第1章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 瑞雷波勘探国内外研究现状及进展 2
1.2.1 瑞雷波传播基本特性研究 2
1.2.2 瑞雷波频散曲线正演模拟研究 3
1.2.3 瑞雷波地震波场正演模拟研究 4
1.2.4 瑞雷波野外资料采集技术研究 5
1.2.5 瑞雷波频散曲线提取技术研究 6
1.2.6 瑞雷波频散曲线反演技术研究 8
1.2.7 瑞雷波实际工程应用技术研究 16
1.3 本书的组织结构体系 17
参考文献 19
第2章 瑞雷波频散曲线快速正演模拟 22
2.1 引言 22
2.2 多模式瑞雷波频散曲线快速矢量传递算法 22
2.2.1 轴对称柱面瑞雷波的频散方程 22
2.2.2 层状介质中瑞雷波快速矢量传递算法 24
2.3 高频数值稳定性分析 27
2.3.1 高频数值精度丢失问题 27
2.3.2 高频数值溢出问题 28
2.4 多模式瑞雷波频散曲线的叠加计算 31
2.4.1 稳态法和瞬态法震源函数的描述 31
2.4.2 稳态激振情况下各模式的位移应力及能量计算 31
2.4.3 瞬态激振情况下各模式的位移应力计算 34
2.4.4 多模式瑞雷波频散曲线的叠加计算 35
2.5 多模式瑞雷波叠加耦合机理 37
2.5.1 递增型地质模型 37
2.5.2 含低速软夹层地质模型 38
2.5.3 含高速硬夹层地质模型 39
2.5.4 多模式瑞雷波叠加耦合机理研究的意义 41
参考文献 42
第3章 瑞雷波地震波场特征分析 43
3.1 引言 43
3.2 弹性波动方程交错网格高阶有限差分 43
3.2.1 二维弹性波动方程 44
3.2.2 初始条件及震源函数 45
3.2.3 交错网格时间上2M阶差分近似 45
3.2.4 空间导数的2N阶差分精度展开式 46
3.2.5 交错网格高阶有限差分格式 46
3.3 高阶有限差分方程的稳定性及边界条件 47
3.3.1 高阶有限差分方程的稳定性条件 47
3.3.2 自由表面边界条件的处理 48
3.3.3 吸收边界条件的处理 49
3.4 多模式瑞雷波地震波场特征 50
3.4.1 递增型地质模型 50
3.4.2 含低速软夹层地质模型 53
3.4.3 含高速硬夹层地质模型 56
3.4.4 瑞雷波地震波场特征研究的意义 59
参考文献 59
第4章 瑞雷波频散曲线的提取 60
4.1 引言 60
4.2 倾斜叠加变换算法 60
4.2.1 传统倾斜叠加变换算法 60
4.2.2 倾斜叠加变换算法的改进 61
4.2.3 倾斜叠加变换算法在计算机上的实现 62
4.3 频率波数变换算法 63
4.3.1 瑞雷波地震记录二维傅里叶变换 63
4.3.2 瑞雷波频散曲线的提取 63
4.4 相移法 63
4.4.1 相位谱和振幅谱的产生 63
4.4.2 瑞雷波频散能量谱的产生 64
4.5 拉冬变换算法 64
4.5.1 传统拉冬变换算法 64
4.5.2 最小二乘拉冬变换算法 65
4.5.3 高分辨率线性拉冬变换算法 65
参考文献 66
第5章 瑞雷波频散曲线的反演 67
5.1 引言 67
5.2 模式识别算法基本原理 68
5.2.1 基本概念和定理 68
5.2.2 模式识别算法基本原理及实现过程 69
5.3 模式识别算法实施过程中的关键技术问题 75
5.3.1 初始网格步长和模式的选取 75
5.3.2 扩展因子和收缩因子的选取 76
5.3.3 完全预测与完全识别策略的执行 77
5.3.4 迭代终止标准 77
5.4 模式识别算法数值仿真测试 78
5.4.1 函数Rastrigin数值仿真测试 78
5.4.2 其他典型函数数值仿真测试 80
5.5 理论模型试算 81
5.5.1 两层模型 81
5.5.2 四层模型 85
5.5.3 五层模型 88
5.6 算法抗噪能力测试 92
5.6.1 两层模型 92
5.6.2 四层模型 94
5.6.3 五层模型 96
5.7 瑞雷波反演的几个重要方面对算法的影响 100
5.7.1 频带范围对算法的影响 100
5.7.2 纵波速度和密度中的误差对算法的影响 101
5.7.3 频点数和初始模型对算法的影响 102
5.7.4 层数和层厚度对算法的影响 103
5.8 与其他非线性全局优化算法的对比 106
5.8.1 与遗传算法的对比 106
5.8.2 与模拟退火算法的对比 107
5.9 多模式瑞雷波联合反演 108
5.9.1 多模式瑞雷波敏感性分析 108
5.9.2 多模式瑞雷波联合反演 110
参考文献 113
第6章 瑞雷波实际工程应用 114
6.1 引言 114
6.2 一维横波速度剖面的反演 114
6.2.1 瑞雷波频散曲线的提取 114
6.2.2 瑞雷波频散曲线的反演 115
6.3 二维横波速度剖面的产生 117
6.3.1 多炮瑞雷波频散曲线提取 117
6.3.2 二维横波速度剖面的产生 118
6.4 基于叠加频散曲线的多模式瑞雷波反演 119
6.4.1 多模式瑞雷波叠加频散曲线的提取 119
6.4.2 基于基阶波频散曲线的反演 122
6.4.3 基于叠加频散曲线的反演 123
第7章 回顾与展望 125
7.1 引言 125
7.2 本书完成的主要研究工作回顾 125
7.3 瑞雷波勘探今后发展方向展望 130
附录A 典型数值仿真测试函数 132
附录B 数值仿真测试函数源程序代码 135