反射地震法

2024-08-03

反射地震法（共9篇）

反射地震法篇1

0 引言

断层是矿井设计的主要依据之一。井田内水平、采区以及工作面的划分,井田开拓方式的选择及井下开拓掘进系统的布置等,都要考虑断层的存在断层带及断层两侧的岩石如果破碎严重,岩石强度降低,容易积聚瓦斯、导通地表水和地下水,引发矿井突水、瓦斯突出和塌陷冒顶等事故;若在巷道掘进中遇到断层,可能还会引起生产设计方案的调整,导致巷道掘进量增加,甚至形成大量废巷[1]。上述表明,断层是影响煤矿安全生产的主要地质因素。目前,煤矿探测断层的常用物探手段主要有地面三维地震勘探[2]、井下无线电波坑透[3]和槽波地震勘探[4]等。其中地面三维地震勘探由于距探测目标远、受地形影响大,对小型断层探测分辨率明显降低,难以满足高效安全开采的需求[5]。而义马矿区位于豫西低山丘岭地带,加之开采深度大,所以适用性差。井下无线电波坑透受井下电磁干扰环境复杂、高频电磁波穿透能力弱等因素的限制,其探测距离偏小[6]。井下槽波地震探测技术具有槽波只在煤层中传播且波形易于识别、携带信息丰富、探测距离远、分辨精度高、受外界因素干扰小等特点[7],既能探测工作面内部的断层也能探测外部的断层,是一种较理想的断层探测手段。

1 理论分析

槽波勘探技术探测断层的方法主要有透射法和反射法[8]。

(1)槽波反射法。反射法用于探测采煤/掘进工作面内部或外部的断层。当煤层全部或者部分被断开时,断层两侧的波阻抗是不同的,因此断层面就是一个反射体[9]。反射法槽波勘探是在同一条巷道的同一侧帮布置检波点,安装检波器,接收信号。反射法地震勘接收到的信号有沿煤壁传播的P波和以埃里相为主的槽波。槽波地震反射法勘探利用的是接收到的Rayleigh型槽波(R波)来解译地质信息。槽波完成反射以后检波器只会接收一小部分激发能量。波阻抗越大,则槽波反射越强烈。此外,断层的落差与反射体对煤层波导的阻断程度、横向岩石物性差异(决定反射系数的大小)、断层破碎带的规模、煤层厚度及槽波频率的高低等也会影响槽波反射信号的强弱。

(2)槽波透射法。透射法用于探测工作面内部断层发育情况、陷落柱分布和煤层厚度及其变化等[10]。由于槽波能量束缚于煤层中[11],当槽波传播过程中受到煤层内构造断层或其他干扰阻碍,即断层落差大于煤层厚度的断层之后,是不会观测到槽波的;另外,若观测到槽波,则表明:(1)勘探区域没有断层出现;(2)根据槽波数据分析,可能存在落差小于煤厚的断层。透射法勘探[12]是利用一条巷道布置炮点,通过放炮形成震源,激发能量,产生地震波;在另一条巷道中布置检波点,安装检波器,接收信号。也可以辅以切眼布置炮点或检波点。槽波透射法地震勘探接收到的信号有:P波、S波和以埃里相为主的槽波。槽波地震透射法勘探主要利用的是接收到的Love型槽波(L波)来解译地质信息。影响透射法探测效果的因素有很多,如观测系统设计的合理性、震源能量强弱、背景噪音、煤层顶底板的岩性、煤层赋存条件等[13]。此外,在掘进工作面独头巷道勘探时,未能有切眼布置的检波点/炮点作为辅助,导致射线覆盖不紧密,存在盲区,对解译成果也会有局部影响[14]。

(3)透射/反射联合勘探施工方法。透射法与反射法联合使用,就是分别采用透射法和反射法对目标体进行探测和解译,并综合分析勘探成果,以期取得更好的槽波勘探效果。布置方法:若探测范围较大,可以采用分次施工,反射法和透射法可分开进行,分别采用不同震源;若探测范围较小,可以采用同时施工,同样一条巷道布置检波点和炮点,另一条巷道布置检波点,共同使用一个激发震源,可同时接收(图1)。

此方法是利用透射炮点S2到检波点G的射线,对断层进行透射观测,用于估计与煤层厚度相比,断层落差相对的大小;利用反射炮点S1到检点G的反射线,确定煤层内断层的位置和规模。

2 勘探实例

(1)测区概况。郁山矿33051工作面属掘进工作面,回风巷已掘进443 m,运输巷已掘进270 m,东西倾向宽度150 m。根据已掘进情况,煤层厚度变化较大,平均厚度不足1.8 m,且无煤区广布。根据地面三维地震资料,工作面内部大致存在一条走向断层,但是,随着受勘探深度的加大,地面地震的分辨率明显降低;浅部2水平的采掘活动,也使地面不具备再次勘探条件。

(2)观测系统设计。为查明33051掘进工作面内部构造位置及煤厚分布,更好地对其设计与改造,基于槽波地震勘探透射法与反射法,利用相同震源,采用SUMMIT型槽波地震仪对工作面进行勘探。在运输巷内帮设计检波器孔23个,孔距10 m,受工作面煤厚急剧变化和无煤区限制,其中G9—G10孔距50 m;在运输巷内帮设计施工炮孔24个,孔距10m,其中S10—S11孔距50 m;在回风巷内帮设计施工炮孔31个,孔距10 m,其中S9—S10孔距20 m,S29—S30孔距40 m。单炮孔炸药量为200 g,矿用1段延迟毫秒雷管引爆(图2)。

(3)数据分析。此次槽波透射法勘探采集透射数据受煤层顶底板上下起伏,煤厚变化大,大面积无煤区等因素影响,造成槽波质量很差,槽波辨识困难。经分析筛选,共完成有效检波点21个,有效炮点仅16个,经数据处理计算频散图352幅,经辨识、分析,筛选较好的频散曲线仅43条,用于拾取槽波的旅行时,从而计算槽波速度。

图3为透射法第2炮原始数据信息。可以看出,1~7道检波点艾里相呈现出高频、低速、能量较强等特点,说明存在槽波数据,判断此7道射线覆盖范围内煤层连续,或者断层落差小于煤厚,未把煤层完全断开,使得槽波可沿煤层继续传播;8~22道检波点槽波并不是很明显,推测是因为煤层被断层完全断开导致槽波无法继续传播。由此推测工作面中部可能存在一走向断层,并向掘进方向继续延伸。

