Введение 3
1. Обзор метода поверхностно-волновой томографии 4
1.1. Особенности распространения поверхностных волн в среде 4
1.2. Метод Дитмара-Яновской 7
1.3. Применение метода поверхностно-волновой томографии 10
2. Моделирование данных 13
2.1. Оценка корректности метода 13
2.2. Выбор системы наблюдения 16
2.3. Параметр регуляризации 22
2.4. Разрешающая способность метода 24
3. Экспериментальные данные 29
Выводы 36
Список литературы: 37
Изучение верхней части разреза - одна из важных задач, которые необходимо решать при проведении инженерных работ. Анализируя сейсмические данные, удаётся установить различные физические характеристики приповерхностной зоны, которые, в свою очередь, позволяют оценить свойства грунтов и выделить локальные неоднородности. В последнее время для эффективного решения данной задачи рассматриваются, в том числе, и методы, использующие в качестве целевых поверхностные волны.
Метод поверхностно-волновой томографии на сегодняшний день широко применяется в области сейсмологии при исследовании верхней мантии и глубинной части земной коры. В данной работе будет рассмотрена возможность использовать метод в инженерной сейсморазведке.
Актуальность работы заключается в том, что возможности метода поверхностно-волновой томографии представляют большой практический интерес: поверхностно-волновая томография позволяет получать 3D модели среды, проводить удаленное изучение объектов, а также обладает потенциально лучшим пространственным разрешением, чем широко используемый метод обработки поверхностных волн MASW.
Цель работы: оценить возможности применения поверхностно-волновой томографии для изучения верхней части разреза.
Задачи работы:
1. Изучить опубликованную литературу по теме исследования;
2. Изучить алгоритм Дитмара-Яновской для выполнения поверхностно-волновой томографии и его программную реализацию на языке MATLAB;
3. С использованием модельных данных оценить разрешающую способность метода и дать рекомендации по выбору системы наблюдений;
4. Продемонстрировать работоспособность метода на экспериментальных данных.
В ходе выполнения работы было показано для метода поверхностно-волновой томографии:
• Приближение о прямолинейности лучей не очень существенно влияет на результат восстановления скорости;
• Параметр регуляризации позволяет контролировать контрастность аномалий, что можно использовать для выделения как локальной составляющей, так и крупных аномалий;
• Оптимальная система наблюдений для площадных исследований — это система наблюдений типа «П» или «Г» в зависимости от бюджета исследования;
• Разрешающая способность напрямую зависит от количества трасс. В отличии от метода MASW, не зависит от размеров расстановки. Для повышения разрешающей способности метода рекомендуется увеличивать количество лучей за счет уменьшения шага между пунктами приема и пунктами взрыва;
Кроме того, был получен практический результат по реальным данным:
• В ходе эксперимента было установлено предположительное место захоронение ДОТа, о чем свидетельствует наличие высокоскоростных аномалий групповой скорости поверхностной волны Рэлея в пределах исследуемой области. Результаты эксперимента и полученное распределение аномалий соответствует представлениям о строении верхней части разреза исследуемой области.
В сравнении с методом MASW, метод поверхностно-волновой томографии дает возможность получать более качественный данные за счет лучшей разрешающей способностью, также возможно получение 3D модели среды меньшими трудозатратами, кроме того можно удаленно изучать объекты, так как не требуется выполнять исследования непосредственно над объектами - источники и приемники расстанавливаются по периметру области.
Проделанная работа позволяет полагать, что метод поверхностно-волновой томографии в целом и алгоритм Дитмара-Яновской в частности (включая его программную реализацию на языке MATLAB), можно эффективно использовать для изучения верхней части разреза.
