利用拉夫波多道分析方法估计近地表横波参数

As theory dictates, for a series of horizontal layers, a pure, plane SH wave refracts and reflects only SH waves, and does not undergo wave-type conversion as do incident P or Sv waves. This is why the shallow SH-wave refraction method is popular in urban geophysics. However, it possesses two drawbacks: 1. converted waves will occur if a dipping layer exist and are not easy to be recognized; 2. there is no refraction if a low velocity layer exists. In addition, it uses only first arrival information and wastes Love waves that acquire most of seismic energy. Most SH-wave data contain a strong component of Love-wave energy. Multichannel analysis of Love waves (MALW) utilizes phase and amplitude information of high-frequency SH-wave data to obtain near-surface shear-wave velocity and quality factor. MALW is a non-invasive, non-distractive, highly effective, and low cost method. Love wave is surface wave. Unlike Rayleigh waves, the dispersive nature of Love waves is independent of P-wave velocity. In theory, a fewer parameters make the inversion of Love waves more stable and reduce the degree of nonuniqueness. Analysis high- frequency Love waves can provide accurate near-surface shear-wave properties. It should obtain the same attention as Rayleigh waves. In this study, we will focus our attention on quantitatively defining near-surface three-dimensional (3D) shear-wave parameters based on multichannel analysis of Love waves. They include: 1. imaging Love wave energy in the 3D space; 2. studying dispersion characteristics, penetration depth, inversion stability and nonuniqueness of high-frequency Love waves. This study will provide a powerful tool for urban geophysics.

地震学原理告诉我们，对于一个水平层状模型，纯的平面SH波的折射和反射只是SH波，而不会发生如P或Sv入射波那样产生波型转换，因此浅层SH折射波法在城市地球物理受欢迎。但SH折射波法有两个弱点: 地层倾斜时波型转换不可避免并不易识别; 在低速层存在的情况下，折射波不存在。另外,其只用到初至波而没利用强大的拉夫波能量。拉夫波多道分析方法(MALW)处理高频SH的数据从而获得近地表横波参数，其具有非侵入性、无损、高效和低成本的特点。拉夫波不同于瑞利波，它的频散与纵波速度无关。理论上，较少的参数可使通过反演求得的横波速度更可靠。由此,它应获得与瑞利波分析相同的关注。该研究中,我们利用MALW定量确定横波在三维空间的参数。其中包括:三维空间拉夫波能量成像方法,对拉夫波的高频段的频散特性、穿透深度、反演的稳定性及非唯一程度、和反演结果的可靠性进行系统的研究，从而为城市地球物理的研究提供新的可靠的手段。

地震学告诉我们，对于一个水平层状模型，纯的平面SH波的折射和反射只是SH波，而不会发生如P或Sv入射波那样产生波型转换。因此浅层SH折射波法在城市地球物理受欢迎。但SH折射波法有两个弱点: 地层倾斜时波型转换不可避免并不易识别; 在低速层存在的情况下，折射波不存在。另外,其只用到初至波而没利用强大的拉夫波能量。拉夫波多道分析方法(MALW)处理高频SH的数据从而获得浅地表横波参数。其具有非侵入性，无损，高效和低成本的特点。拉夫波不同于瑞利波，它的频散与纵波速度无关。理论上，较少的参数可使通过反演求的得横波速度更可靠。由此,它应获得与瑞利波分析相同的关注。该研究中,我们利用MALW定量确定横波在三维空间的参数。提出了适用于三维地震采集系统的勒夫波多道分析方法；其中包括:三维空间拉夫波能量成像方法,对拉夫波的高频段的频散特性,穿透深度等。系统研究了面波多道分析方法存在的问题。我们通过数值实验和野外实例定量分析，回答了困扰浅地表地球物理学者多年的有关面波多道分析方法水平分辨率问题；从理论和实际上，分析了模式误判的问题和对结果的可能的影响。采用反卷积算法去除了子波对波形反演的影响，我们提出了勒夫波波形反演的稳定方法。这对复杂地下介质研究提供了新的武器。利用短时间序列互相关，提出了适合城市地下空间研究的被动源（环境噪声）方法，从而为城市地球物理的研究提供新的可靠的手段。