在反射法勘探中,震源激发后,形成的槽波呈环状扩散,通常震源距接收点较近,故一部分槽波直接沿煤壁表面最先到达接收点,形成数据中的“直达槽波”,另一部分槽波遇到构造后,经反射到达接收点,形成数据中的“反射槽波”,由于反射射线路径通常大于直达射线路径,所以接收到的反射槽波通常位于直达槽波之后(图4)。槽波勘探数据反射槽波信号整体较强,仅个别地震道反射震相较弱,这可能是断层落差小于煤厚引起的。通过共中心点叠加技术,把同一中心点的不同炮检距射线数据经正常时差校正后进行迭加,可提高信噪比突出反射震相。

(4)成果解译。根据测区煤厚资料和实测频散曲线埃里震相频率,确定透射法拾取频率为155Hz,拾取的旅行时经CT层析成像得到槽波波速等值线图(图5)。

波速>2 000 m/s的高速区,是煤层变薄或构造区。结合实际地质资料揭露的断层分析,工作面中部的高速区是煤层被断层牵引变薄甚至完全断开,阻碍了槽波传播所致。反射叠加剖面图(图6)中靠近巷道侧帮最近的、最早到达的强震相是直达震相(P波),随后到达的出现在剖面中间的次强震相是反射震相,该反射震相不是原始数据中的埃里震相,是槽波数据经过包络叠加后的埃里震相。由于槽波的频散特性,使得反射槽波不是集中在一条同相轴上而是分布在一定宽度的时间跨度内,难以确定断层位置,所以通常沿着槽波震相中能量最强的位置绘制断层。图6中的虚线就是沿能量最强位置绘制的预测断层,距33051工作面运输巷75~100 m,走向与工作面呈近平行关系。

3 结论

(1)槽波地震勘探技术在断层探测中,反射瑞利波显示明显,表明反射法可以较准确地测定断层位置,为合理留设断层煤柱、工作面设计与安全回采提供科学依据。

(2)透射法探测可以预断出地质异常体有无和相当于煤层厚度的断层,并可以为反射数据提供波速参考,可作为反射法对断层探测的辅助手段。

(3)此次槽波试验区域巷道条件较差,煤层不连续、突然变薄,采集到的基础数据质量也不甚理想。在此条件下,若将槽波反射法和透射法联合使用,则会大为提高对工作面内断层预测的准确性。

反射地震法篇2

抚顺活断层浅层反射横波地震勘探资料解释与分析

应用多种途径对抚顺目标区的浅层反射横波活断层勘探资料进行的`解释与分析,证实了浑河断裂总体上为北倾、逆断的性质,且只是在采空区表现为新的活动段,本身不是由构造活动原因引起的活动断裂.在第四系埋深浅的地区,反射横波法是具有较强抗干扰能力的活断层探测技术,可靠程度及解释精度均较高.本文为抚顺市活断层的地震危险性评价工作奠定了基础.

作者：白云李智戚建勋梁放曲乐 BAI Yun LI Zhi QI Jian-xun LIANG Fang QU Le 作者单位：辽宁省地震局,辽宁,沈阳,110034刊名：东北地震研究英文刊名：SEISMOLOGICAL RESEARCH OF NORTHEAST CHINA年，卷(期)：25(1)分类号：P315.2关键词：浅层反射横波活断层勘探解释与分析新的活动段构造活动原因

反射地震法篇3

浅层地震勘探方法在解决工程地质、环境地质和水文地质方面发挥了越来越重要的作用, 该方法不需要复杂的理论计算, 以其地质结构反映直观, 资料成果可信度高而备受人们所重视。而高密度电阻率法做为直流电法的一种, 实际上是一种阵列勘探方法, 与常规电法相比, 高密度电阻率法在野外信息采集过程中可组合使用多种装置, 由于其采集信息量大, 速度快, 观测精度高, 资料成果简单明了, 异常反应明显, 工作效率高等特点而备受专业人员的青睐。近年来在鞍山市城区岩土工程勘察过程中, 由于受外界干扰条件限制, 单一方法成果的真实性难以判断, 通过采用以高分辨率浅层地震反射波法为主, 并辅以高密度电阻率法对岩溶进行勘查, 取得了理想的地质效果。实践中, 通过浅层地震反射波法和高密度电阻率法勘查效果比较分析, 对这两种物探方法在鞍山地区岩溶勘查效果有了一定的认识。

2 二种方法的原理

2.1 浅层地震反射波法

采用人工激发震源, 使震源附近质点产生震动, 形成的地震波在地下介质中传播, 当遇到两种不同弹性介质界面时, 便产生反射, 利用反射波的强度、频谱、相位、波长和反射波的传播时间和空间的关系来解决相关地质问题。

2.2 高密度电阻率法

高密度电阻率法的基本原理与传统的电阻率法基本相同, 以研究地下各种介质电性差异为基础的, 在人工电场的作用下, 使用阵列的探测方法, 采用多种装置的三电位电极系, 集测深法和剖面法为一体的综合观测系统。可以一次性采集大量数据, 经过处理, 可将地电断面呈像出来, 通过分析某一地段视电阻率的纵、横向变化的规律, 来发现地下目标体, 解决地质问题。

3 应用实例

3.1 施工区地质概况

鞍山市某建筑场地基岩为下古生界寒武系灰岩, 基岩埋深在45m左右;汤岗子断裂、大阳气断裂和二台子断裂在该场地的附近通过, 该区为构造破碎带和岩溶较为发育地段。

3.2 物探工作前提

利用物探方法勘查断裂构造、溶洞等地质现象是借助于勘查目标体与其周围介质的物性差异进行的。不同的物探方法所借助的物性差异也是不同的。

当地下存在构造或溶洞时, 其反射波的强度、相位、频率、传播速度均发生变化。根据反射波的变化情况, 可判断出地下地质结构情况。该区理论上具备反射波法工作的物理前提。

地下土洞、岩溶及断裂构造带由于充填物 (主要为地下水) 与周围介质相比, 其电阻率要明显低于其周围介质。根据地下一定深度范围内视电阻率纵横方向变化情况 (低阻反映) 可以判断地下岩溶及构造破碎带分布具体位置、范围及规模。综上所述, 本区具备电法工作的物理前提。

3.3 工作技术方法

3.3.1 浅震反射波法

观测参数设置为:采用6次覆盖观测系统, 激发震源采用锤击震源, 接收采用60HZ检波器, 偏移距30m, 道间距1m, 采样点数1K, 采样率0.2ms, 24道采集数据, 接收频带50~500Hz。

3.3.2 高密度电阻率法

工作装置采用温纳四极。电极点距为4米, 电极总数60根。最大隔离系数16, 观测物理参数为电位△V及电流I, 根据布设装置, 利用公式ρS=K*△V/I, 得到最终参数视电阻率ρS。

