SEISMOLOGY AND GEOLOGY ›› 2026, Vol. 48 ›› Issue (4): 921-940.DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.20250006
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LI Rui-jing1)(
), XIE Fan1),*(
), DONG Li-na2), LI De-kang1), JIAO Cheng-li3)
Received:2025-09-25
Revised:2025-11-29
Online:2026-08-20
Published:2026-09-09
李锐菁1)(
), 谢凡1),*(
), 董丽娜2), 李德康1), 焦成丽3)
通讯作者:
* 谢凡, 男, 研究员, 主要从事环境地震学研究及其应用, E-mail: xiefan@cea-igp.ac.cn。
作者简介:李锐菁, 女, 1997年生, 2025年于中国地震局地球物理研究所获得固体地球物理学专业硕士学位, 主要从事背景噪声探测和结构健康监测等方面的研究工作, E-mail: liruijingg@gmail.com。
基金资助:LI Rui-jing, XIE Fan, DONG Li-na, LI De-kang, JIAO Cheng-li. APPLICATION OF HVSR INVERSION METHOD BASED ON COVARIANCE MATRIX ADAPTIVE EVOLUTION STRATEGY (CMA-ES) ON TAILINGS DAM STRUCTURE DETECTION[J]. SEISMOLOGY AND GEOLOGY, 2026, 48(4): 921-940.
李锐菁, 谢凡, 董丽娜, 李德康, 焦成丽. 基于协方差矩阵自适应演化策略(CMA-ES)的HVSR反演方法在尾矿坝结构探测中的应用[J]. 地震地质, 2026, 48(4): 921-940.
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URL: https://www.dzdz.ac.cn/EN/10.3969/j.issn.0253-4967.20250006
| 频率范围/Hz | <0.2 | 0.2~0.5 | 0.5~1.0 | 1.0~2.0 | >2.0 |
|---|---|---|---|---|---|
| 阈值εf0/Hz | 0.25μf0 | 0.2μf0 | 0.15μf0 | 0.1μf0 | 0.05μf0 |
Table2 Threshold values for assessment of the fifth SESAME criterion
| 频率范围/Hz | <0.2 | 0.2~0.5 | 0.5~1.0 | 1.0~2.0 | >2.0 |
|---|---|---|---|---|---|
| 阈值εf0/Hz | 0.25μf0 | 0.2μf0 | 0.15μf0 | 0.1μf0 | 0.05μf0 |
| 层 | 深度/m | VS/m·s-1 | 密度/g·cm-3 | 阻尼因子 |
|---|---|---|---|---|
| 第1层 | 5~30 | 100~300 | 1.6 | 0.07 |
| 第2层 | 10~60 | 300~900 | 1.8 | 0.05 |
| 半空间层 | 0 | 700~1800 | 2.0 | 0.03 |
Table3 Inversion parameter search range
| 层 | 深度/m | VS/m·s-1 | 密度/g·cm-3 | 阻尼因子 |
|---|---|---|---|---|
| 第1层 | 5~30 | 100~300 | 1.6 | 0.07 |
| 第2层 | 10~60 | 300~900 | 1.8 | 0.05 |
| 半空间层 | 0 | 700~1800 | 2.0 | 0.03 |
| 台站 | 变量 | 反演方法 | 第1层 | 第2层 | 半空间层 |
|---|---|---|---|---|---|
| T01 | 深度/m | CMA-ES | 24.7±1.2 | 42.5±2.0 | |
| PSO | 20.4±1.3 | 35.9±2.5 | |||
| GSM | 25.4±3.8 | 45.8±10.4 | |||
VS/m·s-1 | CMA-ES | 150.3±21.7 | 600.5±66.5 | 1210.8±157 | |
| PSO | 123.4±27.1 | 504±98.2 | 1005±155.3 | ||
| GSM | 153.4±23.3 | 620±108.6 | 1286±194.4 | ||
| T02 | 深度/m | CMA-ES | 19.3±1.1 | 39.8±2.4 | |
| PSO | 17.2±1.3 | 37.1±3.2 | |||
| GSM | 16.2±2.3 | 42.9±9.4 | |||
VS/m·s-1 | CMA-ES | 188.5±25.4 | 692.6±39.2 | 1778±336 | |
| PSO | 167.7±40.8 | 646.4±192.8 | 1647.9±172 | ||
| GSM | 154.9±23.8 | 671±108.9 | 1504±195.9 | ||
