The presence of near-surface karst voids is an extremely difficult issue in the construction of a high-speed rail (HSR) foundation. Seismic constant-offset profile (COP) method is one of the shallow geophysics technologies which may be used for the detection of karst voids. Although a COP image does not directly reveal the characters related to the anomalies in a karst terrain, the dominant frequency of the COP image in a karst terrain is significantly lower than the dominant frequency over the background without karstification or voids. This dominant-frequency anomaly is due to the strong attenuation effect when seismic waves propagate through any karst voids. Thus, we propose using the dominant-frequency anomalies of the COP image to directly detect near-surface karst voids in a karst terrain. First, we generate a high-resolution time–frequency spectrum for each COP trace, using the modified Wigner-Ville distribution (WVD) algorithm which combines WVD with a multichannel maximum entropy method. Second, we estimate a high-precision dominant-frequency function which varies along the reflection time, based on the corresponding high-resolution time–frequency spectrum. Finally, we detect the geological anomalies by analyzing low-frequency distributions in the dominant-frequency image for all traces. We demonstrate this procedure with a case study for the detection of karst voids within the high-speed rail foundation in a karst terrain, and verify the interpretation of hidden voids, cavities, clays and peats directly with drilling cores.

近地表岩溶空隙的存在是高铁（HSR）基础建设中的一个极其困难的问题。地震常数偏移剖面（COP）法是浅层地球物理技术之一，可用于探测岩溶空隙。虽然 COP 图像不能直接揭示与岩溶地形异常相关的特征，但 COP 图像在岩溶地形中的主频率明显低于没有岩溶或空隙的背景上的主频率。这种主频异常是由于地震波在任何岩溶空隙中传播时的强烈衰减效应。因此，我们建议使用 COP 图像的主频异常直接检测岩溶地形中的近地表岩溶空隙。第一的，我们使用改进的 Wigner-Ville 分布 (WVD) 算法为每个 COP 轨迹生成高分辨率时频频谱，该算法将 WVD 与多通道最大熵方法相结合。其次，我们基于相应的高分辨率时频频谱估计了一个随反射时间变化的高精度主频函数。最后，我们通过分析所有痕迹的主频图像中的低频分布来检测地质异常。我们通过在岩溶地形中检测高速铁路基础内的岩溶空隙的案例研究来演示此过程，并直接使用钻孔核心验证对隐藏空隙、空洞、粘土和泥炭的解释。使用改进的 Wigner-Ville 分布 (WVD) 算法，该算法将 WVD 与多通道最大熵方法相结合。其次，我们基于相应的高分辨率时频频谱估计了一个随反射时间变化的高精度主频函数。最后，我们通过分析所有痕迹的主频图像中的低频分布来检测地质异常。我们通过在岩溶地形中检测高速铁路基础内的岩溶空隙的案例研究来演示此过程，并直接使用钻孔核心验证对隐藏空隙、空洞、粘土和泥炭的解释。使用改进的 Wigner-Ville 分布 (WVD) 算法，该算法将 WVD 与多通道最大熵方法相结合。其次，我们基于相应的高分辨率时频频谱估计了一个随反射时间变化的高精度主频函数。最后，我们通过分析所有痕迹的主频图像中的低频分布来检测地质异常。我们通过在岩溶地形中检测高速铁路基础内的岩溶空隙的案例研究来演示此过程，并直接使用钻孔核心验证对隐藏空隙、空洞、粘土和泥炭的解释。基于相应的高分辨率时频频谱。最后，我们通过分析所有痕迹的主频图像中的低频分布来检测地质异常。我们通过在岩溶地形中检测高速铁路基础内的岩溶空隙的案例研究来演示此过程，并直接使用钻孔核心验证对隐藏空隙、空洞、粘土和泥炭的解释。基于相应的高分辨率时频频谱。最后，我们通过分析所有痕迹的主频图像中的低频分布来检测地质异常。我们通过在岩溶地形中检测高速铁路基础内的岩溶空隙的案例研究来演示此过程，并直接使用钻孔核心验证对隐藏空隙、空洞、粘土和泥炭的解释。