在国家自然科学基金资助课题《工程场地条件评定的地脉动研究》(59978048)取得可喜成果的基础上继续向前推进,结合中美合作在乌鲁木齐的地脉动台阵观测,深入研究借助现代信号处理方法提高频散曲线的推算精度、单点地脉动观测的水平/竖向谱比的物理本质、利用单点谱比或与台阵观测数据结合提高场地剪切波速度结构的反演效率和精度,应我国大城市防震减灾工作的迫切需要,着力发展一套利用地脉动台阵观测反演三维场地速度结构的方法。后者按两个目标设计,以赶上目前国际上类似的工作为最低目标,小台阵与单点观测结合;以大胆开拓、探索一个三维反演方法为最高目标,采用先进的并行数值算法正演、并行遗传算法反演。为并行计算技术的发展、扩展应用领域做出贡献,为提高我国的三维场地速度结构勘测技术提供创新的科学基础,有很好的社会、经济前景。
本报告全面汇报了项目执行概况、研究工作主要进展和取得的成果。在国际上最新进展,尤其是欧盟SESAME项目(2001-2005年) 的研究基础上,向前推进,采用了空间自相关和F-K法互补、联合的思路,改善频散曲线提取和台阵布设。在我国唐山地区开展了地脉动(MAM)和表面波谱分析(SASW)中美联合观测,在26个场地布设了63个观测台阵,共获取了1440条记录。发展了一种免疫启发遗传算法,采用十进制编码和轮盘赌选择的匹配方式,设计了固定层数,反演厚度与波速的策略,免重复计算,对每次运行结果施加模拟退火算法达到局部最优,提高了反演场地速度结构的稳定性和精度,降低了非唯一性。研究地表可控震源激励下台阵观测反演场地三维速度结构的方法,在微机群上实现了并行计算。发展了一种多个场地联合反演方法,将多个场地得到的频散曲线和单点谱比法的基阶卓越周期同时作为目标,设计了伪并行遗传反演方法。发展了一种双调和格林函数张力样条法和克里金法联合的两步空间内插方法,模拟区域化变量的空间连续分布格局,形成空间二维、三维结构模型。参加了国际场地条件影响研究工作组的地脉动盲比试验,取得了与国际先进水平相应的结果。