面波的採集,面波資料的採集

2021-03-03 21:32:43 字數 5762 閱讀 2619

1樓:中地數媒

根據工作方法的不同,面波勘探可以分為穩

態法和瞬態法兩種。穩態法為激發、接收單一頻率的瑞利波,直接測出不同頻率瑞利波的傳播速度,得到頻散曲線(圖6-4-1)。瞬態法為激發、接收有一定頻率範圍的脈衝形式瑞利波,通過資料處理得到頻散曲線(圖6-4-2)。

穩態法需要專門的激振器,多次激發,野外工作較為複雜,但資料處理較簡單,結果精度也較高。瞬態法所用的震源和採集系統與常規工程**勘探一樣,但資料處理稍微複雜一些。

圖6-4-1 穩態法工作原理示意圖

1.震源

用於瞬態法面波勘探的震源與常規工程**勘探震源相同,有炸藥震源和非炸藥震源(包括錘擊法、落重法等)。用於穩態法面波勘探的震源為激振器。有如下種類。

圖6-4-2 瞬態法工作原理示意圖

1)機械偏心式激振器

該裝置包括直流電動機、直流(dc)電源、可控矽調速器、安裝電機的振動臺,如圖6-4-3所示。振動臺內有一較重的偏心塊,改變偏心塊的位置可以改變激振力的大小。可控矽調速器控制直流電機的勵磁電壓和電樞電壓,當勵磁電壓保持恆定,改變電樞電壓就改變了電機轉動的角頻率,激振器的振動頻率也隨之變化。

圖6-4-3 機械偏心式激振器工作示意圖

2)電磁式激振器

圖6-4-4為電磁式激振器產生瑞利波的示意圖。訊號源產生某一頻率的電訊號,經過功率放大器放大後,輸入到電磁激振器,推動激振器按訊號源給出的頻率做豎向正弦振動;振動能量通過振動板傳入地下,產生瑞利波沿地面表層運動;改變訊號源的頻率,激振器的振動頻率也隨之改變;通過控制輸入激振器的電流來控制激振力的大小。

圖6-4-4 電磁激振器工作示意圖

2.排列布置

瑞利波勘探一般採用縱測線觀測系統,即激振點和檢波器排列在一條直線上,採用多道接收的方式工作。為方便工作,道間距δx一般為等間隔的。可以採用單邊接收的形式(如圖6-4-2所示),也可以採用雙邊接收的形式(如圖6-4-1所示)。

在穩態等幅激振條件下,要求

**波場與**勘探

式中:λr為瑞利波波長;vr為瑞利波傳播速度。

在穩態變幅激振條件下,要求

δx≤nλr (6-4-2)

式中:n為激振訊號相鄰兩大振幅間的週期數。

瞬態激發時,為了使兩檢波器接收的訊號有足夠的相位差,道間距應滿足:

**波場與**勘探

面波資料的處理、解釋

2樓:中地數媒

面波勘探的關鍵是利用瑞利面波的頻散特性。為了獲得頻散曲線,首先需要從野外採集得到的面波記錄求取瑞利波的速度,有了頻散曲線後,還需對它進行各種定性或定量的解釋。

1.瑞利波傳播速度的計算

對於穩態法和瞬態法,瑞利波傳播速度的計算方法是不同的。

1)穩態法

穩態法面波勘探中,主要採用時間差法和互相關分析法求取瑞利波速度。

a.時間差法。設地面上兩檢波器之間的距離為δx,且δx<λr。兩檢波器接收的瑞利波的同相位時間差為δt,則瑞利波的傳播速度為

**波場與**勘探

這樣只利用了一個相位處的時間值,誤差較大。為了減小誤差,可對同一頻率資料讀取多個同相位的時間差進行計算,取其平均值。即使這樣,也只利用了記錄波形上的幾個點。

為了消除干擾,提高精度,提出了互相關法。

b.互相關分析法。互相關法不是隻利用記錄波形上的幾個點,而是利用了全部波形,因此精度較高。

設地面上兩點x1、x2 處接收到的瑞利波記錄為u1 (t)和u2 (t),(x2-x1)≤λr,記錄的取樣間隔為δ,取樣總數為n。根據相關理論,這兩個記錄的互相關函式為

**波場與**勘探

式中:τ為時延量。分析互相關函式,找到最大互相關函式值所對應的τ值,則它反映這兩個瑞利波記錄綜合的同相位時間差δt=τδ,於是

**波場與**勘探

2)瞬態法

瞬態法面波勘探記錄的是由許多簡諧波疊加而成的脈衝型瑞利波。每一個頻率的簡諧波都有一個相速度vr,因此無法直接計算瑞利波速度,必須進行傅立葉變換。設任一點x處的簡諧波垂直位移寫為