3.4 勘察效果对比

图1是3线的反射波法及高密度电阻率法勘查成果对比, 由图1a的反射波法剖面成果可以看出, 基岩界面所显示的同相轴基本位于剖面时间轴的60-70ms之间, 基岩平均埋深为40m左右, 在58-70米之间, 第四系存在反射波同相轴紊乱并下凹现象, 推断为基岩中构造及溶洞所引起。

由图1b的高密度电阻率法断面图可以看出, 在65-74米处的的深部, 存在一视电阻率低阻异常现象, 与浅震反射波法剖面的异常位置基本对应。受体积效应影响, 异常范围大于浅震反射波法的异常范围。

上述异常均进行了钻探验证, 钻探结果与物探异常基本吻合。以上实例充分说明了通过浅震反射波法和高密度电阻率法二种方法的配合, 对异常推断的准确性。

4 结论

4.1 由于浅层地震反射波法利用的是波的直线传播原理, 其对构造、岩溶的反应较为精确, 能较好的反应构造、岩溶的相对位置及范围。

4.2 高密度电阻率法是电场在地下的综合反应, 由于电法本身存在电场的体积效应, 所以, 如果旁侧存在电性不均匀体, 将可能影响到附近位置的电性变化。另外, 电性变化为一渐变过程, 所以电性异常的变化范围要大于异常地质体的分布范围。这是电法理论所允许的。

4.3 通过钻探验证, 证明了物探推断溶洞异常的存在, 这说明利用浅层地震反射波法辅以高密度电阻率法对鞍山地区岩溶勘查具有较好的应用效果。

参考文献

[1]刘国兴.电法勘探原理方法[M].北京:地质出版社, 2005.63-70.[1]刘国兴.电法勘探原理方法[M].北京:地质出版社, 2005.63-70.

反射地震法篇4

利用高阶多项式拟合的方法取代传统的`T2-X2法进行反射波走时曲线拟合得到分层地壳中的走时残差,对其应用基于广义反演理论的速度层析成像技术,重建研究区台阵下方的上地壳三维速度结构图像.数值模拟和长白山天池火山三维地震透射速度层析成像都显示了该方法的有效性.

作者：田晓峰张先康杨卓欣徐朝繁 TIAN Xiao-feng ZHANG Xian-kang YANG Zhuo-xin XU Zhao-fan 作者单位：田晓峰,TIAN Xiao-feng(中国科学技术大学地球与空间科学学院,合肥,230029;中国地震局地球物理勘探中心,郑州,450002)

张先康,杨卓欣,徐朝繁,ZHANG Xian-kang,YANG Zhuo-xin,XU Zhao-fan(中国地震局地球物理勘探中心,郑州,450002)

反射地震法篇5

目前, 我国南方页岩气勘查区多为碳酸盐岩覆盖、逆掩断层发育的山区地形, 一般页岩层埋深跨度大。在这些地区进行地震勘探, 由于高速覆盖层能量屏蔽及波的散射、波型转换等因素造成的透射能量弱、高频信号损失严重, 资料信噪比极低, 采用常规方法很难得到有用的地震反射信息。理论与实践证明, 广角地震在解决上述特殊复杂地质体勘探方面具有潜在能力[1]。

1 基本理论

由地震反射原理可知, 地震纵波以倾斜角度入射到两水平介质分界面时, 在分界面上不仅会产生反射纵波 (P11波) 和透射纵波 (P12波) , 而且还会产生转换波, 即反射横波P1S1和透射横波P1S2。当入射角增大时, 反射波能量会随之增大, 而透射波能量随之减小。当入射角等于临界角时, 因产生“全反射”, 导致反射波能量急剧增大, 透射波能量急剧减小;当入射角大于临界角时, 反射波能量虽有所下降, 但仍远大于临界角以内产生的反射波能量, 即广角反射如图1所示。因此, 当目的层上部存在高速层时, 如果地震波以大于临界角的角度入射, 透过高速层到达目的层的反射波能量虽弱, 但大偏移距地震道仍能接收到以广角反射的较强地震信号。另外, 利用广角反射还可以避开近炮点难以避免的干扰波, 从而提高地震资料信噪比和成像质量。

2 广角地震数据采集

一般广角地震数据采集与常规地震基本相同, 只是广角地震要求接收排列长度要大, 记录时间要长, 并需采用大药量进行激发。

2.1 地质概况

贵州凤冈页岩气某区块为典型的喀斯特低山地貌, 地形起伏剧烈。目的层为下志留统龙马溪组及下寒武牛蹄塘组内富含有机成份的黑色炭质页岩, 龙马溪组内厚20 m左右, 埋深1 300 m以浅;牛蹄塘组内厚80~150 m, 埋深1 500~4 000 m。地层倾角一般在30°以内, 局部达60°~70°。页岩层顶底岩层以灰岩为主。面波和折射波发育, 目的层反射波能量弱。

2.2 采集排列长度选择

广角反射即超临界角反射, 一般工区内各地层的临界角可利用下列公式计算出:

式中:θ为临界角 (°) ;V1为第一层层速度, m/s;V2为第二层层速度, m/s。

本勘查区内龙马溪组页岩层下伏岩层为灰岩, 页岩层速度V1=3 700 m/s, 灰岩层速度V2=5 300 m/s, 计算出的龙马溪组页岩层的反射波临界角度为44.28°。采用超长排列4 800 m和本区的地质参数进行波动方程正演模拟, 在记录上也发现了该目的层强反射的存在, 如图2所示。根据各目的层速度和目的层的深度 (以龙马溪页岩层为目的层) , 可计算出当反射角在临界角以内、反射系数稳定时最大偏移距为2 540 m。因此, 当偏移距大于2 540 m时, 就能接收到该目的层广角反射波。

由上可知, 该页岩气勘查区采集排列长度需大于2 540 m才能得到能量强的广角反射波。图3为采用20 m道距、360道接收所获得的3 s单炮记录, 图3上记录的椭圆区域说明大偏移距地震道直达波附近明显存在一组能量强、信噪比较高的反射波, 即广角反射波。

2.3 激发药量确定

由于广角地震的排列比常规地震大得多, 其勘探目的层埋藏深, 目的层上部存在高速屏蔽灰岩层, 地震波下传能量弱, 吸收衰减严重。为得到深层弱反射信号, 必须采用大药量激发。贵州凤冈某区块震源大小比较试验如图4所示。由图4可看出14 kg药量广角反射波明显能量强, 干扰波也压制得较好。

