【摘 要】
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我国进入城镇化高速发展时期,从1998年到2021年,城镇化率由33.35%提高到64.72%。随着城市化进程的加快,城市路面塌陷事故也呈高发趋势。在城市地下空间的开发过程中,由岩溶、土洞等引起的事故频发,有必要研究适合城市施工环境的探测地下浅埋地质异常的方法。常规的地球物理方法中,探地雷达的勘探精度高,是目前城市浅埋异常体探测的主要方法,但其探测深度一般在5米左右。南方地区由于浅水位浅,探测深度
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我国进入城镇化高速发展时期,从1998年到2021年,城镇化率由33.35%提高到64.72%。随着城市化进程的加快,城市路面塌陷事故也呈高发趋势。在城市地下空间的开发过程中,由岩溶、土洞等引起的事故频发,有必要研究适合城市施工环境的探测地下浅埋地质异常的方法。常规的地球物理方法中,探地雷达的勘探精度高,是目前城市浅埋异常体探测的主要方法,但其探测深度一般在5米左右。南方地区由于浅水位浅,探测深度更小;高密度电法在硬化路面上施工困难;跨孔CT法需要借助钻孔才能开展;浅层地质条件复杂,横向变化大,地震反射波法干扰严重、成像困难。近年来,瑞雷面波法的研究应用是城市浅埋异常体探测的热点。大多数学者的研究集中在噪声源成像和主被源联合勘探这两个方面。相对于噪声源面波勘探,主动源瑞雷面波法勘探深度小,但是施工速度快。在获得面波数据的同时,还能获得折射波数据。对浅层勘探而言,可同时获得地下地层的横波、纵波速度。为确定地下异常体的性质,提高勘探精度提供了一种新的思路。面波勘探以面波的频散特性为基础。不同周期的面波以不同的波速进行传播,可以提取频散曲线,反演得到地下的横波波速分布。本文主要研究以下内容:（1）选取合适的频散曲线提取方法、最佳排列长度、合适的偏移距和道间距,通过有限差分法的方法对各种情况的浅层地质模型进行正演模拟,面波频散能量成像,提取频散曲线,通过遗传算法反演方法得到相对准确的地层横波速度分布;（2）对面波遇到低速异常体发生的散射现象进行研究,利用其更加精确地定位地下异常体;（3）将瑞雷面波法和初至折射波法相结合,同时获取模型初至层析成像法得到的纵波速度和面波法得到的横波波速分布。纵横波速度作比,进而获得地下的泊松比分布,并将这种方法应用于工程实际中。纵横波反演大大提高了浅层反演精度和施工效率。在城市浅层勘察中,获得地下横波速度结构对精确探查地下空洞填充状态和估算地层承载力是很有必要的。本文致力于对面波有限差分正演模拟、基于遗传算法的反演分析及成像、面波的散射现象、面波和初至折射波法联合勘探几方面进行研究。研究表明,瑞雷面波反演和初至层析反演的综合,可以更准确地反演浅层地质结构。该论文有图94幅,表20个,参考文献114篇。
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