本发明公开了一种地震剪切波的准确判别方法和系统，该方法包括步骤：S1，数据格式转换，具体为将不同型号仪器记录的不同格式的波形数据转换为预定的专有数据格式；S2，数据预处理，具体为对S1中格式转换后得到的数据进行分量数据重排和编辑文件头；S3，建立参数文件，具体为建立分析计算所需的解译参数文件；S4，计算分析，具体为根据剪切波的特征对比分析并正确拾取地震剪切波初至走时，自动计算各分量的测试结果；S5，成果取值和输出，具体为对S4得出的测试结果进行取值并输出成果。本发明可根据情况选择任一分量、不同分量的平均值、分段选取不同分量进行组合解译最终成果，保证了成果的可靠性和合理性。
1.一种地震剪切波的准确判别方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，数据格式转换，具体为将不同型号仪器记录的不同格式的波形数据转换为预定的专有数据格式；步骤S1中被转换的源数据包括SEG-2格式数据和/或CSP格式数据，转换后得到的目标数据是RPS记录格式数据；步骤S1中产生波形数据的仪器包括：R24、S12、NZ24、Geopen、Geode、WZG系列仪器和/或ZDQ系列仪器和/或SWS系列仪器；
S2，数据预处理，具体为对S1中格式转换后得到的数据进行分量数据重排和编辑文件头；步骤S2包括以下步骤：
S21，数据编辑，即按钻孔深度将各个测点的地震剪切波数据以正向和反向分别进行多文件抽道、经道重排为XYZ三个分量的数据；
S22，编辑文件头，即编辑重排后数据文件头参数，适当调节各分量正反向激发的地震波的震幅；所述文件头参数包括：孔号、激发点偏距、接收点深度、系统延时；
S3，建立参数文件，具体为建立分析计算所需的解译参数文件；步骤S3具体为：根据步骤S2所得到的各分量数据，选择数据建立解译参数文件；采用正反方向激发、XYZ三个分量地震波数据建立参数文件；根据预处理后地震波数据的质量、激发方式因素，建立解译参数文件；
S4，计算分析，具体为根据剪切波的特征对比分析并正确拾取地震剪切波初至走时，自动计算各分量的测试结果；步骤S4包括以下步骤：
S41，拾取地震剪切波初至走时，即根据剪切波的特征，在波列中对比分析、识别剪切波，并拾取地震剪切波的初至走时；在同时显示正反向激发的X(或Y或Z)分量地震波形窗口，根据正反向激发的剪切波相互反相的特征对比分析，准确判别地震剪切波，并拾取初至走时，同步计算出各测试段的剪切波速；
S42，计算剪切波速，即根据测点间距和初至走时自动计算各分量的测试结果；将拾取地震剪切波的初至走时与计算结果动态关联，快速检查和修改地震剪切波初至走时和计算结果，直至得到合理的成果；通过切换显示出XYZ三个分量地震波形，正反方向激发叠加显示，拾取各分量地震剪切波初至走时，并同步计算出各分量的测试结果地震剪切波速；拾取剪切波初至走时和测试结果动态关联；
S5，成果取值和输出，具体为对S4得出的测试结果进行取值并输出成果；步骤S5具体为：在XYZ三个分量测试结果中，通过分析合理综合取值，确定最终成果并输出；XYZ三个分量的测试结果因为受到地震波数据质量的影响，在不同的测试深度上的可靠度会有所不同，本方法就是通过综合分析，合理选择某一分量或选择不同分量可靠测试段组合、或选择各分量的平均值作为最终成果，并输出。
2.一种地震剪切波的准确判别系统，其特征在于，包括：
数据格式转换模块，用于将不同型号仪器记录的不同格式的波形数据转换为预定的专有数据格式；被转换的源数据包括SEG-2格式数据和/或CSP格式数据，转换后得到的目标数据是RPS记录格式数据；产生波形数据的仪器包括：R24、S12、NZ24、Geopen、Geode、WZG系列仪器和/或ZDQ系列仪器和/或SWS系列仪器；
数据预处理模块，用于对格式转换后得到的数据进行分量数据重排和编辑文件头；具体用于：数据编辑，即按钻孔深度将各个测点的地震剪切波数据以正向和反向分别进行多文件抽道、经道重排为XYZ三个分量的数据；编辑文件头，即编辑重排后数据文件头参数，适当调节各分量正反向激发的地震波的震幅；所述文件头参数包括：孔号、激发点偏距、接收点深度、系统延时；
