第36卷，第4期 2016年4月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
基于太赫慈时域光谱分析红层泥岩风化样本
李明亮，常天英，崔洪亮
吉林大学仪器科学与电气工程学院，吉林长春130026
Vol. 36,No, 4 -pp929-933
April,2016
摘要红层泥岩边坡的风化是一个普遍存在而又未完全解决好的问题。因风化而造成的不稳定红层泥岩边坡，在岩土体重力、震囊动及其他因素作用下，常常发生危害性的变形与破坏，导致期期清坡、落石和泥石流等地质灾害。风化深度是红层泥岩边坡治理的重要依据之一。风化深度是指岩石破裂后在破裂面内侧产生的微裂隙或微裂隙带在风化作用下间岩石内部延伸的垂直距离。选择典型的红层泥岩边坡地带进行钻孔取样。太赫慈时域光谱技术是利用太赫慈脉冲表征物质性质的一种新兴光谱技术，实验使用太赫慈时域光谱系统测量所取得样本的太赫慈透射光谱。对所有样品的透射光谱进行分析，观察到各风化样品间的太赫慈透射光谱差别微小，且没有明显的特征吸收峰。为了获得取样地点的风化深度，基于太赫兹光谱建立一个智能，高效的回归预测支持向量机（SVM)模型来预测采样地点的风化深度，预测结果与实际深度相比较，所得相对误差小于7.09%。结果表明，基于太赫慈光谱的支持向量机（SVM)模型可以有效的区分样本以及预测深度，可以为红层泥岩边坡治理提供重要的参考。
关键调太赫兹时域光谱；支持向量机；透射系数；风化深度
文献标识码：A
中图分类号：0472+，3
引言
D0I : 10, 3964/j. issn. 1000-0593 (2016 )04-0929-05
技术，超快激光技术的迅速发展为THz脉冲的产生提供了稳定、可靠的激光光源，使THz谱具有较高的信噪比。太赫兹时域光谱系统(THz-TDS)已经在很多研究领域得到广泛
红层泥岩泛指外观以红色为主色调的陆相碎屑岩沉积地层，在我国分布非常广泛，尤其在四川盆地-}。这一类的泥岩都具有较强的风化能力和崩解的特征。数十年来红层地区修建公路、铁路、和水电等工程的实践表明，红层边坡的地质灾害除崩塌滑坡、落石和泥石流外，泥岩边坡表层风化剥落也是不容忽视的问题。因此，了解红层泥岩的风化性质对于边坡风化治理具有重要意义。采样取芯地点为重庆市北碚区水土镇龙门桥村西南方向约两公里处的边坡地带。当前对于岩石风化的研究主要是通过化学分析，借助扫描电子显微镜、X射线衍射和火焰原子吸收光谱以及研究其物理力学性质等手段来分析，这些方法不仅耗时耗力，而且多数研究还处于探索阶段，并不能有效地实施。
太赫慈辐射通常是指频率在0.1～10THz（波长为30 m～3mm)之间的电磁波，波段处于微波和红外线之间，属于远红外电磁辐射范畴。太赫兹时域光谱（terahertztime-do-mainspectroscopy，THz-TDS)分析技术是一种非接触测量
收稿日期：2015-10-23，修订日期：2016-02-04
应用，如生物大物分子识别7，材料研究8，，煤炸物检测9，毒品分析中都有应用。与其他方法相比，太赫慈时域光谱技术是一种非破坏性的，非电离，和高灵敏度高效的检测技术，并且太赫慈时域光谱对于样品的透射光谱提供了非常高的信噪比
所得到红层泥岩样本的太赫慈时域光谱的透射谱并没有明显的特征吸收，不能用作指纹谱，支持向量机（support vetormachine，SVM)的使用很好解决了这个问题。SVM是在统计学习理论基础上发展起来的一种是一种新的非线性分类和建模方法1]。SVM能够迅速学习并具有良好的泛化能力，可以解决小样本的几个问题，包括高维的，非线性的和局部最小点的问题，已被广泛用于识别分类和回归预测领域的研究。采用回归算法结合样本的太赫慈光谱来间接的推断出风化样本的深度。在本实验中，选取0.2～1.2THz范围内的数据进行SVM建模。
基金项目：国家白然科学基金十二五发展规划项目(2012BAK04B03)和国家白然科学基金项目(11404130)资助
作者简介：李明亮，1982年，吉林大学仪器科学与电气工程学院博土研生
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