F—K变换与主动源面波法在南昌市昌东地质调查中的应用_尹玉茹

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第２０卷第１期Ｖｏｌ．２０，Ｎｏ．１２０２３年１月ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＧＥＯＰＨＹＳＩＣＳＪａｎ．，２０２３中文引用格式：尹玉茹，黄光南，汤洪志，等．Ｆ—Ｋ变换与主动源面波法在南昌市昌东地质调查中的应用［Ｊ］．工程地球物理学报，２０２３，２０（１）：８２－８９．英文引用格式：ＹｉｎＹｕｒｕ，ＨｕａｎｇＧｕａｎｇｎａｎ，ＴａｎｇＨｏｎｇｚｈｉ，ｅｔａｌ．ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＦ—ＫｔｒａｎｓｆｏｒｍａｎｄａｃｔｉｖｅｓｏｕｒｃｅｓｕｒｆａｃｅｗａｖｅｍｅｔｈｏｄｉｎｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｓｕｒｖｅｙｏｆｔｈｅｅａｓｔｏｆＮａｎｃｈａｎｇｃｉｔｙ［Ｊ］．ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＧｅｏｐｈｙｓｉｃｓ，２０２３，２０（１）：８２－８９．F—K变换与主动源面波法在南昌市昌东地质调查中的应用尹玉茹，黄光南，汤洪志，杨子敬（东华理工大学应用地球物理系，江西南昌３３０００１）摘要：主动源面波勘探被广泛地应用于浅地表地层的速度调查工作，此次南昌城市地质调查利用主动源面波勘探方法，运用于东湖区道路的地下空间探测。为了压制干扰波，优化数据处理结果，获得可靠的地下地层分布情况，利用频率－波数（Ｆ—Ｋ）滤波方法对地震数据进行处理。Ｆ—Ｋ滤波方法是根据频率和视速度的内在关系，同时考虑这两方面的影响因素来对数据进行滤波，由于面波的频率较低、视速度也较低，采用Ｆ—Ｋ滤波器处理原始数据，分离其他干扰波。可以较好地滤除原始数据中的高频电磁干扰波以及反射波获得纯面波数据成分，达到压制相干线性噪声的目的，将后续处理过程中频散曲线拟合的误差值降低到５％以内。随后进行的频散分析和速度反演中得到的面波速度反演结果取得了良好的地质分层效果，可以得到明显的分层结果，由上到下是人工填土低速层，粉质沙土及分选性好的细砂和中砂沉积物于中间层位，底部则为分选性较差的粗砂、沙砾沉积物。该方法在浅地表地层的速度调查中快速、准确地得到了地下空间地层分布情况，取得了良好的应用价值，值得在工程实践中推广使用。关键词：主动源；面波勘探；频散曲线；横波速度中图分类号：Ｐ６３１．４文献标识码：Ａ文章编号：１６７２—７９４０（２０２３）０１—００８２—０８ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２－７９４０．２０２３．０１．０１１ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＦ—ＫＴｒａｎｓｆｏｒｍａｎｄＡｃｔｉｖｅＳｏｕｒｃｅＳｕｒｆａｃｅＷａｖｅＭｅｔｈｏｄｉｎＧｅｏｌｏｇｉｃａｌＳｕｒｖｅｙｏｆｔｈｅＥａｓｔｏｆＮａｎｃｈａｎｇＣｉｔｙＹｉｎＹｕｒｕ，ＨｕａｎｇＧｕａｎｇｎａｎ，ＴａｎｇＨｏｎｇｚｈｉ，ＹａｎｇＺｉｊｉｎｇ（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＧｅｏｐｈｙｓｉｃｓ，ＥａｓｔＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＮａｎｃｈａｎｇＪｉａｎｇｘｉ３３０００１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｔｉｖｅｓｏｕｒｃｅｓｕｒｆａｃｅｗａｖｅｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎｉｓｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｔｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｔｈｅｖｅｌｏｃｉｔｙｏｆｓｈａｌｌｏｗｓｕｒｆａｃｅｓｔｒａｔａ．ＴｈｅＮａｎｃｈａｎｇｕｒｂａｎｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｓｕｒｖｅｙｕｓｅｓｔｈｅａｃｔｉｖｅｓｏｕｒｃｅｓｕｒｆａｃｅｗａｖｅｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｔｏｅｘｐｌｏｒｅｔｈｅｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｓｐａｃｅｏｆｔｈｅｒｏａｄｉｎＤｏｎｇｈｕｄｉｓｔｒｉｃｔ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｕｐｐｒｅｓｓｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｗａｖｅｓ，ｏｐｔｉｍｉｚｅｄａｔａｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｒｅｓｕｌｔｓａｎｄｏｂｔａｉｎｒｅｌｉａｂｌｅｄｉｓ－收稿日期：２０２２－０７－２３基金项目：国家自然科学基金（编号：４２０６４００７，４１５０４０９５）第一作者：尹玉茹（１９９８－），女，硕士研究生，主要从事地震走时计算和地震数字处理方法研究工作。Ｅ－ｍａｉｌ：６３４４８１７９２＠ｑｑ．ｃｏｍ通讯作者：黄光南（１９８３－），男，博士，副教授，主要从事地震走时层析成像和地震数字处理方法研究工作。Ｅ－ｍａｉｌ：ｂｏｂｋｉｎｇ２＠１２６．ｃｏｍ

1第１期尹玉茹，等：Ｆ－Ｋ变换与主动源面波法在南昌市昌东地质调查中的应用８３ｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｓｔｒａｔａ，ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｗａｖｅ－ｎｕｍｂｅｒ（Ｆ—Ｋ）ｆｉｌｔｅｒｉｎｇｍｅｔｈｏｄｉｓｕｓｅｄｔｏｐｒｏｃｅｓｓｓｅｉｓｍｉｃｄａｔａ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｉｎｔｒｉｎｓｉｃｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｆｒｅｑｕｅｎｃｙａｎｄａｐｐａｒｅｎｔｖｅｌｏｃｉｔｙ，ｔｈｅＦ—Ｋｆｉｌｔｅｒｉｎｇｍｅｔｈｏｄｃｏｎｓｉｄｅｒｓｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇｆａｃｔｏｒｓｏｆｔｈｅｓｅｔｗｏａｓｐｅｃｔｓｔｏｆｉｌｔｅｒｔｈｅｄａｔａ．Ｂｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｌｏｗｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｗａｖｅａｎｄｔｈｅａｐｐａｒｅｎｔｓｍａｌｌｖｅ－ｌｏｃｉｔｙ，ｔｈｅＦ—Ｋｆｉｌｔｅｒｉｓａｄｏｐｔｅｄｔｏｐｒｏｃｅｓｓｔｈｅｏｒｉｇｉｎａｌｄａｔａａｎｄｓｅｐａｒａｔｅｏｔｈｅｒｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｗａｖｅｓ，ｗｈｉｃｈｃａｎｂｅｔｔｅｒｆｉｌｔｅｒｏｕｔｔｈｅｈｉｇｈ－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｗａｖｅｓａｎｄｒｅｆｌｅｃｔｅｄｗａｖｅｓｉｎｔｈｅｏｒｉｇｉｎａｌｄａｔａｔｏｏｂｔａｉｎｐｕｒｅｓｕｒｆａｃｅｗａｖｅｄａｔａｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ，ａｃｈｉｅ－ｖｉｎｇｔｈｅｐｕｒｐｏｓｅｏｆｓｕｐｐｒｅｓｓｉｎｇｃｏｈｅｒｅｎｔｌｉｎｅａｒｎｏｉｓｅ，ａｎｄｒｅｄｕｃｉｎｇｔｈｅｅｒｒｏｒｖａｌｕｅｏｆｔｈｅｉｎ－ｔｅｒｍｅｄｉａｔｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｃｕｒｖｅｆｉｔｔｉｎｇｉｎｔｈｅｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓｔｏｌｅｓｓｔｈａｎ５％．Ｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｗａｖｅｖｅｌｏｃｉｔｙｉｎｖｅｒｓｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｏｂｔａｉｎｅｄｉｎｔｈｅｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｖｅ－ｌｏｃｉｔｙｉｎｖｅｒｓｉｏｎｈａｖｅａｃｈｉｅｖｅｄｇｏｏｄｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｓｔｒａｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓ，ａｎｄｏｂｖｉｏｕｓａｄｖａｎｔｅ－ｇｅｏｕｓｓｔｒａｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓ．Ｆｒｏｍｔｏｐｔｏｂｏｔｔｏｍ，ｗｅｆｉｎｄｔｈｅｌｏｗ－ｖｅｌｏｃｉｔｙｌａｙｅｒｏｆａｒｔｉｆｉｃｉａｌｆｉｌｌ，ｓｉｌｔｙｓａｎｄａｎｄｗｅｌｌ－ｓｏｒｔｅｄｆｉｎｅｓａｎｄａｎｄｆｉｎｄｍｅｄｉｕｍｓａｎｄｓｅｄｉｍｅｎｔｓｉｎｔｈｅｍｉｄｄｌｅｌａｙ－ｅｒ，ａｎｄｐｏｏｒｌｙｓｏｒｔｅｄｃｏａｒｓｅｓａｎｄａｎｄｇｒａｖｅｌｓｅｄｉｍｅｎｔｓａｔｔｈｅｂｏｔｔｏｍ．Ｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｃａｎｈｅｌｐｏｂｔａｉｎｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｓｐａｃｅｓｔｒａｔａｉｎｔｈｅｖｅｌｏｃｉｔｙｓｕｒｖｅｙｏｆｓｈａｌｌｏｗｓｕｒｆａｃｅｓｔｒａｔａｍｏｒｅｑｕｉｃｋｌｙａｎｄａｃｃｕｒａｔｅｌｙ，ａｎｄｈａｓａｃｈｉｅｖｅｄｇｏｏｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｖａｌｕｅ，ｗｈｉｃｈｉｓｗｏｒｔｈｐｏｐｕｌａｒｉｚｉｎｇｉｎｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｐｒａｃｔｉｃｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｃｔｉｖｅｓｏｕｒｃｅ；ｓｕｒｆａｃｅｗａｖｅｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ；ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｃｕｒｖｅ；ｓｈｅａｒｗａｖｅｖｅｌｏｃｉｔｙ为主，在工程应用上，红层归属于软岩，抗压强度１引言较低。岩石中泥质含量高，由于黏土矿物遇水膨胀、失水收缩的作用，普遍具有风干易裂，再吸水南昌市位于赣江及抚河的下游，东北滨临鄱便完全散裂的特征。浅部红层软岩中软弱夹层普阳湖，西北背靠梅岭。南昌地势总体西北高、南东遍存在（主要为青灰色钙质泥岩、紫红色泥岩或紫低。梅岭到赣江以西部分主要以岗地丘陵为主，红色砂砾岩），软弱夹层的工程地质性能更差，部地形起伏比较大。该地区是典型的滨湖冲积平分有溶蚀现象的青灰色钙质泥岩及砂砾岩具有一原，地层成因类型复杂、岩性岩相和厚度变化大，定的富水性。昌东地区的地质条件为“填土－粉５０ｍ以浅的范围内存在富水砂卵砾石层、软土和质黏土－砂－卵砾石层－红层”组合的地层结构，红层软岩等不良地质体、基岩面起伏大、隐伏断裂勘查区域更是具有城市区域的典型特点，电磁、震发育，工程地质问题复杂，严重制约城市地下空间动干扰严重。的开发利用。而赣江东岸的平原区松散层主要以本次勘探采取的是多道瞬态主动源面波法，［１］砂砾卵石层为主，结构松散－中密，颗粒级配普遍主动源面波勘探最早使用的是稳态法，但由于不良，砂砾石层不均匀系数大多小于５，富水性其具有施工程序较为繁琐，采集过程需多次移动好，渗透性强，在一定水动力条件下易产生流砂和检波器，施工效率低下等缺点，很快被新发展出来管涌，进而引发地面塌陷和基坑失稳。南昌市赣的瞬态法代替。首先提出并应用的瞬态法是表面江两岸，以及象湖、青山湖、艾溪湖等主要湖泊的波谱分析法（ＳｐｅｃｔｒａｌＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＳｕｒｆａｃｅＷａｖｅ，［２］滨湖地带，０．５～１０ｍ范围内发育软土，软土总体简称ＳＡＳＷ），由于该方法使用的检波器数量呈北东向展布，空间分布不连续，厚度和埋深变化少，其工作效率低下，且在采集的数据中干扰波的较大，多以单层透镜状存在。赣江东岸原始地势成分较多，后期处理较为麻烦，在时代的发展中逐低洼的池塘洼地和暗滨、赣江沿岸等地带，堆填有渐被淘汰。２０世纪９０年代美国堪萨斯大学提出［３］大量杂填土，堆填厚度随原始地形高低变化较大，多道瞬态瑞雷波勘探方法，该方法可以很好地分布极不均匀。测区基岩以白垩系－古近系红层压制干扰波，因此在工程上得到了广泛的应用。