参数文件建立模块，用于建立分析计算所需的解译参数文件；具体用于根据所述数据预处理模块所得到的各分量数据，选择数据建立解译参数文件；采用正反方向激发、XYZ三个分量地震波数据建立参数文件；根据预处理后地震波数据的质量、激发方式因素，建立解译参数文件；
计算分析模块，用于根据剪切波的特征对比分析并正确拾取地震剪切波初至走时，自动计算各分量的测试结果；具体用于：拾取地震剪切波初至走时，即根据剪切波的特征，在波列中对比分析、识别剪切波，并拾取地震剪切波的初至走时；在同时显示正反向激发的X(或Y或Z)分量地震波形窗口，根据正反向激发的剪切波相互反相的特征对比分析，准确判别地震剪切波，并拾取初至走时，同步计算出各测试段的剪切波速；计算剪切波速，即根据测点间距和初至走时自动计算各分量的测试结果；将拾取地震剪切波的初至走时与计算结果动态关联，快速检查和修改地震剪切波初至走时和计算结果，直至得到合理的成果；通过切换显示出XYZ三个分量地震波形，正反方向激发叠加显示，拾取各分量地震剪切波初至走时，并同步计算出各分量的测试结果地震剪切波速；拾取剪切波初至走时和测试结果动态关联；
成果取值和输出模块，用于对得出的测试结果进行取值并输出成果；具体用于：在XYZ三个分量测试结果中，通过分析合理综合取值，确定最终成果并输出；XYZ三个分量的测试结果因为受到地震波数据质量的影响，在不同的测试深度上的可靠度会有所不同，本方法就是通过综合分析，合理选择某一分量或选择不同分量可靠测试段组合、或选择各分量的平均值作为最终成果，并输出。
一种地震剪切波的准确判别方法和系统
技术领域
[0001] 本发明属于工程物探领域，涉及一种工程物探钻孔测试数据分析方法，尤其涉及一种地震剪切波的准确判别方法。
背景技术
[0002] 钻孔物探测试是所有勘察中常用的手段之一，根据工程特点可选用不同测试方法，在需要对地基进行评价时(特别是需要对有液化土判别的地基)，大多需要进行地震剪切波测试。由于地震波列中包含有压缩波、剪切波、面波等多种波型，如何正确判别和提取剪切波不仅是测试成果可靠性的关键所在，而且也考验着工程人员的经验和水平。
[0003] 钻孔地震剪切波测试中，通常采用三分量检波器接收、正反向激发，因此每个测点的波形记录信息量大。长期以来，工程物探技术人员都是凭借自己丰富的经验和理论基础来分析判别地震剪切波，不仅工作效率低，还易发生误判，直接影响了测试结果的准确性和可靠性。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于提供一种地震剪切波的准确判别方法，该方法能适时切换地震剪切波三分量波形，并将单一分量正反向激发的波形叠加分析，提高了钻孔地震剪切测试数据分析的工作效率和剪切波判别的准确性，从而解决现有技术中存在的前述问题。主要应用于水电工程、水利工程、地震安全评价、工业与民用建筑地基勘察等领域。
[0005] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
[0006] 一种地震剪切波的准确判别方法，包括以下步骤：
[0007] S1，数据格式转换，具体为将不同型号仪器记录的不同格式的波形数据转换为预定的专有数据格式；
[0008] S2，数据预处理，具体为对S1中格式转换后得到的数据进行分量数据重排和编辑文件头；
[0009] S3，建立参数文件，具体为建立分析计算所需的解译参数文件；
[0010] S4，计算分析，具体为根据剪切波的特征对比分析并正确拾取地震剪切波初至走时，自动计算各分量的测试结果；
[0011] S5，成果取值和输出，具体为对S4得出的测试结果进行取值并输出成果。
[0012] 优选的，步骤S1中被转换的源数据包括SEG-2格式数据和/或CSP格式数据，转换后得到的目标数据是RPS记录格式数据。
[0013] 优选的，步骤S1中产生波形数据的仪器包括：R24、S12、NZ24、Geopen、Geode、WZG系列仪器和/或ZDQ系列仪器和/或SWS系列仪器。
[0014] 优选的，步骤S2包括以下步骤：
