地震折射信息的解释

§5.4地震折射信息的解释

序：▲折射法主要用于工程勘探，例如：大坝、栈道、道路、大型建筑物、管道等的设计和施工

▲工程地震勘探的特点是勘查深度浅，一般在50—100m，个别如大型水利工程200—300m 。勘探浅层以折射波法为主，也利用直达波和面波，一般深度在80—150m以上才使用反射波法。

▲工程地震勘探的主要任务是：确定古河床基岩的埋深和界面形状；确定潜水面位置；查明裂隙带或薄弱带；发现和圈定喀斯特溶洞；查明地震危险性大的地带。

▲工程地震勘探可直接在坑道中进行，用来圈定矿山塌陷危险的地点和预报塌陷，预测断裂带和坑道附近的溶洞，保证正常采矿。

▲在油气勘探中，折射波法主要是测定低速带的速度和厚度。

一、折射波的识别和对比

1．折射波的识别

(1)折射波的同相轴为直线。

(2)每个界面的折射波都有相应的初至区，在初至区内观测折射波，没有其它干扰，易于对比追踪，因此野外施工，要选择合理的观测系统，让折射波成为初至波。

(3)当界面埋得较深时，使折射波出现在初至区有困难，只能在续至波区内追踪折射波。

2．折射波的对比

目前仍是在波形记录上对比折射波，对比也有三个标志。

（1）强度标志——折射波在记录上较强，振幅随炮检距增大而有现律地减小；（2）波形标志——在相邻道上，折射波的波形相似；

（3）相位标志——折射波同相轴一般为直线，有时为曲线（界面弯曲或界面上速度有变化）。

(4)沿整条测线对比同一界面的折射波，各张记录之间的联系是：互换时间相

等，追逐时距曲线平行。

二、折射波综合时距曲线的绘制

用对比后的折射记录，可以绘制折射时距曲线，较长的相遇时距曲线是进行定量解释的基础。

要求出折射界面的深度h ，必须先求截距时间t i 及速度资料V ，这两个参数取决于时距曲线的质量，要求时距曲线有一定的长度。

P216图6.5—37表示了如何由短的时距曲线构置长的相遇综合时距曲线（§3.6介绍过） 三、折射界面的绘制 （一）差数时距曲线法 1.绘制相遇时距曲线

绘制出两支相遇时距曲线（P216图6.5—37）

2．基本公式 根据1

0cos 2V i

h t =

(6.2-42) （弯曲界面近似成立） 有01

0cos 2kt i

V t h ==

(6.5—17) 1

1

222

12112sin 12cos 2V V V V i V i V k -=-==

(6.5—18) t S 3

S 2S 1

T

T

S ’3

S ’2

△t 3

△t 2t 01

t 02

X

460

920

1380

（P216图6.5—37）

要求h ，需求出K,t 0。 3．求t 0值

t t t T t T t t t ∆-=--=-+=121210)( (6.5—19)

在G 1点上，从S 2曲线向上量取△t ，

从S 1曲线向下量取△t ，即得G 1点的t 0值， 其它各点照此办理，得t 0(x)曲线（P216图6.5—38b ）。

4．求k 值 ∵1

1

222

12112sin 12cos 2V V V V i V i V k -=-==

(6.5—18) 要求K ，归结为求V 1和V 2 ，用直达波求V 1，关键是求V 2 。 5．求V 2

引入差数时距曲线：t t t T t T t t x ∆+=-+=+-=12121)(θ (6.5—20)

在G 1点上，从S 2曲线向上量取△t ，

从S 1曲线向上量取△t ，即得G 1点的θ值， 其它各点照此办理，得θ(x)曲线（P216图6.5—38b ）。

t 0(x)和θ(x)是关于S 1曲线对称的两条曲线。差数时距曲线的斜率为：

x

t x t x T x t x t x ∆∆-∆∆=∆∆+∆∆-∆∆=∆∆2

121θ (6.5—21) *=∆∆u

V x t 1

1

0 (6.2—49) *-=∆∆d

V x t 1

2 (6.2—49) 2111cos 2cos sin 2)sin()sin(11V V i V i V i V V x d

u φφφφθ==++-=+=∆∆∴

** (6.5—23) 当φ很小时，

2

2

V x =

∆∆θ θ

∆∆≈x

V 2

2 (6.5—25) 6．折射界面的绘制

对测线上任一点G 1，求得t 0与k ，再用（6.5—17）求出h 1，然后以G 1点为圆心，以h 1为半经作圆弧，

对其它观测点均照办，得许多圆弧，公切线即为界面。 （二）时间场法 1.绘制相遇时距曲线

绘制出两支相遇时距曲线（P216 图6.5-37）

2.绘制界面

（1）作S

1

时距曲线的时间场（P218图6.5—39b）

①以O

2，A

1

，A

2

，......为圆心，)

(

k

t

T

V-，)

(

1k

t

t

V-，)

(

2k

t

t

V-，......为半

径画圆，找公切线，即得到某一时刻t

k

的等时线。

t

2t

1

T

A

2 A

1

O

2

V(t

2-t

K

)

V(t

1-t

K

)

V(T

i

-t

K

)

t

K

时刻等时线

t

k

—△t时刻等时线

t

k

—2△t时刻等时线

②将t

k 时刻等时线上各点看成子波源，依次做t

k

—△t，t

k

—2△t ，……一系列

等时线，就得S

1

时距曲线的时间场。△t为采样间隔。