2８４工程地球物理学报（ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＧｅｏｐｈｙｓｉｃｓ）第２０卷主动源面波勘探分辨率高、能量强，简单易行且效这种相速度随频率改变的现象即为频散现率较高。在工程应用中，该方法的震源激发也比象。瑞雷波的频散特性与波场分布的空间内介质较便捷，常使用锤击或爆炸震源激发，由于地震波的物质成分、结构、密度、孔隙度等因素有关，正是中的低频瑞雷波缺失，而高频瑞雷波传播深度较因为该频散特性的存在，才使得瑞雷波勘探具有［１２］浅，导致该方法勘探深度较浅，因此广泛地应用于可行性。［４］浅中部地层勘探，比如说工程地质勘查、隧道仰瑞雷波在地下空间传播过程中受到多种干扰［５］［６］［７］因素的影响，一维滤波方法在这种情况下存在不拱结构检测、地基加固效果评价、公路以及［８］［９］足，不能完全压制干扰波，而频率－波数（Ｆ—Ｋ）铁路路基质量检测，包括公路采空区探测以［１０］滤波是根据频率和视速度的内在关系，同时考虑及利用瑞雷波对堤坝隐患的探测等方面。在工程地基［１１］勘探方面与其他勘探方法相比，在勘这两方面的影响因素的二维滤波方法。对于二维探精度、施工便捷性以及经济成本方面具有较大波动函数，利用二维傅里叶变换公式，可以求出该的优势。函数对应的频率－波数谱函数Ｕ（ｆ，ｋ）的表达但是由于瑞雷波在非均匀介质中传播时易受式为＋∞到多种干扰因素的影响，其中产生的干扰波会对－ｊ２π（ｋｘ＋ｆｔ）Ｕ（ｆ，ｋ）＝ｕ（ｔ，ｘ）ｅｄｔｄｘ（２）∫－∫∞地震数据处理以及最终的地层成像效果产生不利而影响，因此需要采取特殊的滤波手段来滤除干扰＋∞ｊ２π（ｋｘ＋ｆｔ）波，使地层成像更接近真实情况。而传统的一维ｕ（ｔ，ｘ）＝Ｕ（ｆ，ｋ）ｅｄｆｄｋ（３）∫－∫∞滤波方法对地震数据的滤波处理虽然可以滤除部式（２）、式（３）表明，地震记录ｕ（ｔ，ｘ）是由多分干扰波，但无法满足面波数据处理的精度需求。个频率波分量Ｕ（ｆ，ｋ）ｅｊ２π（ｋｘ＋ｆｔ）叠加形成的。其本文采用二维频率波数（Ｆ—Ｋ）滤波方法，在Ｆ—中Ｕ（ｆ，ｋ）是该信号的频率波谱；ｆ为频率Ｋ域中将不同的地震波信号进行区分，对干扰波（Ｈｚ）；ｋ为波数（ｍ－１）。而地震记录ｕ（ｔ，ｘ）的表进行压制，达到优化数据处理结果的目的，获得更达式为为贴近真实情况的地层成像结果。ｘ■ｓｔ－＊｜ｘ｜≤ｘＮｕ（ｔ，ｘ）＝■（ｖ）（４）２主动源面波勘探原理■０｜ｘ｜＞ｘＮ其中，ｔ为传播时间（ｓ）；ｘ为检波点与炮点的瑞雷波是在不同介质的分界面上，由Ｐ波和距离（ｍ）；ｓ（ｔ）为地震子波或ｘ＝０时的地震记录；ｖ＊为视速度（ｍ／ｓ）；ｘ为最大炮检距（ｍ）。ＳＶ波互相干涉产生的，其能量主要集中于自由Ｎ界面附近。瑞雷波在传播时，其质点的运动轨迹可以获悉各分量的频率波谱的能量集中范围依赖于视速度ｖ＊与最大炮检距ｘ，根据ｖ＊与ｘ的为沿椭圆轨迹逆时钟旋进。瑞雷波具有低频、低ＮＮ速、强振幅的特点，其能量很强，在水平方向衰减不同，在Ｆ—Ｋ域中将不同的特殊信号进行区分，很慢，比体波慢得多，其振幅在垂直方向则随着远且根据处理需要，压制干扰波，保留有效波，达到［１３］离自由表面而迅速衰减。优化数据处理结果的目的。瑞雷波由不同频率与振幅的简谐波叠加形主动源面波勘探的流程如图１所示，主要步成，相速度为各简谐波自身的传播速度，群速度则骤为数据采集、数据处理以及频散分析和速度反是简谐波叠加后形成的总振动波剖面的传播速演。具体如下：度。在非均匀介质中，瑞雷波的相速度与频率有１）进行数据采集之前，根据工程勘探目的及关，不同频率的瑞雷波按其自身的相速度传播，导勘探场地条件进行设计，包括测线的排布以及数致分振动所叠加的群速度不等于其相速度，二者据采集的参数设置，在正式采集前还需进行检波关系为器的一致性检测。一般来说，采用重锤或炸药震源进行人工激发，可使得地表附近的介质产生频ｄｖＵ＝ｖ－λ（１）ｄλ带较宽的瑞雷波，从而获得质量较好的面波数据。式（１）中，Ｕ为群速度（ｍ／ｓ）；ｖ为相速度在震源纵向方向等间距排列检波器，同时避开地（ｍ／ｓ）；λ为单频波的波长（）ｍ。形起伏较大的区域，并且保证检波器与地面介质

