Теперь, используя RadExPro, Вы можете легко построить модель скоростей поперечных волн верхней части разреза с помощью анализа поверхностных волн.
Во многих сейсмических методах изучения верхней части разреза поверхностные волны являются сложно устранимой помехой. В то же время, метод в котором поверхностные волны используются для изучения верхней части разреза, оказался очень эффективным.
- Благодаря большой энергии поверхностных волн достигается высокое соотношение сигнал/шум, что позволяет легко получить достоверные результаты.
- Метод не требует специальной дорогостоящей аппаратуры и специфических систем наблюдений.
- Глубинность метода достигает 10-30 метров.
Краткая теория метода
При поверхностном возбуждении упругих колебаний более 2/3 части энергии уходит на образование низкоскоростных поверхностных волн Рэлея. В случае вертикального градиента скоростей каждая частотная компонента поверхностной волны распространяется со своей фазовой скоростью, т.е. скорость поверхностной волны является функцией частоты колебаний.
Глубина, на которую распространяются колебания поверхностной волны, пропорциональна длине волны (или обратно пропорциональна частоте). Ниже представлено графическое представление этого утверждения – высокочастотная волна быстро затухает и характеризует первый слой, в то время как низкочастотная распространяется глубже и даёт характеристику более глубоких слоёв (Rix G.J. ,1988)
Геометрическая дисперсия в слоистых средах.
Зависимость фазовой скорости от частоты для данной среды называется дисперсионной кривой. Форма дисперсионной кривой отображает изменение жесткости с глубиной.
Наиболее распространенный способ использовать описанное свойство дисперсии – построение профилей поперечных скоростей с помощью многоканального анализа поверхностных волн.
Последовательность действий при выполнении работ по данному методу следующая:
1) Регистрация поверхностных волн, сгенерированных различными источниками, например кувалдой. Поскольку энергия поверхностных волн велика, легко достигается высокое соотношение сигнал/шум (в данном случае помехами будут объемные волны, область, где они наиболее активны, называется ближней зоной).
В качестве приёмников рекомендуется использовать низкочастотные (4.5 Гц) вертикальные приёмники. Использование низкочастотных приёмников позволяет добиться регистрации волн с большей длиной волны, что соответственно увеличивает глубинность метода. Использование более высокочастотных приёмников также допустимо. Длина приемной линии (D) связана с максимальной длиной волны (λmax):
D≈ λmax, при этом максимальная глубина, для которой может быть восстановлена скорость поперечных волн определяется как половина наибольшей длины волны: Zmax≈ λmax/2
С другой стороны – расстояние между приемниками (dx) связано с минимальной длиной волны (λmin) и, соответственно, минимальной глубиной исследования (Zmin):
dx≈ λmin, Zmin≈ λmin/2
На практике, однако, основной фактор, определяющий максимальную длину волны – источник. Обычно, это первые десятки метров.
Расстояние от источника до первого приемника обычно составляет 1-4dx. (Данные по методике взяты с интернет сайта www.masw.com)
Типичная сейсмограмма, полученная по методу MASW, представлена на рисунке:
Сейсмограмма, полученная по методу MASW.
2) Дисперсионный анализ - построение дисперсионных изображений. На каждую полученную сейсмограмму рассчитывают дисперсионное изображение. Типичный вид такого изображения представлен на рисунке, приведенном ниже. Подробное описание процедуры расчета описано в статье Choon B.P. et.al. (1998). Дисперсионная кривая извлекается из изображения путем пикировки по максимумам амплитуд.
Дисперсионное изображение и пропикированная по максимум амплитуд кривая (изображение получено с помощью модуля MASW).
3) Заключительный шаг - инверсия - нахождение профиля поперечных скоростей, теоретическая дисперсионная кривая которого максимально приближена к измеренной кривой. В модуле MASW реализована инверсия Оккама - минимизируется среднеквадратическая ошибка между кривыми при условии максимальной гладкости модели (Constable S.C. et.al.,1987). Профиль скоростей поперечных волн привязывается к середине приемной расстановки. Двумерный профиль скоростей поперечных волн строится интерполяцией между полученными вертикальными профилями.
Поддерживаемые форматы данных
Программа работает с 2D данными с введенной геометрией. Поддерживаются стандартные форматы, включая SEG-Y, SEG-2, SEG-D, SEG-B, SEG-1 итд. Геометрия может считываться из базы данных, из файлов формата ASCII или SPS, редактироваться или рассчитываться внутри программы по формулам.
Дисперсионная кривая извлекается из изображения путем пикировки по максимумам амплитуд в определенном частотном диапазоне.
Для полученной дисперсионной кривой запускается инверсия для нахождения профиля поперечных скоростей, теоретическая дисперсионная кривая которого максимально приближена к измеренной кривой. В RadExPro реализована инверсия Оккама, при которой минимизируется среднеквадратическая ошибка между кривыми при условии максимальной гладкости модели (Constable S.C. et al., 1987)
Результат инверсии может быть представлен как в виде грида, так и в виде слоистой модели.