[0015] S21，数据编辑，即按钻孔深度将各个测点的地震剪切波数据以正向和反向分别进行多文件抽道、经道重排为XYZ三个分量的数据；
[0016] S22，编辑文件头，即编辑重排后数据文件头参数。
[0017] 优选的，所述文件头参数包括：孔号、激发点偏距、接收点深度、系统延时。
[0018] 优选的，步骤S3具体为：根据步骤S2所得到的各分量数据，选择数据建立解译参数文件。
[0019] 优选的，步骤S4包括以下步骤：
[0020] S41，拾取地震剪切波初至走时，即根据剪切波的特征，在波列中对比分析、识别剪切波，并拾取地震剪切波的初至走时；
[0021] S42，计算剪切波速，即根据测点间距和初至走时自动计算各分量的测试结果；
[0022] 将拾取地震剪切波的初至走时与计算结果动态关联，快速检查和修改地震剪切波初至走时和计算结果，直至得到合理的成果。
[0023] 优选的，步骤S5具体为：在XYZ三个分量测试结果中，通过分析合理综合取值，确定最终成果并输出。
[0024] 一种地震剪切波的准确判别系统，包括：
[0025] 数据格式转换模块，用于将不同型号仪器记录的不同格式的波形数据转换为预定的专有数据格式；
[0026] 数据预处理模块，用于对格式转换后得到的数据进行分量数据重排和编辑文件头；
[0027] 参数文件建立模块，用于建立分析计算所需的解译参数文件；
[0028] 计算分析模块，用于根据剪切波的特征对比分析并正确拾取地震剪切波初至走时，自动计算各分量的测试结果；
[0029] 成果取值和输出模块，用于对得出的测试结果进行取值并输出成果。
[0030] 优选的，被转换的源数据包括SEG-2格式数据和/或CSP格式数据，转换后得到的目标数据是RPS记录格式数据。
[0031] 本发明的有益效果是：
[0032] 本发明对于地震波的显示是将各测点的记录分别按正反向激发转换成X、Y、Z三个分量的波列，并可切换对比显示各个分量波形；单一分量叠加显示正反两个方向激发的波形，便于地震剪切波的准确识别和分析，灵活选择最优波形作为解译的基础数据；可根据情况选择任一分量、不同分量的平均值、分段选取不同分量进行组合解译最终成果，保证了成果的可靠性和合理性。
附图说明
[0033] 图1是本发明实施例的步骤流程示意图；
[0034] 图2是本发明实施例中的建立解译参数界面示意图；
[0035] 图3是本发明实施例中按钻孔深度合并后X分量地震剪切波形图；
[0036] 图4是本发明实施例综合取值后的成果示意图。
具体实施方式
[0037] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0038] 如附图1所示，本发明公开了一种地震剪切波的准确判别方法，该方法包括以下步骤：
[0039] 1、数据格式转换，用于将不同型号仪器记录的不同格式的波形数据转换为本系统专有数据格式；
[0040] 2、数据预处理，用于对格式转换后的数据进行分量数据重排和编辑文件头；
[0041] 3、建立参数文件，用于建立分析计算所需的解译参数文件；
[0042] 4、计算分析，用于根据剪切波的特征对比分析并正确拾取地震剪切波初至走时，自动计算各分量的测试结果；
[0043] 5、成果选择和输出，用于合理取值(测试结果)、输出成果。
[0044] 按上述方案，数据格式转换A的源数据包括SEG-2(R24、S12、NZ24、Geopen、Geode、WZG系列和ZDQ系列仪器记录的数据)、CSP(SWS系列仪器)等数据格式，目标数据是本系统特定的RPS记录格式数据。源数据兼容了国内外多种仪器的数据格式(公开)，广泛适用于各个行业的钻孔地震剪切波数据分析。
[0045] 数据预处理，包括：数据编辑，即按钻孔深度将各个测点的地震剪切波数据以正向和反方向(激发方向)分别进行多文件抽道、经道重排为XYZ三个分量的数据；编辑文件头，即编辑重排后数据文件头参数(如：孔号、激发点偏距、接收点深度、系统延时等)。
[0046] 建立参数文件，根据数据预处理B所得到的各分量数据，合理选择数据建立解译参数文件。