3 广角地震资料处理关键技术

由于常规地震资料处理是基于水平层状均匀介质模型的假设条件, 它不能满足广角地震勘探的要求, 决定了广角地震资料处理具有其特有的技术。

3.1 切除

广角反射波主要在远道, 存在与直达波同相轴相交现象;另外, 超临界角人射时折射波较发育, 同层的广角反射波与折射波在临界点处同相轴相切。为保留广角反射波, 针对广角反射波区域不能同常规地震资料处理一样, 直接切除初至波, 而是通过在动校正后的CMP道集上进行相干干扰剔除来压制相关干扰, 从而达到提高资料信噪比。F-K滤波、τ-p变换、局部切除等压制相干干扰的方法在压制干扰波同时, 也会造成有效波损失, 宜采用基于模糊判别的方向滤波技术进行相干干扰波消除。

3.2 动校正

广角反射波成像处理的关键之一是动校正[2]。常规动校正方法是主要针对符合双曲线正常时差校正进行的, 而大偏移距同相轴因不符合双曲线规律, 会出现拉伸和畸变现象, 一般都通过切除掉畸变数据, 来保证资料叠加效果。

反射波的非双曲线特点, 决定了常规动校正方法不适用于广角反射动校正。目前较多的是采用高次项 (四次项) 来描述地震记录的时距曲线方法, 其计算公式为:

式中:t为偏移距反射波双程旅行时间, s;t0为自激自收时间, s;VNMO为正常时差校正速度, m/s;x为激发点到接收点的距离, m;η为各向异性介质参数。

实现过程是, 首先通过中小偏移距常规方法获得正常时差校正速度, 然后由大偏移距道集的过校和动校不足来获得η值的范围, 最后再进行η值的扫描, 从而达到对大偏移距的时差校正[3]。

根据常规时差校正方法和非双曲线时差校正方法叠加效果对比分析可知, 通过非双曲线动校正后, 剖面品质明显有所改善, 频率明显得到提高。

3.3 偏移成像处理实现

根据地震勘探原理可知, 当偏移距过大时 (一般大于目的深度的二分之一) , 地震资料的各向异性的影响就明显, 因此必须考虑各向异性偏移。

各向异性偏移处理的关键参数是速度模型建立和介质的各向异性参数的求取。

首先, 通过中偏移距CMP道集常规速度分析建立初始RMS速度场;

其次, 利用全偏移距CMP道集和初始RMS速度场进行各向异性速度分析, 获得各向异性介质参数;

第三, 对RMS速度场及各向异性介质参数进行优化: (1) 对目标线采用各向异性叠前时间偏移处理; (2) 对输出的CMP道集进行各向异性反动校, 再重复前面步骤, 通过输出的CMP道集是否拉平来判断速度模型和各向异性介质参数的正确性;利用获得的最终速度模型和任何各向异性介质参数进行叠前时间偏移, 从而实现各向异性偏移。

4 结语

在分析了广角地震的原理和优势后, 并通过其在贵州凤冈页岩气某区块地震勘探中的应用, 得出如下结论:

(1) 广角地震具有能提升深部弱反射层反射能量的优势, 适合于南方碳酸盐岩覆盖区深部页岩层弱反射地震勘探;

(2) 广角地震资料采集参数尤其排列长度的选择要利用已知地质资料进行正反演计算和论证, 保证资料的可靠性;

(3) 广角地震资料本身特点决定了其处理技术与常规地震的不同。在广角反射地震资料中, 由于反射波、折射波等混在一起, 且广角反射波也不再遵从双曲线规律。因此, 叠前切除、动校正与常规处理方法不同, 偏移成像也多采用各向异性偏移, RMS速度场和各向异性介质参数的准确建立, 是各向异性偏移的关键。

总之, 利用广角地震能够解决南方碳酸盐岩覆盖区页岩气勘探问题。由于目前我国南方碳酸盐岩覆盖区页岩层地质资料偏少, 构建的地质模型精度不高。在广角地震勘探中, 宜通过转换波、折射波处理来获得更加精确的速度场, 不但可提高反射点准确归位问题, 而且为页岩气岩性解释和预测提供更准确的基础资料。

参考文献

[1]柳楣, 于光明.一种消除煤田地震勘探中相干干扰的新方法——基于模糊判别的方向滤波技术及应用[J].中国煤田地质, 1998 (4) :77-80.

[2]吴志强, 童思友.广角地震勘探技术及在南黄海古近系油气勘探中的应用前景[J].海洋地质动态, 2006 (4) :26-30.

反射地震法篇6

1 地震反射波法超前探测技术原理

地震反射波法依据地震反射勘探技术的原理,主要通过地震波在指定的震源点激发,通常是在煤矿巷道中以炸药或锤击作为震源,地震波在煤岩中以球面波形式传播,当遇到地质异常界面时,地震波会发生反射,反射回来的信号由高精度的地震检波器接收。通过对反射信号的运动学和动力学特征分析,可以提取由不良地质体(断层、陷落柱等)构成的反射界面信息,从而达到超前探测的目的[3]。目前,井下地震反射波勘探常用的方法主要有小偏移距单点反射法、隧道地震波超前预报(TSP)方法等。

1.1 小偏移距单点反射法

地面反射波法地震勘探为了避免先于目的层反射波到达的直达纵横波、面波、声波和折射波等干扰,而选择足够大的偏移距。在浅层和极浅层探查时,偏移距略大,则可能形成宽角反射,并带来一系列难题。为解决这一问题,地质雷达、水声法等通常采用极小偏移距的发射、接收系统。考虑矿井掘进工作面现场条件的影响,通常将激发点和接收点布置在掘进巷道的迎头,激发震源为铜锤,单道检波器接收。数据采集采用多次锤击单道的接收方式,通过分析地震波信号的振幅、频率等信息,获取掘进工作面前方的地质异常情况[4]。图1为小偏移距单点反射法超前探测示意图。

1.2 隧道地震波超前预报法

隧道地震波超前预报系统(Tunnel Seismic Prediction,简称TSP),是由瑞士安伯格(Amberg)测量技术公司研制的一套先进的地质超前预报探测系统。TSP技术主要用于隧道超前地质预报,具有预报距离远、施工方便、数据处理解释简单等优点,在瑞士、德国、法国、美国、日本、韩国等发达国家的隧道施工中得到了广泛应用,尤其成为TBM法施工决策中不可或缺的工序。国内是从20世纪90年代开始引进这套技术,主要用于隧道施工,从应用的效果来看,在距掌子面100 m以内的预报结果比较可靠。近年来,由于TSP系统防爆仪器的成功开发,该项技术被逐步应用到煤矿井下。

矿井中应用TSP技术通常采用单道或两道、多炮激发的观测系统。根据煤矿井下巷道的特点,激发点和接收点通常布置在巷道的一侧。采用小药量炸药震源激发,高精度三分量地震检波器接收地震信号。三分量检波器记录了2个水平方向和1个垂直方向信息。多分量检波器接收的地震信号携带了更为丰富的信息量,更易识别小的地质异常构造的位置和影响范围。接收到的地震信号主要通过反射波提取、地震波速度分析及偏移成像,提取掘进工作面前方的反射界面的信息,超前预报异常地质构造[5]。矿井巷道地震反射波超前探测示意图见图2。

