1、2.地震勘探基础及浅层折射、反射波法
地震勘探的基本方法
反射波时距曲线
t OR RS O*S
V1
V1
4h2 X 2 V1
当炮检距X=0时， t0=2h/V1，是炮点 之下垂直反射波旳 走时。
连续介质情况下 反射波时距曲线
连续介质中波旳射线和等时线方程
p sin (z)
v(z)
定义视速度旳倒数为视慢度，它就是射线参数p.
连续介质情况下 反射波时距曲线
室内数据处理；
地震地质解释；
‥ ‥等。
地震反射波勘探旳基本原理
在地表附近激发旳地震波向下传播，遇到不同介 质（地层）分界面产生向上旳反射波，检测、统 计地下地层界面反射波引起旳地面振动，能够解 释推断地下界面旳埋藏深度，地层介质旳地震波 传播速度、地层岩性、孔隙度、含油气性等。
最简朴旳是根据反射波到达地面旳时间计算地下
如右图 所示，从激发点O 发出旳入射波 到达绕射点A，然后以绕射波形式到达地 面旳任意观察点D，显然，波旳旅行时是 由两部分构成：一部分是入射波旅行OA
所需旳时间，另一部分是绕射波经过AD 旳 传播时间。
OA AD l2 h2 (x d )2 h2
t
v
v
屡次反射波时距曲线
本地下存在强波阻抗界面时（如在水域开展调查时旳水底 界面、浅层基岩面等），往往能够产生屡次反射波。屡次 反射波可分为全程屡次波和层间屡次波等，在地震统计上 出现得最多、也比较轻易辨认旳是全程屡次反射波。
动校正速度选用旳影响
有速度误差，则经过动校正后，还有剩余时差
对速度精度旳要求：
1、叠加次数越高，接受间隔越大，通放带越 窄，对动校正速度要求越高；
2、界面越深旳反射波，速度误差旳影响越小； 3、伴随道间距旳增长，由速度误差引起旳叠
浅层地震反射波法在地质工程勘探中的应用研究
浅层地震反射波是地震勘探的主要方法。在地表向下完 成地震波的激发工作，地震波在遇到不同分界面的时候会 发生反射，在这个过程中需要运用地震勘探仪器对这些反 射地震波进行记录。在推断地层结构等具体信息时，依据 的原理如下：
反射波在传播过程中，其传播途径和波形等都会发生变 化，主要表现为随介质的不同结构等发生变化，在这个过 程中主要收集地震波的反射速度，以此来获取地层结构的 相关数据，此外在明确反射波频率和速度等基础上可以实
运用地震反射波法进行地质勘探的过程中首先要做好选 择参数的工作，在这个过程中需要明确不同地质环境对勘 探的具体要求，在此基础上选择相应的方法，以此来提高 勘探的效率和质量。
1）需要明确对震源的要求，主要表现在对激发力和激 发装置的要求。首先要求激发力在方向上要保持竖直向 下，其次要保证激发装置和大地的耦合。
反射波方法与层析成像[J].能源与环保,2018,040(004): 73-77. [2] 王树威.地震反射波地质层位标定方法研究[J].中国煤 炭,2018,44(12):30-35. [3] 陈建福.地震反射波法在复杂地层跨海盾构隧道中的应 用[J].中外公路,2020,40(3):102-103.
