野外地震勘探资料处置及分析报告.docx
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野外地震勘探资料处置及分析报告
野外地震勘探资料处置及分析报告
最近几年来,随着我国能源、交通和旧城改造与扩建的的巨资投入,各类工程勘探项目日趋增多,促使工程物探成为现今地质行业中的热点。
其中浅层地震勘探,由于解决问题的直观性和有效性而成为工程物探中的主要方式和手腕。
通过前期的理论学习后,咱们别离于10月30日上午,11月7日下午,11月14日下午和11月28日前后共进行了4次野外数据收集,所测地域包括1号工区海大人工湖南侧空地、2号工区海洋地球科学学院西南侧停车场边树林和3号工区新建实验楼周围。
为了能够更好的分析比较反射波法、折射波法和地震映像法在浅地表地质调查中各自的特点,本文只选取了3号工区的地震资料处置功效。
一、工区地质条件及干扰分析
一、工区地质条件
青岛所处大地构造位置为新华夏隆起带次级构造单元——胶南隆起区东北缘和胶莱凹陷区中南部。
区内缺失整个古生界地层及部份中生界地层,但白垩系青山组火山岩层发育充分,在本市出露十分普遍。
岩浆岩以元古代胶南期月季山式片麻状花岗岩及中生代燕山晚期的艾山式花岗闪长岩和崂山式花岗岩为主。
市区全数座落于该类花岗岩之上,建筑地基条件优良。
本区构造以断裂构造为主。
自第三纪以来,区内以整体性较稳固的断块隆起为主,上升幅度一般不大。
本次实习的三个主要工区都位于中国海洋大学崂山校区内,崂山校区地层上部为第四纪沉积物,而且由于工程建设地表层多为回填土,地质疏松,地震波传播速度很低,从多方面影响了地震记录的面貌,增加了地震波场的复杂性,增加了浅层勘探的难度。
下部主要为大面积花岗岩体厚层。
二、地震探测背景及干扰分析
本次实习的震源采用重锤,其本钱较低,频谱成份受大锤质量的限制,每次激发的地震波有一个排列接收,能量低,传播距离有限,因此属于浅层地震勘探,只勘探地下约几十米到几百米的距离。
本次实习的地震勘探部份存在的干扰有:
(1)由震源激发在大地和空气的分界面周围产生面波,其特点是传播速度略小于横波,频率低、能量沿垂直方向衰减快,沿水平方向衰减慢,延续时刻长,在地震记录上呈扫帚状,且具有频散现象。
(2)地震测线周围有高压电线存在,对地震波产生必然的影响。
(3)由于利用重锤撞击铁板作为触发信号,在撞击时产生的声波也是一种干扰,其特点是速度稳固(340m/s左右),频率高,延续时刻长,在地震记录上呈现强而尖锐的波至。
除上述规则干扰外,还有由风吹、草动、人走动、机械开动、交通运输等外力随机产生的不规则干扰。
二、勘查方式及效果分析
一、地震映像法
地震映象法是目前在工程地质勘探中新采用的一种新的浅层地震探测方式,其主要特点表现为:
收集方式简单,野外施工方便,能实时监控地下地质体反射波转变规律并能直接成像。
因此,它是浅层工程与环境界质勘探中和其它工程物探中十分有效的探测手腕。
在野外施工进程中,咱们采用的是单边放炮、三检波器组合同意的方式,并利用WZG-24工程地震仪进行数据收集。
采样距离为0.1ms,采样点数为8192。
偏移距1m,道间距1m。
震源采用锤击垫板的方式,为压制干扰,采用多次震源激发叠加与最佳反射接收技术,同时采用实时避开场区内的噪声干扰的方式以取得最佳的观测效果和较高的信噪比。
经简单处置后取得剖面如图1所示:
图1地震映像法所得剖面
二、折射波法
设有两层介质,上层波速为V1,基层为V2,切V2>V1,当入射波以临界角i(i=arcsinV1/V2)射到界面时,射线在基层介质中以V2速度沿界面滑行。
滑行波使界面周围介质中的质点发生震振动,而上下介质是弹性的联系着的,于是V1介质中的质点也发生振动,因此有一种波返回地面,这种波称为折射波。
按照在地表接收到的折射波,能够求得地下界面的埋深等参数。
以上就是折射波法的大体原理。
野外施工时,咱们采用了折射波相遇观测系统。
为了提高解释精度,咱们在测线两头别离以4m、6m和8m的偏移距激发,24道接收,道间距为2m。
在处置折射波资料时,咱们选取的是偏移距为8m时的初至,如图2所示:
图2偏移距为8m时的地震资料
为能较好的反映地下的折射界面,咱们采用了t0差数时距曲线法。
利用t0差数时距曲线法要求弯曲界面没有穿透波出现,沿折射界面的速度比V1/V2相对比较稳固,在O一、O2的距离不大于150-200m的条件下,互换时刻误差△T≦3~5ms。
在野外施工时O一、O2间的距离为2*8+(24-1)*2=62m,按照地震资料可知互换时刻误差△T=1.4ms,知足条件。
在promax系统里读取偏移距为8m时的折射波初至,并利用公式别离求出t0(x)和界面深度h,所得数据如图3所示:
x/m
t1/ms
t2/ms
T/ms
△t/ms
t0/ms
h/m
0
32.2
52.3
53
0.7
31.5
-8.944425
2
34.6
49.6
53
3.4
31.2
-8.85924
4
35.2
47.7
53
5.3
29.9
-8.490105
6
35.7
47.5
53
5.5
30.2
-8.57529
8
