瑞利面波探测地下空洞边界方法

摘要

本发明涉及一种瑞利面波探测地下空洞边界方法，属于空洞边界定位技术领域。该方法包括以下步骤：(1)野外地震面波散射数据采集：野外地震面波散射数据采集和普通反射地震勘探数据采集流程采集相同；(2)数据预处理；(3)采用广义S变换时频分析方法提取散射面波到时：对步骤(2)中得到的面波散射波记录，选取几道进行广义S变换，从时频图上拾取地震面波散射记录的到时；(4)计算空洞边界位置。本发明可以探测地下空洞的位置，为城市基础选址做指导，避免不必要的危害。相比较于其他地球物理方法，本发明可以定量探测地下空洞，提高探测的精度。本发明可以应用于地下空洞的实时探测，节省人力物力和花费的时间，缩短作业工期。

主权项

一种瑞利面波探测由下水道或天然气管道的衬砌所形成的规则形状的、地下空洞的边界方法，其特征在于：具体包括以下步骤：(1)野外地震面波散射数据采集：野外地震面波散射数据采集和普通反射地震勘探数据采集流程采集相同，当地下存在上述空洞时，弹性波和上述空洞发生作用，导致由体波到面波的转换以及由面波到体波的转换，散射面波在所有的散射转换波中的能量是最强的，这为采用广义S变换时频分析方法提取散射面波的到时提供了条件；(2)数据预处理：对野外采集的单炮数据进行数据预处理，具体步骤如下：(2a)去除随机噪声的影响，提高地震的信噪比；(2b)根据单炮地震记录上的面波同相轴的时距关系求取面波的波速；(2c)通过广义S变换时频分析方法计算某道数据直达面波的到时，然后将该时间减去该道偏移距与面波速度之商，即可得到震源峰值延迟时间；(2d)通过FK滤波去除直达面波，以增强散射面波的相对强度；(3)采用广义S变换时频分析方法提取散射面波到时：对步骤(2)中得到的面波散射波记录，选取几道进行广义S变换，从时频图上拾取地震面波散射记录的到时；如果探测的空洞为上述规则形状的空洞，则可以通过广义S变换拾取到来自空洞近震源边界和远震源边界的散射面波记录的到时；如果探测的空洞为不规则形状，则只能拾取到空洞作为一个散射点的散射面波到时；(4)计算空洞边界位置：d1和d2分别为待求的空洞近震源边界和远震源边界距震源的距离，x为某点检波器距震源的距离，h为空洞顶层的埋深；在h＜＜(d‑x)的情况下，有：$d=\frac{(t-tdelay)v+x}{2}---\left(1\right)$其中：v为面波速度，d为待求的空洞距震源的距离，t为广义S变换时频分析方法提取到的散射面波的到时，tdelay为步骤(2c)中提取得到的震源峰值延迟时间；若空洞为上述形状规则的空洞，则根据步骤(3)中拾取的分别来自近震源边界和远震源边界的散射面波的到时计算边界到震源的距离，达到探测空洞的目的。