2 反射波法地震勘探
2.1 地震反射波法的原理 地震反射波法是地质勘探工作中运用最为广泛的一种勘
探方法，在运用过程中主要通过将多种波作为有效波的方 法来开展探测工作。此外，还可以从探测的目的出发选择 特定的波并将其作为有效波进行观测和研究。在这个过程
物探-浅层折射波法和反射波法
右图为6次覆盖观测系统
O1～O6激发6炮后得A、B、 C、D、四个达到六次覆盖
的共反射点。
a
19
炮点移动道数计算：
S•N d
2n x
其中： N为每炮的接收道数； n为覆盖次数； d是激发点间距； S为常数，单边激发为1、双边激发为2。
a
20
4. 影响浅震采集质量的因素
野外采集中，除正确选择震源、仪器和合理布置 观测系统外，还要选择采集条件和工作条件：如 测线位置、扫描时间、仪器增量、通频带等来突 出有效波，压制干扰波以得到高质量地震记录 。
a
8
2. 震源
•锤击 •炸药 •震源枪 •电火花
3. 震源同步系统（触发系统）
在激发地震波的同时产生使主机记录的同步信号。
a
9
二、观测系统
激发点和接收点之间以及排列和排列间的位置关系称之为观测系统
测线布置原则：
1.测线最好为直线，此时垂直切面为一平面，所反映的构 造形态比较真实； 2.主测线应尽量垂直岩层或构造的走向，目的是最大限度 地控制构造形态； 3.测线应尽可能与其它物探或钻探等勘探线一致； 4.测线的密度应根据地质任务要求及探测对象的复杂程度 等因素决定。
试验阶段:
对区内各种干扰波和有效波的分布特点进行研 究，分析各种波在时空域中相对关系，以及频率、 视速度方面差异，以便更好设计采集系数。
a
21
工作阶段：
图2.1.7模型试验结果图中可确定出最佳接受窗口。 图2.1.8浅层试验记录。 图2.1.9中间放炮双边接受的浅震实验记录。
a
22
a
23
第二节 理论时距曲线
a
10
1. 观测系统有关的专业术语
地震资料处理流程与方法介绍(2)
动校正前
动校正后
3、水平叠加
九、动校正、切除与叠加
叠加
同一反射点地震记录
叠加剖面
十、 （短波长）剩余静校正
1、为什么要做剩余静校正
由于低速带的速度和厚度在横向上的变化，使野外表层参数测量不准确或无法测 量，故使野外静校正后，爆炸点和接收点的静校正量还残存着或正或负的误差，这个 误差称为“剩余静校正量”。
幅能量分布均匀合理 。 基本假设：近地表不均匀因素对地震记录影响十分复杂，把各种因素同时加以考
虑会使问题变得十分棘手，甚至无法解决。为了使问题简化并满足地表一致性要求， 一般作如下假设：
（1）地表振幅影响因子对整道是一个常数，它是震源强度、表层衰减、检波器 耦合等影响的总和系数。
（2）各振幅因子保持地表一致性原则。即不管波的传播路径如何，同一道集内 所有道将具有同一补偿因子。如：同一炮的所有道将具有同一炮点的补偿因子，同一 检波点所有道将具有同一检波点的补偿因子。
将野外磁带数据转换成处理系统格式，加载到磁盘上； 2、输入数据质量检查： 炮号、道号、波形、道长、采样间隔等等。
二、置道头
道头：每个地震道的开始部分都有一个固定字节长度的空余段，这个空余段用来记录
描述本道各种属性的信息，称之为道头。如第8炮第2道，第126CMP等。
1、观测系统定义
模拟野外，定义一个相对坐标系，将野外的激发点、接收点的实际位置放到这个相 对的坐标系中。 2、置道头
（3）输入数据为经准确的静校正、球面扩散、地层衰减补偿后的记录。 ——可以根据数据的具体情况，在处理的不同阶段多次使用。目前的流程大都使用一 次。
2、地表一致性振幅补偿
五、振幅补偿
地震勘探技术野外工作方法反射波法,折射波法
观测系统图示
2. 如图(b)示。 O1激发，O1O2接收，用O1A表示，O1A在测线上投影O1A1对应 反射界面R1R2；
O2激发，O1O2接收，用O2A表示，相应反射界面为R2R3。 两次激发，得连续反射界面段R1R3。 折射法：多用时距平面图表示。
反射法：多用综合平面图表示。形式简单，直观地表示了炮点和 排列之间的关系。
O2激发，O1O2接收，用斜线段O2A 表示，对R2R3进行了一次观测，叫 单次覆盖； O1激发，又在O2O3接收，用斜线 段AB表示，又对R2R3进行了一次 观测，叫二次覆盖。 同理，可对R2R3段进行更多次覆盖。 多次覆盖观测系统：对整条反射界面进行多次覆盖的系统。 多次覆盖技术：压制多次反射波之类的特殊干扰波，以提高地震 记录的信噪比。
