[发明专利]基于表面波谱扰动特征识别地下浅部异质体类别方法

权利要求书

1.一种基于表面波谱扰动特征识别地下浅部异质体类别方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

S1、在异质体可疑区域附近布置一条参考测线，测线上等间距布置N个测点；

S2、以重锤作为振源的激振工具，激振位置与最近测点的距离确保测试波场由表面波主导，在激振位置地表放置锤垫，以多道地震仪或面波仪记录测线测点振动响应，得到距振源不同位置测点的测试信号；

S3、对不同位置的测试信号作柱面几何扩散衰减校正以消除柱面波阵面几何扩散导致测试信号衰减；

S4、对测线各测点测试信号作二维傅里叶变换得到频率—波数域谱，由谱脊线对应的频率及波数值，计算瑞利波平均波速，用符号表示；

S5、对单个测点测试信号作傅里叶变换得到信号谱，由不同位置测点信号谱得到偏移距—频率谱云图，用符号λ及f分别表示波长及频率，根据波长、频率及瑞利波平均波速间关系式将偏移距—频率谱云图转换至偏移距—波长域谱云图，由参考测线得到的谱云图作为参考谱云图；

S6、参考步骤S1、S2在异质体可疑区域地表面布置一条测试线，重新获取测试信号，按步骤S3对重新获取的测试信号作柱面几何扩散衰减校正，按步骤S5得到该测线上偏移距—波长域谱云图，作为测试谱云图；

S7、将步骤S6中测试谱云图与步骤S5中参考谱云图进行比较，在谱强度大于最大谱幅值10％的波长范围内，波能量较强，若测试谱云图与参考谱云图相似，认为在此波长范围内无可识别异质体；若测试谱云图与参考谱云图不相似，表示测试谱云图有较大扰动，由谱云图扰动位置对应的偏移距预估异质体前后边界位置；

S8、若测试谱云图在异质体上方波长较大谱强度呈减弱趋势，判断异质体剪切波速度相对周围介质较弱，为软质体；若波长较大波谱强度呈增强趋势，判断异质体剪切波速度相对周围介质较大，为硬质体；

S9、根据谱云图特征扰动对应的波长及偏移距预估异质体埋深及位置；

S10、重复步骤S6-S9直至测线覆盖整个可疑区域。

2.根据权利要求1所述的基于表面波谱扰动特征识别地下浅部异质体类别方法，其特征在于，所述步骤S1中布置测点的方法具体为：

测线上等间距布置N个测点，N≥12，距振源由近至远测点编号依次为1、2、…、N，根据异质体长度及水平位置空间分辨率要求，测点间距取0.2～1m。

3.根据权利要求1所述的基于表面波谱扰动特征识别地下浅部异质体类别方法，其特征在于，所述步骤S2中的激振位置、锤垫具体为：

激振位置与最近测点距离为3-5m，锤垫为长、宽10cm及厚3cm钢块。

4.根据权利要求1所述的基于表面波谱扰动特征识别地下浅部异质体类别方法，其特征在于，所述步骤S3中进行几何扩散衰减校正的方法具体为：

校正信号由下式计算：

其中，r₁、r_i分别为第1个测点、第i个测点与振源间距，即偏移距，x_i(t)为第i个测点信号，i＝1、2、…、N。

5.根据权利要求1所述的基于表面波谱扰动特征识别地下浅部异质体类别方法，其特征在于，所述步骤S4中计算瑞利平均波速的方法具体为：

用符号f及k分别表示频率及波数，由频率—波数域谱脊线各点对应的频率及波数按下式得到一组瑞利波速；

c_j＝2πf_j/k_jj＝1,2,…,M

其中，下标j表示脊线上第j点，M表示在脊线上取点数量，f_j及k_j分别表示第j点对应的频率及波数，c_j表示第j点对应瑞利波速；由脊线M个点对应的瑞利波速计算瑞利波平均波速，用符号表示：