横波可控震源组合激振效果分析

黄志强; 游正涛; 李刚; 付铭威; 王若豪; 帅军; 张国旭

doi:10.16579/j.issn.1001.9669.2025.05.007

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横波可控震源组合激振效果分析

·振动·噪声·监测·诊断· | 更新时间：2025-05-19

- 横波可控震源组合激振效果分析
- ANALYSIS OF COMBINED EXCITATION EFFECT OF SHEAR-WAVE VIBROSEIS
- 机械强度 2025年47卷第5期页码：55-62
- 作者机构：
  
  西南石油大学机电工程学院，成都 610500
- 作者简介：
  
  HUANG Zhiqiang, E-mail: huangzq@swpu.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金项目(41902326);四川省科技计划项目(22GJHZ0284);南充市与西南石油大学科技战略合作专项基金项目(SXHZ048);企业横向合作项目(JSTKY-22-002)
- DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2025.05.007
  中图分类号： TE132
- 收稿日期：2023-10-24，
  
  修回日期：2023-11-17，
  
  纸质出版日期：2025-05-15
- 稿件说明：
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黄志强，游正涛，李刚，等. 横波可控震源组合激振效果分析［J］. 机械强度，2025，47（5）：55-62.

HUANG Zhiqiang，YOU Zhengtao，LI Gang，et al. Analysis of combined exeffect of shear-wave vibroseis［J］. Journal of Mechanical Strength，2025，47（5）：55-62.
黄志强，游正涛，李刚，等. 横波可控震源组合激振效果分析［J］. 机械强度，2025，47（5）：55-62. DOI： 10.16579/j.issn.1001.9669.2025.05.007.

HUANG Zhiqiang，YOU Zhengtao，LI Gang，et al. Analysis of combined exeffect of shear-wave vibroseis［J］. Journal of Mechanical Strength，2025，47（5）：55-62. DOI： 10.16579/j.issn.1001.9669.2025.05.007.

摘要

受振动器结构限制，横波可控震源激振时存在下传大地能量低和横波信号下传深度浅等问题。为此，通过三维有限元数值模拟创新性地研究了不同组合的横波可控震源振动器对激振效果的影响。首先，基于三维九分量资料和两大组合类型，考虑了8种组合横波可控震源振动器激振方式，建立了振动器-大地有限元模型，构建了组合横波可控震源振动器激振效果评价体系；其次，基于该评价体系，详细地分析了各种横波可控震源振动器组合激振方式对大地的下传能量、横波信号下传深度和组合激发波间的相互干涉影响。结果表明，相较于单个横波可控震源，两台SHY横波可控震源并排组合同向激振时，传入大地能量提升86.36%，大地粒子位移振幅平均提升73.40%；两台SHX横波可控震源单排组合同向激振时，传入大地能量提升97.48%，大地粒子位移振幅平均提升58.61%，较大幅度地提升了激振效果。研究成果可为提升横波可控震源激振效果提供指导，也可为横波可控震源组合激发设计研究提供参考。

Abstract

Limited by the vibrator structure

there are some problems such as low down-going earth energy and shallow down-going depth of shear-wave signals when the shear-wave vibroseis is excited. Therefore

the influence of different combinations of shear-wave vibroseis vibrators on the excitation effect was innovatively studied through the three-dimensional finite element numerical simulation. Firstly

based on three-dimensional nine-component data and two types of combinations

eight modes of vibration excitation of combined shear-wave vibroseis were considered

a vibrator-earth finite element model was established

and an evaluation system of the vibration excitation effect of the combined shear-wave vibroseis was constructed. Secondly

based on this evaluation system

the influence of the various combined excitation modes of the shear-wave vibroseis on the downward energy of the earth

the downward depth of shear-wave signals and the mutual interference between combined excitation waves was analyzed in detail. The results show that

compared with a single shear-wave vibroseis

when two SHY shear-wave vibroseises are arranged side by side for the normal excitation

the incoming earth energy is increased by 86.36%

and the displacement amplitude of earth particles is increased by 73.40% on average. When two SHX shear-wave vibroseises are excited in the normal direction

the incoming earth energy increases by 97.48%

and the displacement amplitude of earth particles increases by 58.61% on average

which greatly improves the excitation effect. The research results can provide the guidance for improving the excitation effect of the shear-wave vibroseis and the reference for the design of combined excitation mode of the shear-wave vibroseis.