2 地震反射波法超前探测应用效果分析

阳煤集团五矿四采区地质构造复杂、断层较多,在巷道掘进过程中存在瓦斯突出危险,需要对巷道掘进过程中的安全可靠性作出评价和开展瓦斯突出防治的技术研究。因此,在巷道掘进过程中采用地震反射波法进行跟踪超前探测,为采掘工程提供地质预报,确保安全生产。

2.1 小偏移距单点反射法应用实例

探测工作在巷道有限空间的掌子面上进行。探测时由于受掌子面煤体松动或煤体自身松动的影响,往往不能形成好的地震波激发接收条件。为了获取有效的地震波数据,锤击激发时可加上锤击垫,以保证激发出有效的向煤体方向传播的地震波,检波器也应当尽量避开煤壁的松动区域,保证检波器与煤壁耦合良好。图3所示为煤巷掘进头探测成果,可以看到在15.5 ms处存在一反射界面,根据该区域以往探测经验取煤体地震波速为1 700 m/s,则反射界面位于掌子面前方13.2 m处,后经巷道掘进验证此异常为煤层中的小断层。

2.2 隧道地震波超前预报法应用实例

采用TSP方法进行超前地质预报,通常在巷道的一侧布置24炮激发单道三分量接收观测系统。炸药一般选用一级或二级岩石乳化炸药,灵敏电雷管触发。图4所示为典型的煤巷地震数据,分别为x、y、z 3个方向分量。

(a)x方向 (b)y方向 (c)z方向

原始数据经过滤波、初至拾取、炮能量均衡、Q评估以及波场分离(包括反射波提取、纵横波分离)、速度分析后,得到深度偏移剖面及提取的反射界面。煤巷地震波超前探测结果解释剖面如图5所示。掘进工作面前方共解释了5个岩性分界面,其中在前方110~120 m处的反射面经验证为一较大的断层构造,其余界面实为小断层及破碎带,基本上控制了掘进前方大的异常构造,提供了有效的超前地质预报信息。

3 结语

1) 小偏移距单点反射法施工较为灵活、施工周期短、激发简单,可重复多次,但受迎头现场条件影响较大,且探测距离相对较短(有效距离一般为50~70 m)。TSP法超前预报探测距离远(有效距离一般为150 m)、探测精度较高,但是前期辅助工作较长。实际应用中,可根据具体情况选用不同方法,也可进行联合探测,互相验证。

2) 在煤矿井下掘进头进行地震反射波超前探测,总体上具有距离目标探测体近、抗干扰能力强、探测结果直观可靠等特点。目前,地震反射波法已在我国煤矿井下超前探测中发挥着重要作用,为巷道安全掘进提供有效技术指导。随着对井下地质体地球物理特征的深入研究,井下高性能防爆设备的进一步开发,矿井地震反射波法超前探测技术将会迎来更广阔的应用前景。

参考文献

[1]程建远,李淅龙,张广忠,等.煤矿井下地震勘探技术应用现状与发展展望[J].勘探地球物理进展,2009,32(2):96-100.

[2]程建远.煤矿井下高分辨率地震探测技术[J].煤田地质与勘探,1997,25(5):14-16.

[3]刘盛东,吴军,张平松.地下工程震波技术与应用[J].中国煤田地质,2001,13(3):59-61.

[4]张松平,刘盛东,李培根.井巷煤岩体内构造特征反射波探测技术与应用[J].矿业安全与环保,2006,33(6):43-46.

反射地震法篇7

近年来,随着国家对基础建设的投资不断加大,公路桥梁、港口码头、水库大坝等大型工程的建设日渐增多,此类项目的岩土工程勘察大部分在水域中进行,其工作难度比陆地要大的多,且具有钻探工期长、耗资大的特点。因此在水域勘察中采用工程物探成为一种较好的选择方法。

本文介绍的水域水域浅层地震反射波勘探方法可以较好的探明水下地形、覆盖层分层、基岩面起伏及地质构造情况。具有速度快、效率高的优点,同时获得了较大的勘探深度。

2 方法简介

水域浅层地震反射波勘探震源使用我院研制的船载式全自动大能量连续冲击震源,它具有如下特点:1、激发频率低,频带较宽,主频在100-800Hz;2、震源子波脉冲性好,后续余震小;3、激发能量大且均匀。4、激发时间短,时间间隔为1s。使用水上专用漂浮12道或24道电缆采集地震数据。仪器使用北京水电物探研究所的SWS多功能面波仪。导航定位采用全球动态差分定位导航系统。采集时确定合适的偏移距,控制工作船的航速。

3 数据分析与特点

3.1 噪音分析

水域地震数据的噪音一般包括随机噪音和规则噪音。随机噪音有工作船发电机、螺旋桨的噪音,波浪或水流对水听器冲击形成的噪音,此类噪音干扰虽然强度大但频率较低,一般可通过高通滤波达到良好的抑制。还有一类随机噪音是水听器碰倒水上漂流物、水草、或船侧引起的,在纪录中某一道或数道形成局部高幅值突起,一般不具有连续性,此类噪音可在原始记录或抽道纪录中通过中值滤波达到良好效果。规则干扰噪音包括侧壁反射、直达波、圈闭在水层中传播的导波(在水浅时明显),以及水底多次波;在水域地震数据处理中,如何消除这些噪音,特别是规则干扰噪音,突出地层一次波反射能量,应该予以特别关注。

3.2 反射系数

在浅层水域地震反射波勘探中,水底是强反射界面,入射波以不同的角度入射,水底介质的反射系数和透射系数是不同的,这在采集时应特别关注。根据Zoeppritz方程[1],反射和透射能量分配与入射角及介质参数(纵波速度、横波速度、密度)有关,图1、2表示不同水底介质参数时入射角与能量分配关系。从图中可看出,在液体-固体界面,当下层介质为淤泥时(Vp2=1300m/s,Vs2=130m/s,p2=1.6g/cm3), 反射系数和透射系数随入射角的变化较稳定,大部分能量可穿透到下层介质中,不形成转换SV波,当下层介质为砂层时(Vp2=1800m/s,Vs2=360m/s,p2=2.0g/cm3),入射角超过临界角时,反射系数接近1,透射系数变小,相位发生变化,出现转换SV波。当下层介质为岩石时,反射系数和透射系数随入射角的增加逐渐变小,超过临界角时,反射能量与投射能量及转换SV波的关系变得更复杂。由此可见观测系统的选择应考虑水底介质参数,当水浅且水底介质较硬时,应采用小偏移距。

由图可见,在水底为松软介质(如淤泥)时,在较大的入射角范围内,大部分的能量能够透射到下一层介质中,此时可用较大的偏移距;当水底介质为砂层时,在超过临界角时,波的能量分配变得复杂,并伴随着转换波的出现;当水底介质为岩石时能量分配变得更复杂,出现转换波和导波,导波在水浅时表现为复杂的波动特征,随着水深增加变化为简单的水底多次波。因此在水底为硬层时,应使用较小偏移距。

3.3 多次波

水域浅层地震数据处理难免都要碰到多次波问题,有水底多次波和层间多次波;水底多次波常叠加在地层反射波中,在水浅时,往往整张记录都有水底多次波,对于周期性的水底多次波在叠前通过二步法反褶积,即尖脉冲反褶积和预测反褶积可较有效得到压制和衰减。

4 数据处理流程

地震数据处理包括3个阶段:反褶积、叠加和偏移[2],反褶积通过压缩地震子波提高时间分辨率,消除大量呜震,衰减多次波能量,叠加使得地层反射能量增强,有效降低噪音,提高信噪比,偏移使得绕射归位,反射同相轴回归真实位置。一般水域地震数据处理流程为:自动增益处理→道均衡→坏道剔除→频谱分析→滤波→抽道集→噪音处理→反褶积→滤波→速度分析→动校正→CDP迭加→多次波消除→偏移→绘制彩色反射波时间剖面图[3]。处理程序采用北京水电物探研究所的水域地震反射波数据处理系统以及作者自编的一些针对水域地震数据特点的专用程序。

图3为单炮原始记录与与以上动校正之前处理流程的对比,处理后噪音得到衰减,反射层信号突出。

5 工程实例

浙江某高速公路工程工可阶段有数座跨海大桥,采用物探与少量钻孔结合的勘察方法,物探采用水域反射波方法,准CDP叠加,叠加次数按航速在6~12次,采用相关原理叠加,图 4 为某测线反射波时间剖面图,图中可见5~6组反射能量较强的同相轴,据附近钻孔资料,分别对应海水、淤泥、淤泥质粘土、粘土、细砂、亚粘土、粘土园砾交互层和基岩顶界面的起伏变化。图中可见第一层圆砾反射时间在93~116ms,第二层圆砾在135 ms附近,基岩的反射时间在96~158 ms;基岩最大埋深在145m左右。

6 结束语

许多工程实践表明,使用大能量全自动连续冲击震源的地震反射波勘探是相当有效的水域工程物探新方法,该方法获取的信息量大,能细致再现地下岩土体结构,具有快速、高效、勘探深度大的特点,对于水域工程勘察中工可、初勘阶段配合少量钻孔能够满足岩土工程勘察要求,对详勘也有指导意义。

摘要：本文介绍了水域浅层地震反射波勘探技术的采集方法与数据特点,阐明了水域地震数据处理的一般流程,通过工程实例说明该方法的有效性和实用性。

关键词：工程物探,水域,地震反射,数据处理,多次波

参考文献

[1]Applied Geophysics W.M.TELFORD L.P.GELDART etc.CAM-BR IDGE UNIVERSITY PRESS 1976

[2]地震数据处理(美)渥.伊尔马滋石油工业出版社1994

反射地震法篇8

本文将以某天然气工程预选址的候选厂区例, 详细阐述该方法在工程选址中的实际应用。

1 浅层反射波法原理

浅层地震反射波法是利用地震波在弹性介质传播的理论, 通过人工在地面激发地震波向地下深处传播, 遇弹性或密度不同的介质分界面, 就会产生波的反射;用检波器接收反射波信号并由电缆线传输到浅层地震仪。然后进行时频特征和振幅特征分析, 便能了解到地下地质体的特征信息, 从而达到工程地质勘察的目的。

2 工区地质概况及地球物理特性

2.1 地质概况

工区内第四系覆盖层广泛分布 (主要为杂填土、种植土、淤泥、粉质粘土、粘土、砾质粘性土等, 按成因可分为人工填土层、海陆交互相沉积层、冲洪积层和坡残积层等四种) , 基岩为白垩系下统 (K1b) 泥岩、砂层 (以泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩为主, 局部为含砾粉砂岩, 岩质较软, 根据其风化程度可分为全风化、强风化、弱风化、微风化四个岩带) 和二叠系 (P) 混合岩、花岗片麻岩 (岩质坚硬, 根据其风化程度可分为全风化、强风化、弱风化、微风化四个岩带) 等。

2.2 地球物理特征

对纵波反射而言有:填筑土——淤泥、强风化岩——中风化岩之间、中风化岩——微风化岩之间三个界面。对横波反射而言有:填筑土——淤泥、全风化岩——强风化岩之间、强风化岩——中风化岩之间三个界面。可以看出本区开展浅层地震勘探工作具有较好的地球物理前提, 区内存在明显波阻抗差异的地层界面 (强反射界面) 。

3 野外工作方法评述

本次仪器采用美国Geometrics公司的StratView R24浅层地震仪, 重庆地质仪器厂的CDJ-Z100型纵波检波器和SN4D-28HZ型横波检波器。

野外数据采集时, 需对各种干扰予以识别和压制、获得分辨率和信噪比合格的记录是浅层地震反射法成功的关键。数据采集质量的好坏将直接关系到勘探成果的精度, 而数据采集又取决于野外观测系统和仪器参数的准确选择。经过工区典型性试验, 对干扰波 (面波、声波及其他不规则波) 进行了频率和速度分析后, 设计工作参数为:

(1) 纵波反射法:采样间隔:0.25ms;记录长度:1024ms;滤波通带:70Hz~500Hz;本次采用6次覆盖观测系统、落锤震源激发、锤击开关触发。观测系统如图1所示, 具体为炮间距4m、道间距2m、24道单边接收的6次覆盖观测系统。偏移距根据试验成果, 在20m~30m之间选择。

(2) 横波反射法:采样间隔:1.0ms;记录长度:2048ms;滤波通带:0Hz~250Hz;

采用6次覆盖观测系统、锤击震源激发、锤击开关触发。观测系统如图2所示, 具体为炮间距2m、道间距1m、24道双边接收的6次覆盖观测系统。偏移距根据试验成果选择为6m。

4 数据处理

纵波反射的处理流程为:解编→预处理→折射静样正→叠前滤波→道间平衡→抽CDP道集→速度分析→动校正→自动剩余静校→叠加→叠后滤波→修饰处理→AGC→剖面打印→初步解释→时间剖面输出。

