非理想条件下地震面波的性质及压制方法研究

摘要

面波是地震勘探中广泛存在的一种规则干扰波，它通过形成的高倾角（低速）和强振幅污染地震记录，并且在近地表地震记录中占主导地位。它存在于地震记录中，会大大降低资料的信噪比，在地震记录中，面波的表现形式比较复杂，对于资料的后续处理非常不利。因此，地震记录中面波剔除与压制方法的研究是非常必要的。为寻求更好的压制面波的方法对非理想条件下的面波的性质进行研究势在必行。 瑞雷面波是一类低频、低速、能量较强的次生波，且主要沿着介质的分界面传播，其振幅随着与界面距离的增加迅速衰减，几个波长的深度之后位移小到几乎可以忽略。本文从瑞雷波传播的基本理论、波动方程入手，逐步讨论了瑞雷面波在常速度梯度、上覆疏松覆盖层、上覆空气情况、粘弹性介质中的传播特征，瑞雷面波传播速度与泊松比、品质因子、横波速度等地球物理参数的关系，并对其频散方程进行了推导及模型试算。根据粘弹性介质中瑞雷波的传播特征，建立数值算例，并对数值算例进行了去面波试验，验证后续去除面波方法的可行、有效性。 在对多种压制面波方法（S-变换压制面波方法、非线性滤波方法、f-k滤波压制面波方法、小波变换压制面波方法）的实现中，总结了各种方法的优缺点。为克服面波压制方法的缺点，使用联合滤波方法对面波进行压制，并提出了f-k滤波的参数选取改进算法-频率-视速度滤波方法。经过实际资料的验证，一维小波变换压制面波经过三次压制可以在不增加运算量的前提下得到最佳的去面波效果。二维小波变换、一维小波变换联合去面波和基于能量分析的参数选取f-k滤波压制面波方法克服了原有的缺点和不足，直接应用于实际资料的处理可行、有效。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章前言

1.1地震面波性质的研究现状

1.2面波压制方法的研究现状

1.3本文的主要研究内容

第二章理想条件下面波的传播特性

2.1均匀半空间中的瑞雷波方程

2.2瑞雷波的传播及其特点

2.2.1瑞雷波的传播及质点振动

2.2.2瑞雷波的速度及其与纵横波速度和泊松比的关系

2.2.3瑞雷波的衰减

第三章非理想条件下面波的传播特性

3.1常速度梯度地层中瑞雷波的性质

3.1.1瑞雷方程的建立

3.1.2质点的位移特性

3.2非弹性覆盖层对瑞雷波的影响

3.3上覆空气介质情况下的瑞雷波

3.3.1面波的频散关系

3.3.2质点的位移特性

3.4粘弹性地层中瑞雷波的性质

3.4.1粘弹性介质中的瑞雷方程

3.4.2质点的位移表达式

3.4.3品质因子的影响

3.4.4面波的能量速度

第四章面波的压制方法研究

4.1频率.波数域压制方法

4.1.1 f-k滤波基本原理

4.1.2频率-视速度滤波器设计

4.1.3频率-视速度阈值的设定

4.2非线性滤波压制方法

4.3基于S-变换的压制方法

4.3.1 S-变换时频分析压制面波的原理

4.3.2实际资料处理试验

4.4小波变换去除面波

4.4.1一维小波变换去除面波

4.4.2二维小波变换去除面波

4.4.3小波变换中阈值的选取

4.5奇异值分解法在面波去除中的作用

第五章应用效果分析

5.1数值算例

5.1.1数值模型的建立

5.1.2不含随机噪音的情形

5.1.3含随机噪音的情形

5.2实际资料应用效果

5.2.1 f-k方法应用效果分析

5.2.2小波变换处理效果分析

第六章结论

6.1完成的主要工作

6.2取得的主要结论

参考文献

攻读硕士期间取得的学术成果

致谢