《(冶金行业)矿井三分量地震数据处理系统精品》由会员分享，可在线阅读，更多相关《(冶金行业)矿井三分量地震数据处理系统精品（59页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、矿井三分量地震数据处理系统使 用 手 册中国矿业大学（北京）物探仪器研究室20062多波多分量地震数据处理系统目 录一 原理- 1 -11 地震波波动方程- 1 -12 地震波的形成与描述- 2 -二 使用范围- 10 -三 程序- 12 -四 文件- 13 -41 新建- 13 -42 打开- 13 -43 显示波形- 14 -44 保存- 14 -45 另存为- 14 -46存为位图- 14 -47 重载当前文件- 14 -48 关闭- 15 -49 文件拼接- 15 -410 文件识别- 15 -411文件转换- 16 -412 传送- 16 -413 最近文件- 16 -414 退出-
2、 16 -五 操作- 17 -51 显示- 17 -52 缩放- 17 -53 显示风格- 18 -54 规一处理- 18 -55设置- 18 -56 头参道参- 19 -57选择颜色表- 20 -58 道操作- 21 -六 预处理- 22 -61 叠加- 22 -62 抽道集- 22 -63 三分量叠加- 23 -64 道数运算- 24 -65 时空切除- 25 -66 振幅平衡- 27 -67 零漂校正- 28 -68 二次采样- 28 -69 空间混波- 28 -610 数理统计- 29 -611 信号平稳化- 29 -七 数据处理- 30 -71 频谱与FFT- 30 -72 数字滤波
3、- 33 -73 FK谱滤波- 35 -74 三瞬滤波- 38 -75 相关褶积- 39 -76 反滤波- 42 -77 微积分- 42 -78 反褶积滤波- 42 -八 工程物探- 44 -81 折射波法- 44 -82 反射波法- 45 -83 手动解析- 46 -九 工程检测- 48 -91 超前探测- 48 -92 桩基检测- 51 -93 弹模计算- 52 -94 强度计算- 53 -十 窗口- 54 -十一 帮助- 54 -111 帮助主题- 54 -122 关于EMS- 54 -123 显示封面- 54 -十二 附录- 55 -121 头参类：- 55 -122 道参类：- 56
4、 -ii-多波多分量地震数据处理系统一 原理11 地震波波动方程弹性介质因局部受力，引起弹性体的位移、形变和应力，以波动的形式用有限大的速度向远处传播，这种波动就是弹性波（应力波）。弹性波的形成必须具备两个条件：外部载荷作用和介质的弹性。地震波就是一种在较小的外力和较短的时间作用下，在介质中激发出的一种弹性波。弹性波可理解为弹性介质中质点振动的传播过程。如果质点的振动方向与波的传播方向平行，这种波称为纵波；若质点的质点方向与波的传播方向垂直，这种波称为横波。若波的等相位面（波面）为平面，则称平面波。简谐振动引起的波称为简谐波。在均匀、各向同性、理想的固体弹性介质中，弹性波的波动方程为： （1.
5、1.1）式中，u在F作用下质点的位移向量； F力向量； 体变系数， 拉普拉斯算子，。如果位移向量u在x，y，z三个坐标轴的分量为；力向量F在三个坐标轴的分量为，则（1.1.1）式用分量表示为： （1.1.2） 对（1.1.1）式两边求散度（div），由于： 则（1.1.1）式变为： 整理后得： （1.1.3）同样对（1.1.1）式两边取旋度（rot），考虑到，则（1.1.1）式变为： 令，上式可写为： （1.1.4）式（1.1.3）和式（1.1.4）右边分别为divF、rotF，它们分别表示二种不同性质的力，divF表示一种膨胀力，rotF表示一种旋转力。式（1.1.1）描述的是一个只有胀缩的
6、扰动，而式（1.1.4）描述的是变形扰动。从场论的观点分析，位移向量u和力向量F均可用一合适的位移位和力位来表示，也即任何一个向量场可以用一个标量位的梯度场和一个向量位的旋度场之和来表示，于是u和F可以写成： （1.1.5）式中：和分别为位移场u的标量位和向量位；和分别为力场F的标量位和向量位。把（1.1.5）式分别代入（1.1.3）式和（1.1.4）式，就可以得到用位函数形式表示的波动方程，由（1.1.3）是式得： （1.1.6）由（1.1.4）式得： （1.1.7）令 ，式（1.1.6）和（1.1.7）可以写成： （1.1.8）上式是在外力F作用下，用位函数表示的弹性波波动方程式，解上述这