(2)相干干扰
定义：指外界产生的具有一定规律性的干扰。
特点：在地震记录上表现为有规律的振动，具有一定的 频率和视速度。
相干干扰产生：在 大型厂矿附近，机器有 规律地连续振动，江、 河波浪冲击岸坡等。如 图5.13所示。
(3)工业电干扰
在城市工作，当地
震测线通过输电线路时， 检波器电缆会感应50Hz 电压，形成工业电干扰。
图5.13 相干干扰波记录
三、干扰波调查 为了了解各种干扰波的分布特征，以便采取一系列压制干扰波
的方法技术，在野外地震数据采集之前，必须进行干扰波调查。 1.震源干扰波调查
图5.14 震源干扰波调查(a) 干扰波调查记录 (b) 解释结果
目的：确定反射波和干扰波的分布特征，确定有效的观测系统。
具体做法：以小道间距埋置检波器，在零偏移距处激发，随 后移动检波器排列或移动激发震源。每次移动距离应等于一个 排列长度，以保持干扰波同相轴的连续性。
《浅层地震勘探》总结
《浅层地震勘探》总结绪论：地震勘探方法简介：地震勘探：人工震源激发地震波，研究其在地下介质中的传播规律，解决地质问题。
各物探均以各种物性为前提，地震勘探依据岩、矿石的弹性，研究地下弹性波场的变化规律。
浅层地震勘探：常用于“水、工、环”地质调查，主要用于解决：工程地质填图、建筑、水电、矿山、铁路、公路、桥梁、港口、机场等各种工程地质问题，因此，多被人称之为：“工程地震勘探”。
分类据波的类型分:纵波、横波、面波勘探据波传播特点分：反射、折射、透射波法据目的层深度分：浅层<n.100m，中层(n.100～n.1000m)，深层>n.1000m 据勘探目的任务：工程(浅层), 煤田, 石油, 地震测深地震测深: 研究大地构造、深部地质问题。
浅震的特点：工作面积小，勘探深度浅，探测对象规模小，浅部各种干扰因素复杂。
优点：精度高、分辨率高、抗干扰能力强、仪器轻便第一章地震勘探的理论基础第一节弹性理论概述一、弹性介质与粘弹性介质1.弹性介质弹性: 外力体积、形状变化外力去掉恢复原状:具有这种特性的物体称为弹性体，其形变称为弹性形变：……如弹簧、橡皮等。
塑性: 外力 体积、形状变化 去掉外力 不恢复原状，保持外力作用时的状态：具有这种特性的物体称为塑性体，其形变称为塑性形变：……. 如橡皮泥外力下，是弹是塑，取决于: 是否在弹性限度之内，即三个方面: 外力大小、作用时间长短、物体本身的性质。
自然界中绝大部分物体，在外力作用下，既可显弹，也可显塑地震勘探，震源是脉冲式的，作用时间很短（持续十几～几十毫秒），岩土受到的作用力很小，可把岩、土介质看作弹性介质，用弹性波理论来研究地震波。
各向同性介质：凡弹性性质与空间方向无关的介质 各向异性介质: 凡弹性性质与空间方向有关的介质 沉积稳定的沉积岩区，各项同性，简化问题地震勘探中，只要岩土性质差异不大，都可以将岩土作为各向同性介质来研究，这样可使很多弹性理论问题的讨论大为简化。
地震勘探原理知识点总结讲解
第三章地震资料采集方法与技术一．野外工作概述1.陆地石工基本情况介绍试验工作内容：①干扰波调查，了解工区内干扰波类型与特性。
②地震地质条件调查，了解低速带的特点、潜水面的位置、地震界面的存在与否、地震界面的质量如何（是否存在地震标志层）、速度剖面特点等。
③选择激发地震波的最佳条件，如激发岩性、激发药量、激发方式等。
④选择接收和记录地震波的最佳条件，包括最合适的观测系统、组合形式和仪器因素的选择等。
生产工作过程：地震队的组成（1）地震测量：把设计中的测线布置到工作地区，在地面上定出各激发点和接收排列上各检波点的位置（2）地震波的激发陆上地震勘探的震源类型：炸药震源和可控震源。
激发方式：炸药震源的井中激发、土坑等。
激发井深：潜水面以下1-3m，（6-7m）。
（3）地震波的接收实现方式：检波器、排列和地震仪器2.调查干扰波的方法（1）小排列（最常用）3-5m道距、连续观测目的：连续记录、追踪各种规则干扰波，分析研究干扰波的类型和分布规律。