3第１期尹玉茹，等：Ｆ－Ｋ变换与主动源面波法在南昌市昌东地质调查中的应用８５耦合充分，保障数据采集的可靠性。２）在数据采集结束后，对数据进行滤波处理，使用二维滤波器，尽可能消除干扰噪声，保留有效信息，提高后续频散分析以及频散曲线提取质量。３）使用频散分析方法获得频散能量谱，并拾取频散曲线。拾取频散曲线时应注意瑞雷波频散能量图的高阶不连续性，即在频散曲线上表现为“ｚ”型的拐点，若采用基阶模式频散曲线反演，可［１４］规避拾取频散曲线时产生的模式误判，减少数据处理过程中的人为误差。随后对频散曲线进行反演得到二维横波速度剖面。图２原始数据地震记录Ｆｉｇ．２Ｒａｗｄａｔａｆｒｏｍｔｈｅｓｅｉｓｍｉｃｒｅｃｏｒｄ效面波信号，右侧黑色波纹状信号为宽频带电磁干扰信号，该信号对原始地震记录的采集质量产生了较大干扰，且涵盖了整个有效数据的频带宽度。如图３振幅频率图中红色谱线所示，原始地震记录的中宽频带电磁干扰信号的频率主要分布图１主动源面波勘探基本流程在８０～１２０Ｈｚ之间。针对面波低频低速的特点，Ｆｉｇ．１Ｆｌｏｗｃｈａｒｔｏｆｓｕｒｆａｃｅｗａｖｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ选择带通滤波以及低通滤波对原始数据进行处理。为了将宽频带电磁干扰信号滤除，设计带通滤波器的信号通过区间为０～８０Ｈｚ。滤波效果３实际数据处理如图３中黄色谱线所示，高频宽频带电磁干扰信3.1滤波处理号被完全滤除，提高了后续步骤的处理精度。本次勘探采取多道瞬态面波勘探，数据采集对于面波勘探来说，有效数据只有面波，其他［１５－１９］时设置４８道接收，利于后期处理分析。经过对不反射波等信号都视为干扰波，为了将地震数同方法的比对，选择利用５５ｋｇ落锤进行人工据中的面波数据有效地提取出来，使用Ｆ—Ｋ滤激发。波进行处理，由于面波与其他干扰波（反射波以及本文使用Ｖｉｓｔａ软件进行数据的滤波处理。折射波）的相性差别较大，即在频率－波数域中，首先载入数据，观察原始数据，根据原始数据的品面波与其他的干扰波（反射波与折射波）将存在于质及干扰波的类型选取滤波参数。如图２所示，波谱分布图中的不同位置，使得在原始时空域中可以看到原始数据中，左上侧红色标记部分为有无法进行有效的区分并切除。在进行Ｆ—Ｋ滤波图３振幅频率Ｆｉｇ．３Ａｍｐｌｉｔｕｄｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｉａｇｒａｍ

4８６工程地球物理学报（ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＧｅｏｐｈｙｓｉｃｓ）第２０卷图４Ｆ—Ｋ滤波滤除的地震信号Ｆｉｇ．４ＳｅｉｓｍｉｃｓｉｇｎａｌｆｉｌｔｅｒｅｄｂｙＦ—Ｋｆｉｌｔｅｒｉｎｇ图５Ｆ—Ｋ滤波后的地震记录Ｆｉｇ．５ＳｅｉｓｍｉｃｒｅｃｏｒｄａｆｔｅｒＦ—Ｋｆｉｌｔｅｒｉｎｇ之后，可以整体滤除这些干扰波，即图４中显示的所有被滤除的信号。完成滤波后可以得到图５所示的地震信号，同时，如图３中蓝色谱线所示，不仅完全滤除了高频干扰波，还压制了线性相干噪声，有效地减少了后续频散分析及提取频散曲线操作步骤中的误差。图６频散分析谱3.2频散分析以及反演Ｆｉｇ．６Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｄｉａｇｒａｍ本文使用频率－波数法对数据进行频散分析，如图６所示。频率－波数法是将时空域的能图６（ａ）的频率－波数谱图能量团更为清晰，干扰量谱通过二维傅里叶变换转变为频率－波数波高能量团明显减少，有效地减少了频散曲线提（Ｆ—Ｋ）域的能量谱，根据数据的频率谱来选择取过程中的误差，但由于在Ｆ—Ｋ滤波增益过程合适的频散分析参数以及频散曲线提取参数来提中，浅部的不规则噪声信号由于整体增益得到加取瑞雷波频散曲线。可以看到，滤波后数据强，引入了虚假信号，在实际面波处理过程中再切图６（ｂ）的频率－波数能量谱图比原始数据除浅部干扰信号，得到噪声信号影响更少的滤波