7、一非齐次方程在数学上是比较困难的，但在我们讨论的问题中，不考虑外力作用，只考虑介质特性对波的影响，即令力位函数，这样（1.1.8）式变为： （1.1.9） （1.1.10）这里的（1.1.9）和（1.1.10）式分别代表着纵波和横波波动方程，式中的分别为介质的纵波和横波传播速度。12 地震波的形成与描述121 地震波的形成在外力F的作用下，弹性介质中存在两种扰动：胀缩力divF的扰动对应，即介质中质点产生了体积应变，体积应变的传播形成纵波；旋转力rotF的扰动对应着，介质中质点产生了旋转形变（切应变），切应变的传播形成横波。它们都属于体波。另外，还有沿界面传播的面波。图11 震源激发产生P（7
8、）、S（26）、R（67）波示意图赵鸿儒P291 纵波假设在均匀各向同性弹性介质中有一个胀缩点震源作用，考虑到球形对称性，波动方程（1.1.9）可用球坐标形式（）表示成： （1.2.1）波动方程仅与传播方向r有关，如果令，则上式变成： （1.2.2）这是著名的弦方程式，可用达朗倍尔法解得 （1.2.3）此处是两个任意函数，如果令这两个函数满足下列条件： 常数和， 常数则描述了波动的某种状态。其中第一项表示波动随时间的增加向远离震源方向传播，而第二项却表示随时间的增加，由远处向震源方向传播。前者称为发散波，后者称为汇聚波。汇聚波不符合起始条件，因为按式常数，在t0时，总有一波动在r处满足此方程，
9、说明震源未作用之前就已经存在一种波动，这是物理不可实现的。于是，方程式的解变成： （1.2.4）或 (1.2.5)上式说明，在震源作用结束后，纵波是以波速向远离震源沿r方向传播。波的传播只描述了波动的某些特点，由于是一个任意函数，还不能给出波动的任何具体形态。欲研究解的性质，需要研究同波动震源的关系，即讨论波的激发问题。以下免去冗余的数学推导，只给出解的结果。对于胀缩点震源来说，它的位移解是： （1.2.6）这个方程便是在均匀各向同性介质中，胀缩点震源作用下波动方程的位移解。式中称为震源强度，它说明纵波具有以下特点： 纵波是以速度传播： 当纵波的传播速度一定时，纵波的质点位移大小主要决定于和震
10、源有关的震源强度函数及其变化率； 质点位移的大小还同离开震源的距离r及有关；振动的强度随传播距离的增大而反比地减小，在地震勘探中称为波的球面扩散。 由于质点位移的方向同r方向一致，因此纵波质点的振动方向同波传播方向一致；同时由于纵波质点在一维空间内振动，因此纵波是线性极化波。2 横波讨论横波时与讨论纵波的各种假设相同，仅仅是震源的性质由胀缩力变为旋转力，这时仅产生横波。由位移位代替位移位，由横波速度代替纵波速度，得到： 用与上面同样的分析方法，最后得到旋转震源作用力作用下横波位移的解： (1.2.7)从上式可知横波具有下列特点： 横波以速度传播， 横波传播方向上，质点的位移,垂直于传播方向的和
11、方向上具有位移和，说明横波质点的位移方向与其传播方向正交，横波是一种线性极化波； 横波质点位移和由震源强度函数和其变化率所决定，即横波主要取决于旋转激发力的形成及其变化率。 横波的强度也随其传播距离而减小，亦具有球面扩散的特性。 根据纵波和横波的计算式，可求得纵波与横波波速之比： （1.2.8）由于一般岩石的泊松比，所以与之比约为1.73，这表明在泊松固体介质中，横波传播的较慢。 在液体和气体内部，剪切模量,所以在液体和气体中没有横波； 由和的表达式可以看出，主要测得岩、土物质的纵波速度和横波速度，就可以计算出杨氏模量、泊松比、剪切模量和体变模量等。用这种方法测得的弹性模量称为动态弹性模量。3
12、 面波震源激发产生地震波，地震波除了在介质体内传播的体波（纵波和横波）外，在弹性分界面附近还存在着另一类波，这类波从能量上说只分布在弹性界面附近，因此统称为面波。其中分布在自由界面的面波最初是由英国学者瑞雷（Rayleigh）于1887年在理论上确定，称之为瑞雷面波。在早期地震勘探中，瑞雷面波一直被看着是一种干扰波，后来人们开发了瑞雷波勘探技术，取得了良好的效果。实际上，瑞雷面波占总激发能量的2/3，它衰减慢，且携带足够多的地下信息。在均匀半空间中，瑞雷波波速与横波波速具相关性，它们之间的相关性与岩土的泊松比有关，可近似的表达为： （1.2.9）且与振动频率f无关，即具有非频散性。成层半空间中，由于各层的弹性性质不一样，P和SV波在分界面多次反射及干涉也将产生一种广义瑞雷波，但不同于半空间中的普通瑞雷波，这种广义瑞雷波是频散的，即相速度c的大小与振动频率f有关。瑞雷波传播的波阵面为一个圆柱体，传播深度约为一个波长，因此同一波长的瑞雷波传播特性反映了地质体水平方向的变化情况，不同波长的瑞雷波传播特性则反映了不同深度地质体的变化情况。在瞬态瑞雷波勘探中，可以利用傅氏变换将时间记录转换为频域记录，对于频率为 的频率分量，用互谱法计算相邻检波器记录的相移，则相邻道长度内瑞雷波的传播速度可由下式计算： （1.2.10）在满足空间采样定理的条件下，测量范围内的