[0047] 计算分析，包括：拾取地震剪切波初至走时，即根据剪切波的特征(正方向和反方向激发的剪切波反相)，在波列中对比分析、识别剪切波，并拾取地震剪切波的初至走时；计算剪切波速，即根据测点间距和初至走时自动计算各分量的测试结果。拾取地震剪切波的初至走时与计算结果动态关联，快速检查和修改地震剪切波初至走时和计算结果，直至得到合理的成果。
[0048] 成果选择及输出，是在XYZ三个分量测试结果中，通过分析合理综合取值，确定最终成果，并输出。
[0049] 数据预处理和计算分析，对于地震波的显示是将各测点的记录分别按正反向激发转换成X、Y、Z三个分量的波列，并可切换对比显示各个分量波形；单一分量叠加显示正反两个方向激发的波形，便于地震剪切波的准确识别和分析，灵活选择最优波形作为解译的基础数据；可根据情况选择任一分量、不同分量的平均值、分段选取不同分量进行组合解译最终成果，保证了成果的可靠性和合理性。
[0050] 以下结合具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明：
[0051] 本实施例是某工程场地一钻孔24m深度(覆盖层)内地震剪切波速测试，源数据是美国产R24地震仪记录的数据(SEG-2格式)。
[0052] 本实施例包括：数据格式转换A、数据预处理B、建立参数文件C、计算分析D、成果选择和输出E五个过程步骤。
[0053] 1、数据格式转换A：
[0054] 本实施例是将美国产R24地震仪记录的数据(SEG-2格式)转换为本系统特定的RPS数据格式。
[0055] 本过程是通过交互界面选择源数据(自动识别仪器型号)，进行数据格式转换，保存为本系统特定的RPS数据格式(目标数据)。源数据有SEG-1、SEG-2、SEG-D、CSP等多种格式可选。
[0056] 2、数据预处理B：
[0057] 本实施例的主要步骤是将由各测点记录的XYZ三分量地震波数据经多个数据文件抽道后按钻孔深度重新排列成X、Y、Z三个分量的数据文件、并对文件头(如：孔号、激发点偏距、接收点深度、系统延时等)进行编辑、适当调节各分量正反向激发的地震波的震幅。
[0058] 本过程包含有数据编辑(单个或多个数据文件抽道、数据合并、数据拆分、数据重采样、数据剪切、数据冲零、道序重排)、文件头编辑等多个功能模块，针对实际中不同的数据，可灵活选择相应的处理方式。
[0059] 3、建立参数文件C：
[0060] 本实施例是采用正反方向激发、XYZ三个分量地震波数据建立参数文件。
[0061] 本过程是根据预处理后地震波数据的质量、激发方式等因素，建立解译参数文件。
[0062] 4、计算分析D：
[0063] 本实施例是在同时显示正反向激发的X(或Y或Z)分量地震波形窗口，根据正反向激发的剪切波相互反相的特征对比分析，准确判别地震剪切波，并拾取初至走时，同步计算出各测试段的剪切波速。
[0064] 本过程通过切换显示出XYZ三个分量地震波形(正反方向激发叠加显示)，拾取各分量地震剪切波初至走时，并同步计算出各分量的测试结果(地震剪切波速)。拾取剪切波初至走时和测试结果动态关联。
[0065] 5、成果选择和输出E：
[0066] 本实施例是选取各测点XYZ三个分量的平均值作为最终成果。
[0067] XYZ三个分量的测试结果因为受到地震波数据质量的影响，在不同的测试深度上的可靠度会有所不同，本过程就是通过综合分析，合理选择某一分量或选择不同分量可靠测试段组合、或选择各分量的平均值作为最终成果，并输出。
[0068] 通过采用本发明公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：
[0069] 本发明对于地震波的显示是将各测点的记录分别按正反向激发转换成X、Y、Z三个分量的波列，并可切换对比显示各个分量波形；单一分量叠加显示正反两个方向激发的波形，便于地震剪切波的准确识别和分析，灵活选择最优波形作为解译的基础数据；可根据情况选择任一分量、不同分量的平均值、分段选取不同分量进行组合解译最终成果，保证了成果的可靠性和合理性。
[0070] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。