关键词

Keywords

references

CALDWELL J . Marine multicomponent seismology ［J］. The Leading Edge ， 1999 ， 18 （ 11 ）： 1274 - 1282 .

STEWART R R ， GAISER J E ， BROWN R J ， et al . Converted-wave seismic exploration：applications ［J］. Geophysics ， 2003 ， 68 （ 1 ）： 40 - 57 .

J∅RSTAD A ， MUKERJI T ， MAVKO G . Model-based shear-wave velocity estimation versus empirical regressions ［J］. Geophysical Prospecting ， 1999 ， 47 （ 5 ）： 785 - 797 .

PENG X ， HUANG Z Q ， LÓPEZ-QUEROL S ， et al . Nonlinear 3D finite element analysis of a shear-wave vibrator-ground interaction system ［J］. Soil Dynamics and Earthquake Engineering ， 2021 ， 141 ： 106520 .

欧倩茹 . 横波可控震源振动器激发效果与平板齿结构设计［D］. 成都：西南石油大学， 2019 ： 41 - 50 .

OU Qianru . Excitation effect of shear wave vibroseis vibrator and structural design of flat teech ［D］. Chengdu ： Southwest Petroleum University ， 2019 ： 41 - 50 . （In Chinese）

VANNESTE M ， MADSHUS C ， SOCCO V L ， et al . On the use of the Norwegian Geotechnical Institute’s prototype seabed-coupled shear wave vibrator for shallow soil characterization-I： acquisition and processing of multimodal surface waves ［J］. Geophysical Journal International ， 2011 ， 185 （ 1 ）： 221 - 236 .

BHARADWAJ P ， DRIJKONINGEN G ， MULDER W ， et al . A shear-wave seismic system using full-waveform inversion to look ahead of a tunnel-boring machine ［J］. Near Surface Geophysics ， 2017 ， 15 （ 3 ）： 210 - 225 .

KRAWCZYK C M ， POLOM U ， TRABS S ， et al . Sinkholes in the city of hamburg-new urban shear-wave reflection seismic system enables high-resolution imaging of subrosion structures ［J］. Journal of Applied Geophysics ， 2012 ， 78 ： 133 - 143 .

王波，张峰，代福材，等 . VTI介质SH-SH波地震反演方法研究［J］. 地球物理学报， 2023 ， 66 （ 5 ）： 2112 - 2122 .

WANG Bo ， ZHANG Feng ， DAI Fucai ， et al . Study on seismic inversion method of SH-SH wave in VTI media ［J］. Chinese Journal of Geophysics ， 2023 ， 66 （ 5 ）： 2112 - 2122 . （In Chinese）

KLOKOV A ， HARDAGE B . SV-P and S-S imaging at a CO2 storage site using vertical seismic profiling data ［J］. International Journal of Greenhouse Gas Control ， 2016 ， 46 ： 259 - 270 .

POLOM U ， HOFSTEDE C ， DIEZ A ， et al . First glacier-vibroseismic experiment-results from cold firn of Colle Gnifetti ［J］. Near Surface Geophysics ， 2014 ， 12 （ 4 ）： 493 - 504 .

PENG X ， HUANG Z Q ， HAO L . Modeling of nonlinear interaction and its effects on the dynamics of a vibrator-ground system ［J］. Soil Dynamics and Earthquake Engineering ， 2020 ， 132 ： 106064 .

HUANG Z Q ， PENG X ， LI G ， et al . Response of a two-degree-of-freedom vibration system with rough contact interfaces ［J］. Shock & Vibration ， 2019 ，2019（ 1 ）： 1 - 13 .

HUANG Z Q ， PENG X ， LI G . Optimization of the dynamic stiffness of the seismic vibrator ［J］. Advances in Mechanical Engineering ， 2018 ， 10 （ 11 ）： 1 - 11 .

