基于改进遗传算法的瑞雷波频散曲线反演

摘要

瑞雷波勘探具有快速、经济、轻便、无损、衰减小、抗干扰能力强且不受各地层速度关系的影响等优点，它已被广泛应用于地球物理勘探、人工地震勘探及超声无损检测等领域。通过反演瑞雷波频散曲线可以获取横波速度、地层厚度、变形模量、抗压抗折强度、地基承载力、泊松比、标准贯入击数等物理力学参数。反演方面的研究是瑞雷波勘探的核心。遗传算法因其对初始模型要求较宽松，无需计算导数信息，易于实现等优点，比较适合于解决非线性、多参数的瑞雷波频散曲线反演问题，但其计算量大、效率低及早熟收敛等缺陷使得其在瑞雷波反演中的应用受到了阻碍。
　　 本文针对以上问题，结合瑞雷波反演特点，对遗传算法进行了如下改进：⑴动态选取线性定标的参数C；⑵采用自适应交叉概率和自适应变异概率，加快种群往好的方向搜索速度；⑶删除相同染色体（仅保留一个），并由部分适应度高的染色体变异以补充被删个体，以保持种群的多样性；⑷分析了遗传算法中重复计算的可能性，在程序实现中避免了重复计算。利用改进的遗传算法进行瑞雷波频散曲线反演，对层速度递增模型选取基阶频散曲线构造目标函数，而对含低速夹层的模型选用最大模频散曲线构造目标函数。结果表明，改进遗传算法有效地加快了最优解改善速度并提高了反演精度。最后利用实测频散曲线进行反演，也取得较好效果，验证了改进遗传算法的正确性和实用性。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 立题背景和意义

1.2 瑞雷波勘探发展历史概况

1.3 瑞雷波频散曲线反演研究现状

1.4 论文研究内容和主要成果

1.4.1 本文研究内容

1.4.2 主要成果

第二章 遗传算法改进策略研究

2.1 遗传算法基本原理

2.1.1 遗传算法的基本特征

2.1.2 遗传算法的实施

2.2 标准遗传算法存在的缺陷

2.3 遗传算法改进策略

2.3.1 动态线性标定的改进

2.3.2 交叉概率和变异概率自适应调整

2.3.3 动态调整子代个体

2.3.4 避免重复计算

第三章 分层介质瑞雷波频散曲线的正演研究

3.1 层状介质中多模式频散曲线的计算

3.1.1 传递矩阵法求取频散方程

3.1.2 频散方程的数值搜根

3.2 层状介质中瑞雷波的位移分量

3.3 介质模型及其频散曲线

第四章 基于改进遗传算法的瑞雷波反演

4.1 改进遗传算法在瑞雷波反演中的应用分析

4.1.1 瑞雷波频散曲线反演

4.1.2 改进遗传算法在瑞雷波反演中的实现

4.2 理论频散曲线反演效果分析

4.2.1 速度递增模型反演效果

4.2.2 含低速夹层模型反演效果

4.3 算法抗干扰能力测试

4.4 实测频散曲线反演效果分析

第五章结论与建议

参考文献

致谢

攻读硕士期间主要研究成果