Строчков Ю.А., Капустин В.В.
Строчков Ю.А., Капустин В.В., 2023. Опыт применения метода HVSR для определения «контрастных» инженерно-геологических границ. Инженерная геология, Том ХVIII, № 1, с. 68–78, https://doi.org/10.25296/1993-5056-2023-18-1-68-78.
Отличительной чертой методов пассивной сейсморазведки является отсутствие информации о пространственной и временной характеристике источников, которая всегда известна при сейсморазведочных наблюдениях. В связи с этим построение и решение прямой и обратной задач становится невозможным. Сигнал, регистрируемый в методах пассивной сейсморазведки, является случайным. Для анализа случайных процессов необходимо применять статистические методы. Оценка параметров случайного процесса возможна при наличии у него свойств стационарности и эргодичности. Для случайных сигналов оказывается непригодной оценка спектральной плотности, используемая для детерминированных сигналов, так как условия применимости преобразования Фурье в этом случае могут не выполняться. Поэтому для случайного процесса Хt вводится понятие спектральной плотности мощности WR(ω). Сигнал, измеряемый в методах пассивной сейсморазведки, может быть представлен в виде временного ряда. Временной ряд — это данные, последовательно измеренные через некоторые, чаще всего равные, промежутки времени. В общем случае предполагается, что временной ряд состоит из трех компонентов: тренда Tn, стационарного Sn и случайного En: Хt = Tn + Sn + En. Какая бы цель не стояла при исследовании временных рядов, в самом начале желательно выделить и проанализировать каждый компонент. Предполагается, что стационарная часть регистрируемого сигнала обусловлена явлением образования стоячих волн в слоистой среде, содержащей «контрастные» границы. «Контрастность» границ определяется значительным изменением акустической жесткости. Построение и решение прямой задачи для стационарной части случайного процесса оказываются возможными. В статье рассмотрено практическое применение методов сейсморазведки, использующих пассивные источники.
1. Бреховских Л.М., Гончаров В.В., Дремучев С.А., Куртепов В.М., Селиванов В.Г., Чепурин Ю.А., 1990. Эксперименты по дальнему распространению звука в Канарской котловине Атлантического океана. Акустический журнал, Том 36, № 5, с. 824–831.
2. Бреховских Л.М., Лысанов Ю.П., 1982. Теоретические основы акустики океана. Гидрометеоиздат, Ленинград.
3. Вировлянский А.Л., Любавин Л.Я., Стормков A.А., 2001. Лучевой подход для анализа модовой структуры поля в переменном по трассе волноводе. Акустический журнал, Том 47, № 5, с. 597–604.
4. Галкин О.П., Дымишц А.М., Харченко Е.А., Швачко Л.В., 1994. Экспериментальные исследования угловой структуры звуковых полей в районе Гольфстрима. Акустический журнал, Том 40, № 6, с. 943–949.
5. Галкин О.П., Швачко Л.В., 1998. Структура звукового поля в океане на больших расстояниях от источника. Акустический журнал, Том 44, № 2, с. 192–200.
6. Гончаров В.В., Зайцев В.Ю., Куртепов В.М., Нечаев А.Г., Хилько А.И., 1997. Акустическая томография океана. Изд-во Института прикладной физики РАН, Нижний Новгород.
7. Зверев В.А., Иванова Г.К., 2003. О формировании волн Бриллюэна в подводном звуковом канале. Акустический журнал,
Том 49, № 5, с. 632–637.
8. Левшин А.Л., Яновская Т.Б., Ландер А.В., Букчин Б.Г., Бармин М.П., Ратпикова Л.И., Итс Е.Н., 1986. Поверхностные сейсмические волны в горизонтально-неоднородной Земле. Наука, Москва.
9. Шахтарин Б.И., Жураковский В.Н., Сидоркина Ю.А., Сизых В.В., Чернышов Ю.Н., 2017. Методы оценки энергетического спектра случайных сигналов. Горячая линия — Телеком, Москва.
10. Asten M.W., 1978. Geological control on the three-component spectra of Rayleigh-wave microseisms. Bulletin of the Seismological Society of America, Vol. 68, No. 6, pp. 1623–1636.
11. Bonnefoy-Claudet S., Cotton F., Bard P.-Y., 2006. The nature of noise wavefield and its applications for site effects studies. A literature review. Earth-Science Reviews, Vol. 79, Issues 3–4, pp. 205–227, https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2006.07.004.
12. Kanai K., Tanaka T., 1954. Measurement of the microtremor. Bulletin of the Earthquake Research Institute of Tokyo, Vol. 32,
pp. 199–209.
13. Lobkis O.I., Weaver R.L., 2001. On the emergence of the Green’s function in the correlations of a diffuse field. Journal of the Acoustical Society of America, Vol. 110, pp. 3011–3017, https://doi.org/10.1121/1.1417528.
14. Nakamura Y., 1989. A method for dynamic characteristics estimation of subsurface using microtremor on ground surface. Quarterly Report of the Railway Technical Research Institute of Japan, Vol. 30, No. 1, pp. 25–33.
15. Ritzwoller M.H., Shapiro N.M., Barmin M.P., Levshin A.L., 2002. Global surface wave diffraction tomography. Journal of Geophysical Research Atmospheres, Vol. 107, No. B12, ID 2335, https://doi.org/10.1029/2002JB001777.
16. Sabra K.G., Gerstoft P., Roux P., Kuperman W.A., Fehler M.C., 2005. Surface wave tomography from microseisms in Southern California. Geophysical Research Letters, Vol. 32, No. 14, L14311, https://doi.org/10.1029/2005GL023155.
17. Shapiro N.M., Campillo M., Stehly L., Ritzwoller M.H., 2005. High-resolution surface-wave tomography from ambient seismic noise. Science, Vol. 307, pp. 1615–1618, https://doi.org/10.1126/science.1108339.
18. Snieder R., 2004. Extracting the Green’s function from the correlation of coda waves: a derivation based on stationary phase. Physical Review E: Statistical, Nonlinear, and Soft Matter Physics, Vol. 69, ID 046610, https://doi.org/10.1103/PhysRevE.69.046610.
19. Virovlyansky A.L., 2000. Manifestation of ray stochastic behaviour in a modal structure of the wave field. Journal of the Acoustical Society of America, Vol. 108, No. 1, pp. 84–95, https://doi.org/10.1121/1.429447.
20. Wolfson М.А., Tomsovic S., 2001. On the stability of longrange sound propagation through a structured ocean. Journal of the Acoustical Society of America, Vol. 109, No. 6, pp. 2693–2703, https://doi.org/10.1121/1.1362685.
СТРОЧКОВ Ю.А.*
ФГБУ «Росгеолфонд», г. Москва, Россия, idw83@mail.ru
Адрес: 3-я Магистральная ул., д. 38, г. Москва, 123007, Россия
КАПУСТИН В.В.
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, г. Москва, Россия, 1391854@mail.ru
Адрес: Ленинские горы, д. 1, г. Москва, 119991, Россия