37.4
49.2
53
3.8
33.6
-9.54072
10
38.2
47.1
53
5.9
32.3
-9.171585
12
36.3
47.7
53
5.3
31
-8.80245
14
36.1
43.4
53
9.6
26.5
-7.524675
16
39.5
44.2
53
8.8
30.7
-8.717265
18
38.9
44.7
53
8.3
30.6
-8.68887
20
40.7
45.4
53
7.6
33.1
-9.398745
22
42.6
45
53
8
34.6
-9.82467
24
43.9
43.7
53
9.3
34.6
-9.82467
26
44.4
44.7
53
8.3
36.1
-10.250595
28
45.6
44.5
53
8.5
37.1
-10.534545
30
46.5
45
53
8
38.5
-10.932075
32
49.6
45.2
53
7.8
41.8
-11.86911
34
51.6
44.5
53
8.5
43.1
-12.238245
36
49.1
43.8
53
9.2
39.9
-11.329605
38
49.9
42.7
53
10.3
39.6
-11.24442
40
50.4
42.4
53
10.6
39.8
-11.30121
42
51.2
42.2
53
10.8
40.4
-11.47158
44
53.7
39.5
53
13.5
40.2
-11.41479
图3
其中t一、t2别离表示在O一、O2激发时折射波初至所对应的时距曲线,T为互换时刻,△t=T-t2,t0(x)=t1-△t。
h为地下界面的深度,它与t0的关系式为:
h(x)=K*t0(x),而K是关于V一、V2的函数,
V1为直达波速度,V2为折射波速度,利用promax可求得这两个参量,如图4所示:
图4
为尽可能的减小误差,咱们别离读取了5组数据,最后求得V1=547m/s,V2=2138m/s。
而地下界面在埋深为8m-11.5m的范围内起伏转变。
如图五、图6所示:
图5折射波相遇观测系统
图6由t0差数时距曲线法求得的地下界面
3、反射波法
反射波法的原理就是波在不同介质分解面上按必然规律产生反射的原理。
当在地面某点进行激发时,由于地下介质的弹性作用,在激发所产生的“冲击力”作用下激发点周围的岩石要产生胀缩交替转变的所谓“弹性震动”,此弹性震动的运动形式在地下岩层中的传播,就形成了地震波。
本地震波在地下的传播进程中碰到弹性不同的岩层分界面时,要发生反射现象,其规律同几何光学十分相似,地震波被反射而返回地表就引发了地表的振动。
在地面所布置的测线上安置着检波器,测量波的旅行时刻与地面个同意点间的位置关系和波在介质中的传播速度,可肯定反射界面埋深、倾角等参数。
野外施工时,由于场地限制,咱们选择了偏移距为2m、道间距为2m,24道接收,排列不动的施工方式,在室内处置时,采用共反射点多次叠加技术,取得剖面如图7所示:
图7反射波叠加剖面
三、结论
(一)、地下地貌分析
一、观察处置所得的剖面咱们发觉,从整体来看,地震波同相轴较为持续,可是在第11道至第51道的范围内(见图1),同相轴发生错乱;比较反射叠加剖面(见图7),在对应位置也有类似的同相轴异样出现;而由折射波资料得出地下剖面(见图6)在对应位置也出现了地层向下倾斜的现象,由此咱们推测在该位置存在高速层;
二、结合该地域的地质资料,在动力实验室前方的一个小人工湖往年常常出现透水渗水现象,咱们推测,上述位置极有可能对应的是一个小的断层,为进一步进行精准标定,咱们建议利用钻孔资料进行验证。
(二)、技术方式分析
通过比较反射波法、折射波法和地震映像法在解决调查浅地表地质调查中的应用及效果,咱们得出以下结论:
一、在进行浅地表地质勘查时,由于地下岩层横向的极不均匀性(在城区浅地表一般都有较厚的回填土层)影响了浅层多道地震共反射点多次叠加反射波法的应用,而在该区域采用浅层地震映象法则取得了较好的探测效果。
而且地震映像法处置较为简单,而且在现场施工的进程中即可直接成像,对现场施工具有指导性意义。
可是地震映像法无法取得地下速度,因此无法准确的取得地下底层的深度。
二、折射波法相对而言施工方式简单,处置时也并非复杂,而且能够较为准确的取得地下界面的埋深等参数。
是一种超级有效的勘查方式。
但它对场地要求也较为严格,若是场地太过狭小,达不到折射波形成的条件,则效果不佳。
3、由于咱们进行的是浅地表地质调查,而在城区不可避免的一个问题就是存在大量回填土层,它造成了地下岩层横向的极不均匀性,浅层多次叠加反射探测由于根本无法取得同相叠加而不能取得好的有效的叠加剖面,从而影响了浅层多次叠加反射地震在浅地表调查中的应用。
综上所述,综合运用折射波法、反射波法、地震映像法等工程地震勘查技术,可为口岸码头、地铁、桥梁、隧道、机场和高层建筑和近海工程提供普遍的工程地质勘查服务。
相信随着科学技术和我国现代化进程的进展,浅层地震勘探定会有更为广漠的进展前景。
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