朱振友 . 横波可控震源振动器多频激振性能研究与平板齿优化设计［D］. 成都：西南石油大学， 2021 ： 55 - 70 .

ZHU Zhenyou . Study on multi-frequency excitation performance of shear wave vibroseis vibrator and optimization design of flat teeth ［D］. Chengdu ： Southwest Petroleum University ， 2021 ： 55 - 70 . （In Chinese）

孙振 . 横波可控震源激振板与地面耦合特征研究［D］. 长春：吉林大学， 2022 ： 43 - 55 .

SUN Zhen . Study on coupling characteristics between excitation plate and ground of shear wave vibroseis ［D］. Changchun ： Jilin University ， 2022 ： 43 - 55 . （In Chinese）

郝磊，刘志刚，黄玉峰，等 . 一种横波可控震源振动器结构及其性能分析［J］. 物探装备， 2021 ， 31 （ 5 ）： 311 - 313 .

HAO Lei ， LIU Zhigang ， HUANG Yufeng ， et al . A kind of Swave seismic vibrator shaker and its performance analysis ［J］. Equipment for Geophysical Prospecting ， 2021 ， 31 （ 5 ）： 311 - 313 . （In Chinese）

BELLEFLEUR G ， ADAM L ， WHITE D ，et al. Seismic imaging and anisotropy analysis of 9 C 3 D-VSP data at Weyburn Field，Saskatchewan，Canada［C］// SEG Technical Program Expanded Abstracts 2003 . Houston ： Society of Exploration Geophysicists ， 2003 ： 2452 .

彭珣，郝磊 . 横波可控震源振动器-大地耦合振动数值模拟［J］. 石油地球物理勘探， 2023 ， 58 （ 6 ）： 1349 - 1358 .

PENG Xun ， HAO Lei . Numerical simulation of shear-wave seismic vibrator-ground coupled vibration system ［J］. Oil Geophysical Prospecting ， 2023 ， 58 （ 6 ）： 1349 - 1358 . （In Chinese）

ACHMUS M ， KUO Y S ， ABDEL-RAHMAN K . Behavior of monopile foundations under cyclic lateral load ［J］. Computers and Geotechnics ， 2009 ， 36 （ 5 ）： 725 - 735 .

KIM Y ， JEONG S . Analysis of soil resistance on laterally loaded piles based on 3D soil-pile interaction ［J］. Computers and Geotechnics ， 2011 ， 38 （ 2 ）： 248 - 257 .

ACHMUS M ， AKDAG C T ， THIEKEN K . Load-bearing behavior of suction bucket foundations in sand ［J］. Applied Ocean Research ， 2013 ， 43 ： 157 - 165 .

李琴，蒲伟，黄志强，等 . 川渝地区可控震源道路激振效果分析［J］. 工程设计学报， 2022 ， 29 （ 6 ）： 766 - 775 .

LI Qin ， PU Wei ， HUANG Zhiqiang ， et al . Analysis of road excitation effect of vibroseis in Sichuan and Chongqing area ［J］. Chinese Journal of Engineering Design ， 2022 ， 29 （ 6 ）： 766 - 775 . （In Chinese）

FABRIKANT V I . Solution of contact problems for a transversely isotropic elastic layer bonded to an elastic half-space ［J］. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers ，Part C：Journal of Mechanical Engineering Science， 2009 ， 223 （ 11 ）： 2487 - 2499 .

李裕春，时党勇，赵远 . ANSYS 11 . 0/LS-DYNA基础理论与工程实践［M］. 北京：中国水利水电出版社，2008： 20 - 33 .

LI Yuchun ， SHI Dangyong ， ZHAO Yuan . Basic theory and engineering practice of ANSYS 11 . 0/LS-DYNA ［M］. Beijing ： China Water & Power Press ，2008： 20 - 33 . （In Chinese）

WEI Z H ， PHILLIPS T F . Characterizing the vibrator captured ground mass system using finite element analyses ［C］// SEG Technical Program Expanded Abstracts 2013 . Houston ： Society of Exploration Geophysicists ， 2013 ： 126 - 130 .

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