叠前滤波为频率带滤波, 滤波的截止由原始记录中的频谱分析结果决定, 滤波通带一般在70Hz~150Hz之间。

频率滤波可有效地压制随机干扰和部分规则干扰 (声波、面波) 。频率滤波后面波和声波成分明显减少, 有效反射波组得以突出加强、层次更清楚。

动校正的速度来自速度扫描分析, 从扫描输出的时间剖面中根据叠加能量最强的原则拾取叠加速度, 本区的叠加速度在 (1250~1350) m/s之间。

自动剩余静校正采用地表一致性静校, 最大静校量小于半波长。做好剩余静校正工作是资料处理中的关键环节, 需要与速度分析一起进行多次迭代计算, 用来消除野外静校正后的剩余随机时差。我们较好的解决了这一问题。应用剩余静校正后的资料效果明显改善, 剖面同相轴连续性得到改进, 信噪比明显提高。

叠后滤波主要滤除动校时拉伸畸变的波组, 一般为低切滤波, 截止频率与叠前一致或者稍低。

AGC以时变的方式分时窗来显示振幅, 能突出最强能量反射波组以下波组情况。一般分16~32个时窗来显示。

横波反射的处理流程为:解编→预处理→球面扩散补偿→叠前滤波→道间平衡→抽CDP道集→速度分析→动校正→自动剩余静校→叠加→叠后滤波→修饰处理→AGC→剖面打印→初步解释→时间剖面输出。

叠前滤波为频率带滤波, 滤波的截止由原始记录中的频谱分析结果决定, 滤波通带一般在10Hz至50Hz之间。

球面扩散补偿校正球面扩散影响。从炮点出发的地震波经过大地的滤波作用等, 使得地震波随着传播距离增加, 能量有所下降, 频率有所降低。球面扩散补偿正是解决这一问题的有效途径。经球面扩散补偿校正后, 深层反射波能量有所加强, 层次更加清楚。

动校正的速度来自速度扫描分析, 从扫描输出的时间剖面中根据叠加能量最强的原则拾取叠加速度, 本区的叠加速度在 (135~145) m/s之间。

自动剩余静校正采用地表一致性静校, 最大静校量小于半波长。

叠后滤波主要滤除动样时拉伸畸变的波组, 一般为低切滤波, 截止频率与叠前一致或者稍低。

AGC以时变的方式分时窗来显示振幅, 能突出最强能量反射波组以下波组情况。一般分16~32个时窗来显示。

在资料处理过程中, 速度分析与静校正对处理结果影响较大。为了通过CDP迭加提高信噪比, 反射波相位不允许有大的偏差, 尤其是静校正, 因原来相位差较大, 更需准确地确定校正量, 以提高分析精度。速度分析工作是资料处理重要的一环, 地震波速度的纵向的分布以及它的准确性, 决定了浅层地震勘探的质量和精度。进行常速扫描是选取叠加速度是一种比较直观方法, 依据动校正结果结合所掌握的地质资料初步选取叠加速度, 并以此进行动校和叠加处理。

5 资料解释

野外采集的地震资料, 经过上述的数字处理之后, 得到的主要成果资料是经过水平叠加 (或偏移叠加) 的时间剖面。

图3为某测线纵波的地震反射时间剖面。在异常点处, 基岩中等风化顶面的反射波组 (T1, 用绿色背景表示) 出现连续性突变, 反射同相轴错断的现象。T1波组以上的反射同相轴, 能量较弱, 但连续性尚好。

为验证此断点的位置、规模及活动性, 在该区段做了横波反射波法地震勘探, 从图4中可见, T01、T02两个地层波组可连续追踪, T0反射波组同相轴无明显错断。推断异常点为规模较小、倾角较陡、断距较小的断层, 但并未错断第四系覆盖层, 初步判断为非活动性断层。

钻探资料揭露, 于孔深29.4m见强风化花岗片麻岩, 于孔深47.0m见中风化花岗片麻岩。其中中风化层和微风化层中节理面上均见擦痕。

6 结语

本次使用浅层地震反射波法勘探, 比较准确地查明了候选厂址区内第四纪覆盖层厚度、强风化层厚度以及是否存在隐伏断层、不良工程地质等现象, 为工程设计和可行性研究提供了有用的资料。实践表明, 对于浅层地质构造和基岩面的勘探浅层地震反射波法是一种准确、高效、经济的工程物探方法, 但由于纵波反射法对薄层的分辨能力有限, 横波测线较短。对于规模较小的断层, 特别是断距较小的断层, 纵波反射法可能遗漏。如何提高勘探精度和保证成果可靠性是一个重要课题。在实际工作中, 还需要通过有效性试验来合理选择工作技术参数、采用高频波和缩短反射波长以提高纵向分辨率、加大测线密度以提高横向分辨率以及合理有效地进行预处理与速度分析、计算。

参考文献

[1]吴子泉, 盖殿广, 王成虎, 王振强.表层地震断层探测方法应用研究[J].土工基础, 2005, 19 (1) , 57～60.

[2]陈相府, 安西峰, 王高伟.浅层高分辨地震勘探在采空区勘测中的应用[J].球物理学进展, 2005, 20 (2) , 437～439.

[3]吴有亮, 雷宛, 李金玺, 刘祖珉.溶洞的浅层地震反射特征及工程应用[J].工程勘察, 2006, (4) , 73～76.

反射地震法篇9

我国幅员辽阔,地形起伏较大,整体上呈西高东低之势。西南地区由于长期受板块挤压的影响,地质运动比较活跃,常伴有各种地质灾害的发生,严重的地质灾害经常导致较大的人身财产的损失。因此,地质灾害调查与评价成为了预防灾害、减小损失的重要手段。

青川县地处四川盆地北部边缘,白龙江下游,川、甘、陕三省结合部,位于东经104°36'-105°38',北纬32°12'-32°56',处于中国中西部交接地带上,龙门山后山大断裂汶川-茂县-平武-青川一线。自5.12汶川地震后,青川地区地质活动异常活跃,加之其地质条件复杂,地形地貌起伏较大,导致该地区地质灾害频发,已经严重威胁到当地民众的人身财产安全。

由于钻探一孔之见的局限性以及高昂的勘探成本,使得通过钻探的方法来勘探地质灾害类型以及发育程度是不合理也不够科学的,地震反射波法由于具有分层能力强、勘测场地小、不受地层速度倒转限制和所需震源能量小等特点,在地质灾害勘探中发挥了重要的作用。

1 浅层地震反射波法基本原理

地震勘探是利用地下介质弹性和密度(波阻抗)的差异,通过观测和分析人工地震产生的地震波在地下的传播规律,推断地下岩层的性质和形态的一种地球物理勘探方法。在浅层的地质灾害勘探中,多采用具有高频率、高分辨率的浅层地震反射波法。