**波場與**勘探

式中:a為常數,ω=2πf為角頻率,

為x處的相位角。因此,x1和x2兩點間的相位差為

**波場與**勘探

於是,相速度的計算公式為

**波場與**勘探

為了利用上式求不同f時的vr,設x1 和x2 兩點接收的瑞利波記錄分別為u1 (t)和u2 (t),則它們的互相關函式為

**波場與**勘探

對以上互相關函式做傅立葉變換,其頻譜為

**波場與**勘探

式中:u1(f)和u2(f)分別是u1(t)和u2(t)的頻譜,

是u2(f)的共軛。由此可見,互相關譜的相位部分就是這兩點間的相位差。把不同頻率的相位差代入(6-4-9)式就可以計算出不同頻率簡諧波的瑞利波傳播速度vr。

2.頻散曲線的繪製

利用上述方法求出不同頻率瑞利波的傳播速度後,就可以繪製頻散曲線。通常的頻散曲線應當是vr-f形式。實際工作中不採用這種形式,而是vr-h的形式。

原因在於:由瑞利波的性質可以知道,不同波長的瑞利波穿透深度不同,它的速度就代表了在穿透深度內的瑞利波速度;波長與頻率密切相關,瑞利波速度隨頻率的變化就隱含著不同深度瑞利波速度的變化;單純vr-f 形式的頻散曲線不能直接反映不同深度瑞利波速度的變化,vr-h的形式既明確給出了不同深度瑞利波速度的變化情況,又包含了瑞利波速度隨頻率的變化,對後面的地質解釋、實際應用意義更大,更為方便。

雖然一般瑞利波的穿透深度約等於其波長,但波長值還不完全是深度值。由瑞利波波長求其穿透深度還需要一個換算係數β,即

**波場與**勘探

波長深度換算係數β是一個隨介質的泊松比σ不同而變化的常數。介質不同,β也不同。一般岩石的β多取為0.65。對於土體而言β=0.80,淤泥質粘土β=0.85。

圖6-4-5是一個實際瑞利波頻散曲線圖,圖中除繪有vr-βλr曲線外,還繪有用於定性、定量解釋的

曲線和曲線。這些曲線繪製在一張圖上,能夠更方便地分析頻散曲線的變化規律,直觀地對頻散曲線作出合理的定性解釋。

圖6-4-5 瑞利波頻散曲線

3.頻散曲線的解釋

瑞利波頻散曲線的解釋主要是要確定地層的層厚度和層速度,包括定性的解釋和定量的解釋兩部分內容。

定性的解釋是由頻散曲線的形狀和趨勢初步確定層厚度和層速度。理論研究表明,瑞利波的穿透深度約與其波長成正比。目前,國內外的瑞利波勘探中,確定深度和層速度一般採用所謂的半波長解釋法,即勘探深度h=λr/2。

同時認為瑞利波波速代表λr/2深度以上介質的平均速度。實際上,半波長解釋法容易使介面深度偏小、層速度產生較大的誤差。通過研究,發現頻散曲線的拐點或∂vr/∂λr曲線的極值點與層厚度的關係極為密切。

因此,通過分析頻散曲線的形態和變化規律,可以初步確定可能的層數和各層的厚度。

確定層厚度之後,需要計算層速度。實測瑞利波的傳播速度代表著某一深度內各層的傳播速度的加權平均值。層速度計算的目的就是根據實測頻散曲線,從平均傳播速度中計算出各層的傳播速度。

計算層速度既有比較複雜的漸近線法和∂vr/∂λr·h極值法,也有近似計算方法。

理論研究表明,當λr→0時頻散曲線的漸近線為v r=v r1。當λr→∞時頻散曲線的漸近線為v r=v r2。利用這一特點,可以方便地求出第一層瑞利波速度v r1來。

第二層的瑞利波速度因頻率有限,也因受更深層的影響無法求出,需要利用∂vr/∂λr·h的極值。通過統計分析可以知道,層速度與∂vr/∂λr·h的極值之間有如下關係:

**波場與**勘探

因此**波場與**勘探

由此可以計算各層的層速度。

使用近似計演算法同樣基於認為實測瑞利波速代表某一深度內各層傳播速度的加權平均值,所以將實測瑞利波速度記為

,計算出的第i層速度記為vri。計算時分為兩種情況:當

隨深度加大而增大時有:

**波場與**勘探

式中:分別為地面至第n層和第n-1層深度內的平均速度;hn和hn-1分別為第n層和第n-1層的深度;vrn為第n層的層速度。當

隨深度加大而減小時有:

**波場與**勘探

式中各量的意義同上。

進行上述定性解釋後,可以建立初步的理論分層模型,對該模型做正演模擬計算,得到理論瑞利波頻散曲線。把理論曲線與實測曲線對比,不斷修正解釋的結果,最後使理論結果與實際結果一致就完成了全部解釋工作。

求出各層的層厚度和層速度後,由於瑞利波速度與橫波速度有密切關係,通過簡單的公式可以求出橫波速度。然後,就能計算出近地表層的各種岩土力學引數,如楊氏模量、體變模量、剪下模量、泊松比、拉梅常數、密度等。

總的來說,瑞利波法勘探理論基礎還不十分嚴格。所用的方法大多是定性的或經驗的,還有許多問題需要研究,但其將以往認為的干擾波變為有效波的思想是極有前途的。嚴格地說,在地下執行的任何波都不是干擾波,都有可以利用的價值。

之所以目前它還是干擾波,只是因為人們還沒有把它研究透。

瑞利面波方法

3樓:中地數媒

面波存在的理論證明是英國瑞利首先發現的,故稱瑞利面波。該波的質點位移不僅與傳播距離、傳播深度和頻率有關,也與介質的性質有關。在理想的情況下(泊松比σ=0.

