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中文摘要：
本项目提出开展层状半空间中低速层探测的理论、方法和实验研究。理论上研究在有一个或多个低速层时所有声学模式的激发与传播机制，分析这些模式与低速层声学参数的关系；在分析多模式频散和激发强度等特性基础上深入开展反演研究，从接收到的信号反演得到低速层的结构和声学参数，总结反演规律；分析接收换能器的布阵设计、声源的激励方式及发射频谱等问题，研究最佳工作状态的设定。本项目还将在实验室范围内研制层状半空间模型、发射和接收换能器及阵列，开展相应的超声实验研究并进行对比分析，得到理论和实验相符的结果；结合理论和实验结果及野外实际瑞利波勘探数据，建立和完善定量的低速层探测方法。这种瑞利波方法通过控制频谱范围及多道接收信号，经正、反演分析可以很方便地得出一定深度范围内的介质属性，具有其它方法难以达到的独特优点。目前瑞利波勘探法在实际解释中还处在定性分析阶段，本项目的研究将使瑞利波方法向定量研究阶段推进。
结论摘要：
本项目开展了层状半空间中低速层探测的理论、方法和实验研究。理论上研究了存在低速层时所有瑞利波模式的激发与传播机制，分析了这些模式与低速层结构及声学参数的相互关系，基于瑞利波各模式的激发和频散特性，研究并总结了瑞利波之字形频散曲线的形成机理，在此基础上利用瑞利波特性开展了获取介质参数的反演研究。采用频率波数法从实测时域波形获取实验频散曲线，直接利用实验频散曲线中包含的多个模式进行反演研究，避免了为获取或者去掉某一模式而不得不进行的繁琐的信号处理过程。反演过程中基于瑞利波各模式的激发强度和传播速度来构筑理论频散曲线，通过对实验频散曲线和理论频散曲线的不断对比，采用遗传算法在全局范围内寻找最优解，大量的研究和分析表明我们的反演误差不超过10％。我们还在实验室内研制了层状半空间模型及超声发射和接收系统，开展了深入系统的超声实验研究并和理论结果进行对比与分析，得到了理论和实验相符的结果。本项目为层状半空间中低速层的探测给出了一种有效可靠的方法，具有独特的优点，对瑞利波探测方法的发展将起到重要的推进作用。
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