的微动技术研究

城市地下空间勘探中的微动技术研究

作者：赵雪然吉林大学

学位级别：硕士

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... 详细信息

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。

关键词：微动勘探频散曲线 spac法扰动法反演

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spac方法在城市地热勘探中的应用

资源环境与工程 2018年第3期32卷 447-452页

作者：刘磊王斌战裴银唐启家湖北省地质局地球物理勘探大队湖北武汉430056 湖北省地质局第七地质大队湖北宜昌443100 中国地质大学(武汉)地球物理与空间信息学院湖北武汉430074

S波(地震横波)速度对地下空间介质的孔隙分布和含水量非常敏感,因此S波速度结构是判定地下是否存在断裂或地下水富集区的重要依据之一。本研究利用在宜昌城区开展微震剖面取得的数据,采用空间自相关法(spac法)从地震仪记录得到的垂直分... 详细信息

S波(地震横波)速度对地下空间介质的孔隙分布和含水量非常敏感,因此S波速度结构是判定地下是否存在断裂或地下水富集区的重要依据之一。本研究利用在宜昌城区开展微震剖面取得的数据,采用空间自相关法(spac法)从地震仪记录得到的垂直分量中提取瑞利波的频散曲线,在此基础上对二条微震剖面进行反演,进而得出S波速度结构。结果表明,二条剖面中存在3处低速异常区,推测为地下水富集区,其中1处与现有的钻孔测试结果相吻合。此研究结果表明,利用spac法进行地热勘探是可行的,对于未来的城市地热勘探工作可以提供有益的参考。

关键词： S波速度 spac法频散曲线地热勘探