从二维地震折射到三维地下表征：单变量空间插值技术的作用与钻孔验证剖析

本文系统评估了IDW-各向异性（IDW-Anisotropic）、IDW-各向同性（IDW-Isotropic）和最近点（Closest Point）三种空间插值方法在将2-D地震折射数据转化为3-D地质模型中的性能，并通过钻孔岩性和SPT N值进行验证。研究表明IDW-各向异性插值能最精确捕捉热带风化环境下花岗岩地层与残积土的异质性，为岩土工程和地下决策提供关键支持。

　　

Highlight

Principle and Methods（原理与方法）

本研究通过沿10条测线开展地震折射层析成像（SRT），结合3个钻孔数据进行模型验证，利用RockWorks 20软件构建了基于二维地震折射数据的三维地质模型。图1展示了研究工作的整体框架。

Subsurface Lithological, Petrophysical and Geotechnical Characterization（地下岩性、岩石物理与岩土工程特征）

研究区地下地层根据钻孔岩性录井、地震折射波速数据及岩石物理实验分析结果划分为四个主要岩性单元。表1汇总了岩性分类、对应地震波速范围、推演的岩石物理特性、标准贯入试验（SPT）N值及岩土工程解释。

Discussion（讨论）

本研究定量验证了三种空间插值技术——IDW-各向异性（IDW-Anisotropic）、最近点（Closest Point）和IDW-各向同性（IDW-Isotropic）在将二维地震折射数据转化为三维地质模型中的表现，并结合钻孔岩性与岩土指标进行支撑。其中，IDW-各向异性方法始终表现出最高精度，有效捕捉了研究区域内地下异质性、岩性转变及岩土工程不连续面。该方法通过方向加权机制，精准呈现了与风化界面、岩性变化及构造特征相关的波速陡变，其右偏分布（偏度 = 1.23653）和尖峰特征（峰度 = 1.02792）进一步证实其对地层边界尖锐过渡的表达能力。相较之下，IDW-各向同性方法由于忽略了地质各向异性，导致过度平滑的模型，表现为负偏（-0.58528）、高峰度（2.80095）和较低变异性（标准差 = 471.72 m/s），无法有效捕捉真实的地下变化。而最近点法虽然得出最高平均波速（3041.85 m/s），但夸大高速区分布，导致地层划分不一致，尤其在与钻孔验证对比时出现明显偏差。

Conclusion（结论）

本研究系统评估了三种空间插值方法——IDW-各向异性、IDW-各向同性和最近点法在将二维地震折射波速数据转化为三维地质模型中的效果，并依托钻孔岩性和SPT N值进行验证。IDW-各向异性方法被证明最为可靠，能够有效捕捉地下异质性并与钻孔日志中观察到地层过渡吻合良好。其引入方向加权的机制使该方法特别适用于处理花岗岩风化带中的复杂波速变化，从而显著提升模型在岩土工程应用中的实用性和预测准确性。