一种基于Rayleigh波椭圆率的地表扰动探测和监测方法

本发明属于面波探测监测，尤其涉及一种基于rayleigh波椭圆率的地表扰动探测和监测方法。

背景技术：

1、《西南交通大学学报》2022年4月12日网络首发了王天等“rayleigh波椭圆极化在盾构隧道地层扰动探测中的模拟和应用研究”，介绍了主动源rayleigh波椭圆率方法，将椭圆率方法引入到主动源面波探测中。首先采用二维有限元数值模拟对实际地层进行了正演模拟，分析其波场传播、速度频散和椭圆率频散特征。其次结合工程实例，椭圆率方法和传统速度频散方法结果表明，主动源rayleigh波椭圆率方法具有与速度频散方法类似的探测效果。

2、《中南大学学报》2022年第8期公开了王天等“rayleigh波椭圆极化与地震映像在城市地层扰动探测中的数值模拟和应用”，介绍了两种对城市地层扰动探测方法，一是传统地震映像方法；二是主动源rayleigh波椭圆率方法。通过分析盾构隧道开挖前后的地震映像及椭圆率频散特征，结果表明主动源rayleigh波椭圆率方法能够正确地反映场地的介质属性及地质界面。

3、通过以上例子可以看出，现有主动源rayleigh波椭圆率方法在一定程度上能够提准确反映场地的介质属性，但主动源探测和监测深度范围有限，未形成一套系统的处理方案。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提供一种基于rayleigh波椭圆率的地表扰动探测和监测方法。

2、本发明的一种基于rayleigh波椭圆率的地表扰动探测和监测方法，包括以下步骤：

3、步骤1：主动源和被动源数据采集。

4、步骤2：主动源数据分析，将傅里叶变换应用于水平分量x和垂直分量z地震记录，将结果进行频谱比得到rayleigh波椭圆率。

5、步骤3：通过频率、rayleigh波速度及波长之间的关系，将椭圆率映射至深度域得到主动源rayleigh波椭圆率频散剖面图，进行特征分析。

6、步骤4：被动源数据分析，读入地震数据，并进行预处理，包括去均值、去趋势、带通滤波操作。

7、步骤5：通过给定时窗长度，基于rayleigh波相位差特点构建选窗算法，选择地震数据中rayleigh波占优分段。

8、步骤6：采用极化滤波滤除分段中体波及各种散射波，保留rayleigh波成分。

9、步骤7：采用与步骤2-步骤3的处理方式，获得被动源rayleigh波椭圆率频散剖面图。

10、步骤8：综合主动源和被动源rayleigh波椭圆率频散特征，全面地揭示地下结构的特征，实现对地表扰动的全面监测和探测。

11、本发明的有益技术效果为：

12、本发明采用了主动源和被动源rayleigh波椭圆率方法进行联合探测监测，解决了主动源rayleigh波椭圆率方法探测和监测深度范围有限问题，提高了对地表扰动的探测与监测的深度及精度需求；两种方法的联合探测，能够相互验证，减少了采用其他方法相互验证的工作量问题；可以更全面地揭示地下结构的特征，实现对地表扰动的全面监测和探测。

技术特征：

1.一种基于rayleigh波椭圆率的地表扰动探测和监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种基于Rayleigh波椭圆率的地表扰动探测和监测方法，具体为：采集主动源和被动源数据；将傅里叶变换应用于水平分量X和垂直分量Z地震记录，将结果进行频谱比得到Rayleigh波椭圆率；将椭圆率映射至深度域得到主动源和被动源Rayleigh波椭圆率频散剖面图，进行特征分析；通过给定时窗长度，基于Rayleigh波相位差特点构建选窗算法，选择地震数据中Rayleigh波占优分段；采用极化滤波滤除分段中体波及各种散射波，保留Rayleigh波成分；综合主动源和被动源Rayleigh波椭圆率频散特征，全面地揭示地下结构的特征，实现对地表扰动的全面监测和探测。本发明更全面地揭示地下结构的特征，提高了对地表扰动的探测与监测的深度及精度需求。

技术研发人员：张立,卢柱峰,蒋吉佑,游朝亮,钟学礼,胡昊晟,廖礼雪
受保护的技术使用者：西南交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17