5第１期尹玉茹，等：Ｆ－Ｋ变换与主动源面波法在南昌市昌东地质调查中的应用８７数据频散分析图６（ｃ），进一步减少频散曲线提取行插值得到两组数据的二维视横波速度，如过程中干扰信号的影响，避免前期处理产生的误图１０、图１１所示。差对后续数据处理产生不利影响。为了使反演结果更为贴合实际及减少反演过程的误差，适当结合在该工区进行的浅层反射波资料处理与解释的结果背景，根据该地质解释剖面的情况设置反演初始模型，主要关注地质分界面及断层，将频散曲线的基本拟合误差控制在５％的范围之内，如图７所示。依据提取到的频散曲线进行反演，在反演过程中，虽然该地区横向变化较小，但仍应根据不同位置的变化对反演初始模型进行微调，以期得到误差图７频散曲线拟合误差［２０］更小、更为精细的反演结果，部分数据反演演Ｆｉｇ．７Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｃｕｒｖｅｆｉｔｔｉｎｇｅｒｒｏｒｄｉａｇｒａｍ示图如图８、图９所示。对所有的频散曲线进行反演得到一维横波速度，再对一维横波速度进图８视横波速度曲线图９反演模型Ｆｉｇ．８ＡｐｐａｒｅｎｔｓｈｅａｒｗａｖｅｖｅｌｏｃｉｔｙｃｕｒｖｅＦｉｇ．９Ｉｎｖｅｒｓｉｏｎｍｏｄｅｌ图１０原始数据反演结果Ｆｉｇ．１０Ｏｒｉｇｉｎａｌｄａｔａｉｎｖｅｒｓｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓ

6８８工程地球物理学报（ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＧｅｏｐｈｙｓｉｃｓ）第２０卷图１１滤波数据反演结果Ｆｉｇ．１１Ｆｉｌｔｅｒｉｎｇｄａｔａｉｎｖｅｒｓｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓ根据数据反演结果，测区分层效果良好。可理结果的可靠性。见分层明确，地质分界面对应效果良好，由地表３）Ｆ—Ｋ滤波过程中存在虚假增益现象，即０～４ｍ的低速层到４～１０ｍ再到１０～２０ｍ的各使可以通过其他滤波手段进行切除，但仍有可能个层位可以明显观察到速度逐步增加，且在横向影响后续数据处理结果的可靠性，若能在Ｆ—Ｋ上速度变化较小，说明该时期测区的沉积环境相滤波过程中改善增益效果，该方法在浅层地震勘对稳定。通过对比工区浅层反射波资料处理与解探中将有更广泛的运用。释的结果，得出０～４ｍ的低速层为人工填土，参考文献：４～１０ｍ的层位区间则是粉质沙土及分选性好的［１］佐藤长范．用ＧＲ８１０激振系统进行地基勘察［Ｍ］．日细砂和中砂沉积物，１０～２０ｍ为分选性较差的粗本：日本ＶＩＣ株式会社，１９８６．砂、沙砾沉积物。［２］ＳｔｏｋｏｅＫＨＩ，ＮａｚａｒｉａｎＳ．Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓｏｆｇｒｏｕｎｄｉｍ－ｐｒｏｖｅｍｅｎｔｆｒｏｍｓｐｅｃｔｒａｌａｎａｌｙｓｉｓｏｆｓｕｒｆａｃｅｗａｖｅｓ４结论［Ｊ］．ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＲｏｃｋＭｅｃｈａｎｉｃｓａｎｄＭｉｎｉｎｇＳｃｉｅｎｃｅｓ＆ＧｅｏｍｅｃｈａｎｉｃｓＡｂｓｔｒａｃｔｓ，１９８３，２２笔者通过在南昌市谢佛路展开实验，取得了（３）：Ａ８０．较好的结果，可以肯定主动源面波法应用于地质［３］ＰａｒｋＣＢ，ＭｉｌｌｅｒＲＤ，ＸｉａＪ．Ｍｕｌｔｉｃｈａｎｎｅｌａｎａｌｙｓｉｓｏｆ调查是合理的，同时采取Ｆ—Ｋ滤波方法处理数ｓｕｒｆａｃｅｗａｖｅｓ［Ｊ］．Ｇｅｏｐｈｙｓｉｃｓ，１９９９，６４（３）：８００－８０８．［４］王均，刘磊，张岳，等．贵阳地铁车站基坑岩溶多道瞬据能够提高地质调查结果的可靠性。通过对结果态瑞雷波探测及工程验证［Ｊ］．地球物理学进展，分析可以得到以下结论：２０１８，３３（６）：２５８８－２５９６．１）采用主动源面波法进行地质调查，并在对［５］陈凯．隧道仰拱结构检测的多道面波分析方法［Ｄ］．原始数据进行带通滤波和Ｆ—Ｋ滤波处理的基础北京：中国地质大学，２０２１．上得到的工区浅层速度结构分层效果明显，完全［６］刘远，孙进忠，赵体，等．强夯地基处理效果的多道瞬符合地质调查的标准，可以应用于城市地下空间态瑞雷波检测［Ｊ］．地球物理学进展，２０１４，２９（６）：开发工程中。２９１０－２９１６．［７］周峻峰．探究多道瞬态瑞雷波在公路路基填筑质量２）在处理过程中，利用面波低频低速的特性，检测中的应用［Ｊ］．科技与企业，２０１６（１０）：１３８－１３９．针对性的使用Ｆ—Ｋ滤波，并根据频率和视速度［８］陈洪杰．面波技术在高铁临近既有铁路路基检测中的内在关系，同时考虑这两方面的影响因素对数的应用［Ｊ］．工程地球物理学报，２０１２，９（１）：１７－２０．据进行处理，可以分离面波和其他干扰波，明显、［９］陈昌彦，白朝旭，宋连亮，等．多道瞬态瑞雷波技术在有效地减少面波处理过程中噪声的影响，从而获公路采空塌陷区探测中应用［Ｊ］．地球物理学进展，得准确的地下地层的结构信息，增加面波勘探处２０１０，２５（２）：７０１－７０８．

7第１期尹玉茹，等：Ｆ－Ｋ变换与主动源面波法在南昌市昌东地质调查中的应用８９［１０］栗宝鹃，刘栋臣，张美多，等．堤岸隐患探测中的地［１５］徐元璋，高桥松．瑞雷面波勘探法的资料处理与解球物理方法及应用［Ｊ］．工程地球物理学报，２０２２，１９释［Ｊ］．工程地球物理学报，２０１３，１０（１）：７６－８０．（２）：１３３－１４０．［１６］高彩燕，王克翠，刘丽君，等．瑞雷波在地质勘探中［１１］周荣亮，刘彦华，徐睿知．多道瞬态面波在ＬＮＧ罐的研究［Ｊ］．科学技术创新，２０２１（１７）：５２－５３．区地基勘察中的应用［Ｊ］．工程地球物理学报，２０２２，［１７］冯海，罗大庆，李璐杰．瞬态瑞雷面波法在道路工程１９（２）：１６２－１６７．地质勘察中的应用［Ｊ］．西部交通科技，２０２１（１）：［１２］李凯．面波勘探技术在工程勘察中的应用进展［Ｊ］．７５－７７．工程地球物理学报，２０１１，８（１）：９７－１０４．［１８］朱智清，刘超，张赛．瞬态瑞雷面波法在地质勘查中［１３］张白林，潘树林，尹成．地震资料数字处理方法［Ｍ］．的应用［Ｊ］．世界有色金属，２０２０（２４）：１９５－１９７．北京：石油出版社，２０１１．［１９］程逢．被动源面波勘探方法及其在城市地区的应用［１４］刘庆华，鲁来玉，王凯明．主动源和被动源面波浅勘［Ｄ］．武汉：中国地质大学，２０１８．方法综述［Ｊ］．地球物理学进展，２０１５，３０（６）：２９０６－［２０］李涛．瑞雷面波频散曲线反演的改进智能优化算法２９２２．研究［Ｄ］．南昌：东华理工大学，２０２２．