从地震记录中可以得到干扰波的视周期和视速度等基本特征参数（2）直角排列适用于不知道干扰波传播方向的情况Δt1和Δt2的合矢量的方向近似于干扰波的传播方向（3）三分量检波器观测法（4）环境噪声调查信噪比：有效波的振幅/干扰波的振幅（规则）信号的能量/噪声的能量3.各种干扰波的类型和特点（1）规则干扰指具有一定主频和一定视速度的干扰波，如面波、声波、浅层折射波、侧面波等。
面波（地滚波）：在地震勘探中也称为地滚波，存在于地表附近，振幅随深度增加呈指数衰减。
其主要特点：①低频：几Hz～20Hz；②频散(Dispersion)：速度随频率而变化；③低速：100m/s ～1000m/s，通常为200m/s～500m/s；④质点的振动轨迹为逆时针方向的椭圆。
面波时距曲线是直线，记录呈现“扫帚状”，面波能量的强弱与激发岩性、激发深度以及表层地震地质条件有关。
（能量较强）声波：速度为340m/s左右，比较稳定，频率较高，延续时间较短，呈窄带出现。
1实验一地震勘探实验(折射波法)
实验一地震勘探实验（折射波法）一、实验原理地震勘探是根据人工激发（爆炸或撞击地面）的地震波在地下传播过程中，遇到弹性性质不同的地震界面后，在地层中产生反射和折射，部分地传回地表，用专门的仪器记录返回地面的波的旅行时间，研究振动的特征，来确定产生反射或折射的界面的埋深和产状，并根据所观测的地震波在介质中传播速度及波的振幅与波形变化，探讨介质的物性与岩性。
就波的传播特点而言，地震勘探一般可分为反射波勘探和折射波勘探。
二、实验目的1.了解地震勘探的原理；2.了解地震勘探工作布置及观测方法；3.掌握地震勘探数据采集、处理和解释，熟练操作相关软件。
三、实验仪器Strata Visor NZⅡ数字地震勘探仪。
Strata Visor NZⅡ地震勘探系统一般由主机、多芯电缆、检波器、触发器、震源（大锤或炸药）、铁板、直流电源、直流电源线以及数据采集、处理和解释软件等。
四、实验步骤1.在工区布设测线在工区布设测线，原则：由南向北、由西向东测线号与测点号依次增大。
使用皮尺标注检波器位置与激发点位置。
2.连接仪器的各个部分将主机、电源、多芯电缆、检波器、大锤、触发器按正确的方式一一连接起来。
注意：各接口均使用“防呆”设计，电缆插头与对应的插槽才能连接，电缆插头与非对应的插槽不能连接。
禁止暴力插拔各插头、插槽，以防仪器损坏。
3.采集开机后，直接进入SCS软件。
（1）survey--new survey菜单：设置测区名称和测线号；（2）system--set date/time菜单：设置时间、日期；（3）geom--survey mode菜单：设置地震勘探类型，本次实验为折射波勘探，即refraction；geom--geophone interval菜单：设置检波器距离，即道间距，本次实验设为2m；geom--group/shot location菜单：设置shot coordinate炮点坐标、geophone coordinate检波器坐标（自动或手动设置）、gain增益（本次实验设为HIGH 36）、use道设置（可选DATA、INACTIVE等，本次实验设为DATA）、freeze道冻结（叠加冻结，本次实验设为NO）等；（4）acquisition--sample interval/record length菜单：设置时间采样间隔、记录长度（时窗）和delay延迟，本次实验sample interval设为0.25ms，record length设为0.25m，delay 设为0；acquisition--filter菜单：滤波器设置，本次实验屏蔽采集滤波器，设为FILTER OUT；acquisition--correlation菜单：相关设置，本次实验屏蔽相关，设为OFF；acquisition--stack option菜单：叠加设置，本次实验设为auto stack，即自动叠加；acquisition--specify channels菜单：选定某些道，屏蔽某些道。
地震勘探重点总结
绪 论一、石油勘探的主要方法 地质法—岩石露头 物探法—面积覆盖、连续测量、间接 钻井法—一点、直接勘探二、地球物理勘探方法 重力法—岩石密度差异 磁法—岩石磁性差异电法—岩石电性差异 地震勘探—岩石弹性差异地震勘探：通过人工方法激发地震波，研究地震波在地层中传播的情况，以查明地下的地质构造、地层岩性等，为寻找油气田或其它勘探目的服务的一种物探方法。