| T03 | 深度/m | CMA-ES | 8.3±1.3 | 35.8±3.6 | |
| PSO | 8.6±1.4 | 37.1±4.0 | |||
| GSM | 8.2±1.4 | 37.8±9.6 | |||
VS/m·s-1 | CMA-ES | 133±27.1 | 739±52.5 | 1582.4±224.5 | |
| PSO | 138.6±30 | 769.1±156 | 1655.7±132.5 | ||
| GSM | 130.9±27.3 | 707±106.1 | 1554±169.4 |
Table 4 The inversion results using different methods for each station
| 台站 | 变量 | 反演方法 | 第1层 | 第2层 | 半空间层 |
|---|---|---|---|---|---|
| T01 | 深度/m | CMA-ES | 24.7±1.2 | 42.5±2.0 | |
| PSO | 20.4±1.3 | 35.9±2.5 | |||
| GSM | 25.4±3.8 | 45.8±10.4 | |||
VS/m·s-1 | CMA-ES | 150.3±21.7 | 600.5±66.5 | 1210.8±157 | |
| PSO | 123.4±27.1 | 504±98.2 | 1005±155.3 | ||
| GSM | 153.4±23.3 | 620±108.6 | 1286±194.4 | ||
| T02 | 深度/m | CMA-ES | 19.3±1.1 | 39.8±2.4 | |
| PSO | 17.2±1.3 | 37.1±3.2 | |||
| GSM | 16.2±2.3 | 42.9±9.4 | |||
VS/m·s-1 | CMA-ES | 188.5±25.4 | 692.6±39.2 | 1778±336 | |
| PSO | 167.7±40.8 | 646.4±192.8 | 1647.9±172 | ||
| GSM | 154.9±23.8 | 671±108.9 | 1504±195.9 | ||
| T03 | 深度/m | CMA-ES | 8.3±1.3 | 35.8±3.6 | |
| PSO | 8.6±1.4 | 37.1±4.0 | |||
| GSM | 8.2±1.4 | 37.8±9.6 | |||
VS/m·s-1 | CMA-ES | 133±27.1 | 739±52.5 | 1582.4±224.5 | |
| PSO | 138.6±30 | 769.1±156 | 1655.7±132.5 | ||
| GSM | 130.9±27.3 | 707±106.1 | 1554±169.4 |
| 变量 | 反演方法 | 第1层 | 第2层 | 半空间层 |
|---|---|---|---|---|
| 深度/m | HVSRInv | 21.8 | 39.3 | |
| CMA-ES | 24.7 | 42.5 | ||
| VS/m·s-1 | HVSRInv | 315.7 | 584.6 | 1404.4 |
| CMA-ES | 150.3 | 600.5 | 1210.8 |
Table 5 Inversion results of different algorithms for station T01
| 变量 | 反演方法 | 第1层 | 第2层 | 半空间层 |
|---|---|---|---|---|
| 深度/m | HVSRInv | 21.8 | 39.3 | |
| CMA-ES | 24.7 | 42.5 | ||
| VS/m·s-1 | HVSRInv | 315.7 | 584.6 | 1404.4 |
| CMA-ES | 150.3 | 600.5 | 1210.8 |
| 界面 | 变量 | CMA-ES | PSO | GSM | HVSRInv | 钻孔数据 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 浸润线 | 深度/m | 24.7 | 20.5 | 25.4 | 21.8 | |
| 误差/% | 1.6% | 15.6% | 4.5% | 10.3% | 24.3m | |
| 尾粉土与角砾间的界面 | 深度/m | 69.2 | 56.3 | 71.2 | 61.1 | |
| 误差/% | 0.4% | 19% | 2.4% | 12.1% | 69.5m |
Table 6 The error between the inversion results and the bore hole data
| 界面 | 变量 | CMA-ES | PSO | GSM | HVSRInv | 钻孔数据 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 浸润线 | 深度/m | 24.7 | 20.5 | 25.4 | 21.8 | |
| 误差/% | 1.6% | 15.6% | 4.5% | 10.3% | 24.3m | |
| 尾粉土与角砾间的界面 | 深度/m | 69.2 | 56.3 | 71.2 | 61.1 | |
| 误差/% | 0.4% | 19% | 2.4% | 12.1% | 69.5m |
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