25),瑞利面波振動的水平分量dx和垂直位移分量dz之間的關係為

環境地球物理學概論

式(6.3.1)為橢圓方程,說明在介質表層附近瑞利波質點的位移軌跡是xz平面的逆時針旋轉橢圓,其長短軸之比為3∶2。瑞利面波的傳播速度

環境地球物理學概論

經分析和計算可知瑞利面波的主要能量集中在z/λr<0.5的深度。當深度達z/λr>1之後,瑞利面波迅速衰減。

說明瑞利面波在介質中傳播深度不超過1個波長,其能量主要集中在1/2波長深度範圍之內,dx和dz在介質中衰減呈指數規律,在表層其傳播能量與距離的一次方成反比,衰減較慢,傳播較遠(體波在介質中是與距離平方成反比衰減),是面波用於表層勘查的優點所在。

圖6.3.1 瑞利面波工作方法示意圖

瑞利面波資料採集系統的排列如圖6.3.1所示,激發震源與檢波器在一條直線上,檢波器p1,p2分別等距離置於測點o兩側,震源與兩檢波器之間距離相等為x(見圖6.

3.1)。當完成一次激發觀測之後,震源(錘擊)移至另一側等距離位置進行激發採集資料。

檢波(器)距x通常以測點o為中心,成倍數遞增。隨檢波(器)距增大,探測深度也相應增大,要求震源能量也要增大。

瑞利面波的資料處理也是自動完成的,處理流程如圖6.3.2所示。

經過一系列分析處理,求出各種頻率面波相對應的速度vr和波長λr,繪離散分佈曲線,通過反演計算得出表層岩土介質的分層與結構。

近年日本提出一種利用具有固定系列振動頻率的震源,用改變震源振動頻率來調節探測深度。因此,接收儀器和資料處理都和上述方法有所不同。有人用gr-810淺層**儀,用改變激發頻率的方法探測公路路面結構,可以明顯分出路面瀝青層、碎石層、砂礫層和粘土層。

瑞利面波的一個探測例項是防滲牆工程質量檢測,如圖6.3.3所示。

一般防滲牆的厚度為0.2 m,探測所得的瑞利波速度是在原背景值的基礎上增加了防滲牆的影響,使測得速度值高於原背景值。由於防滲牆的厚度相對較小,所增加的速度值不是很大。

人工填土的波速一般為150 m/s左右,而在同一地段測得有防滲牆影響的堤段波速一般為200~250 m/s左右。因此,根據瑞利波測定的波速值判斷防滲牆的強度較為困難。但是,瑞利波對高噴防滲牆出現的蜂窩、離析、膠結不良或空洞等則反映異常靈敏,一般可據頻散曲線的特殊異常反映如離散性等來判斷防滲牆存在的缺陷和異常部位。

對某大堤7+240~7+255堤段佈置4個瑞利波探測點,比較分析4個頻散曲線(圖6.3.3)的形態不難看出,在7+245點處,頻散曲線光滑連續。

反映出該點處高噴牆膠結良好、均勻連續。在7+240、7+250和7+255點處,頻散曲線明顯離散,波速急劇下降,表明此3點處的高噴牆體膠結質量欠佳,是可能存在鬆散帶的位置。該處剛好是2023年6月噴砂冒水位置。

圖6.3.2 瑞利面波資料處理流程圖

圖6.3.3 瑞利波探測頻散曲線7+240~7+255測點

資料採集的取樣頻率對頻譜測量有什麼影響

滿足奈奎 bai斯特取樣定理du的前提下 取樣頻率zhi越高,時域內訊號 dao解析度就專越高,採集到的訊號就越接近屬原始訊號,在頻譜上的頻帶就越寬,有利於後期頻域分析 相位分量的相位改變是不影響該波的頻率成分和幅值大小,也就是說,在幅頻內的本質是沒有發生改變的,所以最終合成的波形幅值頻譜是不會改變...

資料採集卡和A D轉換器的區別

區別是a d 模數轉換 是資料採集卡的一個組成單元,而資料採集卡是實現資料採集的功能模組。二者的關係是a d轉換器是資料採集卡的主要組成,負載將模擬訊號轉換為資料訊號。而要實現資料採集,光有a d轉換是不能實現的。在資料採集卡上還整合了單元,與a d轉換一起,實現資料採集 一般來說,所謂的資料採集卡...

我寫好了從頁面採集內容的小程式並且把採集的內容在資料庫存好了,現在有HTML檔案,怎麼把內容

這個我不會,但是儲存網頁內容完整性和便利性最好的我感覺是網文快捕5,你可以看看能不能在其中學到點什麼 我現在想用。net做一個採集網頁,不用多個網頁採集,就單個頁面採集,採集相應欄位到資料庫。我之前做過,基本的都已經寫完了 但是最後沒有解析到資料庫 實現過程其實很簡單 c 傳送一個域名地址 獲取到得...