地震勘探具有精度高、作业范围大、布局灵活、成本低等特点，是最有效的物探方法。
（3） 地震波的传播路径： 透射波路径 反射波路径 滑行波路径 （4）地震勘探的几种方法 折射波法 反射波法—主要的地震勘探方法 （基本原理: 回声测距原理）h=1/2vt 透射波法地震勘探的三大环节 野外采集 室内处理 资料解释 （1） 野外采集 按照预先设计的观测系统，炮点激发、检波器接收、仪器记录，得到原始地震资料（按时分道）。
数据通常记成SEGB 或SEGD 格式，班报有电子格式的和手写格式的。
这一部分工作由物探地震小队完成 （2）室内处理 将野外采集的原始地震资料转化为可用于地质解释的地震剖面 包括：预处理、常规处理和特殊处理三块内容。
这部分工作由资料处理中心完成 （3）资料解释 结合地质、测井、录井、油藏工程等，进行综合解释。
多由物探研究院、物探公司、地质研究院、采油厂地质所等完成。
井间地震技术可以提供高精度地下成像资料，能分辨2-5米薄层和小断层，为描述井间精细构造、薄层砂体分布，确定储层连通性、剩余油分布等复杂地质问题，指导调整井的布署和采收率的提高，提供非常可靠的技术手段 地震勘探期望解决的问题⏹ 1、 h=1/2vt ，时间t 不仅包含有地下界面的深度信息，而且还有炮检距（x ）的信息。
如何消除？-----动校正⏹ 2、地表的起伏变化、表层低速带厚度变化等如何消除？------静校正。
⏹ 3、地下地层的成层性导致地震波传播速度的差异，如何认识和利用速度及其差异。
地震勘探折射波法
地震勘探折射波法简介地震勘探是一种利用地震波在地下传播的特性来探测地下结构和矿产资源的方法。
折射波法是地震勘探中常用的一种方法，通过观测地震波在地下不同介质边界上的折射现象，可以获取地下结构的信息，包括地层厚度、速度、密度等。
折射波的基本原理地震波在地下传播时，会遇到不同介质之间的边界。
当地震波从一种介质传播到另一种介质时，波的传播方向会发生改变，这种现象称为折射。
折射现象的产生是由于地震波在不同介质中传播速度不同所致。
根据折射定律，当地震波从一种介质传播到另一种介质时，入射角和折射角满足下列关系：其中，θ1为入射角，θ2为折射角，v1和v2分别为两种介质中的地震波传播速度。
根据上述关系，我们可以通过测量入射角和折射角来计算地下介质的传播速度。
折射波法的实施步骤折射波法的实施步骤主要包括：设计观测方案、布设地震仪器、进行地震记录、数据处理和解释等。
设计观测方案在进行折射波法的地震勘探前，需要根据勘探目的和地质条件设计观测方案。
观测方案包括选择观测线路、确定观测点位置、地震仪器参数设置等。
观测线路的选择要考虑地下结构的特点和勘探目的，通常选择横贯地下结构的线路，以获取更多的地下信息。
观测点的位置应根据地下结构的变化进行布设，以保证观测数据的可靠性。
布设地震仪器地震仪器的布设是折射波法的关键步骤之一。
通常采用多道地震仪器布设的方式，每个地震仪器记录一个观测点的数据。
地震仪器通常包括地震传感器、放大器、数据采集系统等。
地震传感器用于接收地震波信号，并将其转换为电信号。
放大器用于放大地震信号，以提高信噪比。
数据采集系统用于记录地震信号，并将其存储为数字数据。
进行地震记录地震记录是折射波法的核心步骤，通过记录地震波在地下的传播情况，可以获取地下结构的信息。
在进行地震记录时，需要注意以下几点：•确保地震仪器的正常工作状态，包括传感器的灵敏度和频率响应等。
•控制地震仪器的布设间距，以保证观测数据的连续性和覆盖性。
地震波的反射投射和折射
§1.4 地震波的反射、透射和折射序：在§1.3中讨论了无限均匀完全弹性介质中波的传播情况。
当地震波遇到岩层界面时，波的动力学特点会发生变化。
地震勘探利用界面上的反射、透射和折射波。
一、平面波的反射及透射同光线在非均匀介质中传播一样，地震波在遇到弹性分界面时，也要发生反射和透射。
首先讨论平面波的反射与透射。
（一）斯奈尔（snell）定律1．费马原理（最小时间原理）波从一点传播到另一点，以所需时间最小来取传播路径。
如图，波从P1点传到P2点。
速度均匀时，走路径①，直线，t最小,s也最小。