作为地震勘探的一个分支,浅层地震反射波法同样是以地层波阻抗的差异为勘探的前提,通过人工或者微型炸药产生瞬间的脉冲,脉冲在地下地层中的传播,遇到弹性分界面时就会发生反射,携带了地层信息的地震反射波通过地面的检波器进行接收采集。根据式(1)可知,地震反射波的时距曲线为双曲线,根据地层倾斜方向和角度不同,时距曲线的形态也不一样。通过对该曲线特征分析和研究,可得到地下介质的变化情况,达到勘探的目的。

时距曲线方程为:

式中:t为波旅行时间(s),x为激发点到接收点的距离(m),v为介质的波速(m/s),h为深度(m),φ为倾角(°)。

2 现场工作方法

2.1 工区地震地质条件

任务的目的是对指定的监测点进行浅层地震勘探,提供监测点处深度超过50米解释的地震剖面。在已有的地质资料中,可知该地区的主要岩性为灰岩、变质的千枚板岩以及浅层的第四系覆盖层,各种岩性之间存在明显的速度差异,这给运用浅层地震勘探提供了地质基础。此外,由于该地区的覆盖层厚度较小(0~15m),避免了地震波在覆盖层内较大的能量损失。因此,在有效的勘探范围内,通过浅层地震反射波法能够了解地下各层的走向以及地质灾害的发育情况。表1提供了工区内各岩石的波速范围。

2.2 仪器及参数设置

数据采集使用劳雷公司的乔美特利地震仪,其主要技术指标为:分布式观测系统,PC控制,适合二维和三维观测。二维观测时由PC机控制接收道,具有高分辨率。抗干扰能力强,能适应大部分工作环境等特征。

根据勘探目的以及对勘探精度的要求,结合勘探的实地情况,本次浅层地震勘探选择了六次覆盖观测系统,采用单边激发、垂直叠加、24道接收的方式进行数据的采集;为满足覆盖次数的要求,结合各测点的实际地形条件,数据采集采用的道间距为1米,偏移距为4米。

2.3 检波器一致性

为保证仪器的正常工作和检波器的一致性,在试验工作之前对检波器进行了一致性的检查,检查结果如图1。

由图1可见,除去初始的噪音干扰,前三组同相轴波形稳定、相位连续、能量较为均衡、时间无延迟且各道间的相位差不超过3ms,表明仪器的道一致性良好且稳定,达到工作要求。

2.4 干扰波调查

进行正式的工作之前,在工区选择合适的地段开展了拓展排列试验以进行干扰波的调查。典型的拓展排列记录如图2所示。

从拓展排列试验记录可以看出,场地内干扰波主要为面波和高频随机干扰,通过拓展排列记录的分析,确定了干扰波和有效波的接收范围,以对后期的正式施工提供指导。

3 室内数据处理

对采集到的数据进行处理,重点是消除和压制干扰,提高信噪比和分辨率。在室内资料处理过程中,采用了国际著名的加拿大SIS(Seismic Image Software Ltd.)公司的VISTA地震数据处理软件系统进行处理。

处理的思路是在初步处理的基础上,对初步处理的中间结果进行分析,选择和调试各种处理参数,经多次试验后确定该场地的处理流程和相应的处理参数。

野外采集的原始记录质量较好,干扰波主要为面波和声波以及随机干扰。通过对该观测点的全部记录作频谱分析,客观地反映了浅层地震记录的频率分布范围。在对各记录频谱进行分析的过程中,分别选取了不同频率范围的滤波器进行了数字滤波,经多次试验和对比,在一定程度上压制了声波和高频随机干扰波,并用FK二维扇形滤波和相干加强的方式,对面波和其他干扰波进行了压制。在叠后的时间剖面上做了中值滤波和FK信噪分离,提高了最终输出的反射水平叠加时间剖面的信噪比。数据处理的具体处理流程如图3所示。

4 物探成果及分析

通过采用浅层地震反射波法、速度谱分析和速度扫描得到各层的平均速度和层速度,根据平均速度和层速度,对比分析时间剖面的反射波组,确定反射层的构造形态,获得了各测线的水平叠加时间剖面,见图4~图5。

由图4和图5可见,浅层地震剖面的波场层次清晰,分辨率较高。通过层位追踪以及同相轴对比可以看出,在10ms到150ms之间存在明显的反射波组,各波组之间同相轴连续性较好。结合现场观测的地质情况分析,地震剖面基本反映了50米左右深度内的地质情况。

由L1线水平叠加时间剖面可知,该处地下结构可分为4层,测点第一层纵波速度Vp1为724m/s,底部埋深约为5米。第二层纵波速度Vp2为1312m/s,底部埋深约为15米。第三层纵波速度Vp3为2425m/s,底部埋深在25米至30米。第四层纵波速度Vp4为2885m/s,底部埋深约为40米,第四层以下纵波速度Vp5为3673m/s。横向上,5~15米处同相轴出现断裂或能量变弱等现象,推断该处为破碎带,破碎带呈上窄下宽形状。

由L2线水平叠加时间剖面可知,该处地下结构可分为3层,测点第一层纵波速度Vp1为751m/s,底部埋深为20米至25米。第二层纵波速度Vp2为1521m/s,底部埋深为37米至42米。第三层纵波速度Vp3为2509m/s,底部埋深在55米至65米,第三层以下纵波速度Vp4为3319m/s。横向上,在8到17米存在破碎带或者岩性分界面,发育范围较大,向下延伸且深度大于50米。

由于破碎带或者其他灾害体的影响,地震反射波同相轴往往出现不连续,能量突然变弱亦或是杂乱等情况。

5 结论及建议

通过对青川地区采用浅层地震反射波法进行地质灾害调查,基本查清了监测点范围内地质灾害的发育及分布情况,得出以下几点结论:

(1)对青川地区采用高分辨率浅层地震反射波法进行勘探,所采用的观测系统以及后期的参数选取是完全正确的,取得了较好的效果。

(2)测区内纵向上速度分层较为明显。

(3)浅层地震剖面较好的显示了地下反射层信息,包括埋深以及走向等。

(4)物探成果认为,在观测的重点区域内,在勘探深度范围内存在断裂或破碎带等不良地质体。

物探是一种间接测试手段,本次工程物探工作是按照纵波速度划分的岩性地层。结合此次野外工作,提出以下建议:

(1)在对地震资料的解释过程中,应该结合更多的工区地质资料,以便提高解释的精度。

(2)用多种物探手段(电法、电磁法)对重点监测区域进行勘探,采集多种物探数据,从多方面不同属性了解该地区的地下结构。

参考文献

[1]曹江涛,翟伟强,方勇.浅层地震反射波法在山区工程勘察中的应用[J].工程勘察,2014,42(8):84-88.