用MAM和SASW反演場(chǎng)地剪切波速度結(jié)構(gòu)比較研究.pdf

1、為了深入地脈動(dòng)臺(tái)陣觀測(cè)反演工程場(chǎng)地剪切波速度結(jié)構(gòu)的研究,2003年秋在我國(guó)唐山地區(qū)完成了一次中美聯(lián)合野外觀測(cè),本文介紹了基本情況、雙方的觀測(cè)設(shè)備特點(diǎn)以及觀測(cè)場(chǎng)地的分布,舉例介紹了兩個(gè)場(chǎng)地的概況,敘述了MAM和SASW法觀測(cè)臺(tái)陣的設(shè)計(jì)原則和布設(shè)方案.在闡述了瑞利波、勒夫波和SASW方法計(jì)算頻散曲線的計(jì)算步驟、推導(dǎo)相關(guān)計(jì)算公式的基礎(chǔ)上,利用在24個(gè)場(chǎng)地分別同時(shí)獲取的地脈動(dòng)臺(tái)陣(MAM)、表面波譜分析臺(tái)陣(SASW)的觀測(cè)記錄,計(jì)算了瑞利波、

2、勒夫波頻散曲線,定性比較頻散曲線的形態(tài)和有效頻段等總體特征,指出不同方法推算的頻散曲線總會(huì)有一定的差別,大多數(shù)比較接近,約占總數(shù)的73％;有時(shí)差別會(huì)比較大,約占總數(shù)的27％.本文結(jié)果顯示,瑞利波和勒夫波的頻散曲線大體上都表現(xiàn)了隨著頻率的增加相速度逐漸降低的總趨勢(shì),反映的是剪切波速度隨深度增加的一般特點(diǎn).在簡(jiǎn)要介紹USGS的SASW反演方法的同時(shí),本文比較詳細(xì)地闡述了MAM所采用遺傳算法和單純形法相結(jié)合的混合算法.這種混合算法可同時(shí)搜索多

3、個(gè)模型,不需要計(jì)算偏導(dǎo)數(shù),應(yīng)用范圍廣,反演結(jié)果不受初始參數(shù)的影響,用遺傳算法把握大局,指導(dǎo)尋找全局最優(yōu)解,單純形法則在一定程度上解決了傳統(tǒng)遺傳算法的早熟問題.對(duì)有詳細(xì)鉆孔資料的兩個(gè)工程場(chǎng)地,實(shí)際反演了計(jì)算剪切波速度結(jié)構(gòu).以鉆孔法獲得的剪切波速度結(jié)構(gòu)為標(biāo)準(zhǔn),采用最大相對(duì)誤差和平均相對(duì)誤差作為定量評(píng)定指標(biāo),比較分析了兩個(gè)場(chǎng)地三種方法反演的速度剖面.大多數(shù)土層的相對(duì)誤差都在20％以內(nèi),最小的僅為0.6％.MAM反演的剪切波速度剖面可以反映出土

4、層軟、硬夾層結(jié)構(gòu)的總體上變化趨勢(shì),SASW得到的剪切波速度往往是隨深度逐漸增加的,不能很好反映土層軟、硬夾層結(jié)構(gòu)的變化趨勢(shì).最后,通過一個(gè)地震反應(yīng)分析的例子說明了本文討論的各種反演方法都可以滿足工程場(chǎng)地的類別劃分的要求,而只有根據(jù)MAM獲得的剪切波速度結(jié)構(gòu)計(jì)算得出的地表地震反應(yīng)譜與根據(jù)鉆孔法獲得的剪切波速度結(jié)構(gòu)計(jì)算得出的接近,工程上可以接受;根據(jù)平均等效剪切波速單層模型計(jì)算得出的地表地震反應(yīng)差別很大,不能滿足工程需要.本文通過比較,為進(jìn)