速度变化时，走路径②，曲线，t最小,s不最小。
注意:时间最小,不一定路程最小(取决于速度)。
P 1 P2路径①路径②例1:人要去火车站(见图)。
方法①从A步行到B，路程短，用时却多。
方法②从A步行到C，再坐车到B，路程长，用时却少。
步行速度V1V2 >>V1汽车速度V2例2：尽快地将信从A送到B① 傻瓜路径 ② 经验路径③ 最小时间路径，满足透射定律：21sin sin VV βα=②A2．反射定律、透射定律、斯奈尔定律波遇到两种介质的分界面，就发生反射和透射（注：地震透射、物理折射）。
（1） 反射定律：反射波位于法平面内，反射角=入射角。
注：法平面——入射线与界面法线构成的平面，也叫入射平面或射线平面。
O S地面 入射角=反射角与下式等价：111sin sin V V αα= （1）（2） 透射定律透射线位于法平面内，入射角与透射角满足下列关系：221sin sin VV αα= （2）（3） 斯奈尔定律综合（1）和(2)式，有PVVV ===22111sin sin sin ααα这就是斯奈尔定律，P 叫射线参数．．．．。
推广到水平层状介质有：PVVV nn====αααsin ......sin sin 2211 （6.1-65）注：斯奈尔定律满足费马原理，上例2中把信由A 送到B 路径③是最小时间路径，它满足透射定律（用高等数学求极值可证明）。
1、2.地震勘探基础及浅层折射、反射波法
二、地震勘探的基本原理
将这些具有不同传播速度、路径、频率和 强度的波记录并分析，就可以间接推断出 有关岩层的性质、结构和几何位置等参数， 从而达到解决地质问题的目的。
人工震源激 发的地震波
不同岩层具有不同的 波通过这些岩层的分界面时 弹性特征（速度,密度） 产生透射、反射和折射现象 以及纵波、横波和面波之分
•绕射波振幅随波前传播距离的增加而衰减； •绕射波振幅与入射波的频率成反比；
3、散射
地震波遇到起伏不平界面 产生的波的漫射现象。
即断点将入射波的低频成分 绕射，高频成分相对少些。
影响地震勘探效果的因素 地质基础
一、影响地震波速度的因素及岩土的波速特征
1、影响地震波速度的主要因素
①岩土介质的密度ρ
VP∝ρ a,n为统计参数
②岩土介质的孔隙度φ
③压力和温度P、T ④埋深和地质年代 对岩土的压实作用 ⑤其它因素
P↑→φ ↓(ρ↑)→V↑
△T→岩石弹性性质变化→△V
同类岩土年代越久、埋深越大 则孔隙度越小、密度越大；波 速也越大。
•地质构造（褶皱区）～由于对岩土的挤、压作用； 往往使波速增大。 •风化侵蚀作用～使岩土的结构疏松、孔隙度增加； 往往使波速减小。
预处理、频分析„等等
一、震源
能够激发地震波的高频脉冲
二、检波器（拾震器）
将地震波引起的质点微弱机械 振动转换成电信号的换能装置；
地震波信号频率高于固 有频率才能够通过；但 也不能一味选择低频检 波器，这会使低频干扰 信号混入；要根据具体 情况选定。
三、地震仪
1、作用
将电信号放大、显示、记录； •高放大能力～几十万倍； •自动增益控制～自动调整放大倍数； •较宽的通频带～3-250HZ； •高保真度～输入、输出的信号不失真； •各记录道具有良好的一致性。
物探-浅层折射波法和反射波法
2n x
其中： N为每炮的接收道数； n为覆盖次数； d是激发点间距； S为常数，单边激发为1、双边激发为2。
4. 影响浅震采集质量的因素
野外采集中，除正确选择震源、仪器和合理布置 观测系统外，还要选择采集条件和工作条件：如 测线位置、扫描时间、仪器增量、通频带等来突 出有效波，压制干扰波以得到高质量地震记录 。
1. 观测系统有关的专业术语
①道间距
指相邻两道检波器的间距，一般用△X表示。
②排列长度
浅折：5~10m；浅反：2~5m 第一道到最后一道检波器的距离，用L表示。
如接收道数为N，则：
③偏移距
炮点距最近的检波器之间的距离，一般用X1表示。
偏移距为道间距的整数倍，一般不小于最浅的目的层深度
④最大炮检距
（1）反射波和直达波时距曲线
双曲线的渐近线斜率：
m
2h V
1
2h V
这个斜率实质上是前面所讨论的直达波的斜率，也就是 说，当接收点远离震源时，即X很大的情形，反射波时距曲线 与直达波时距曲线重合，意味着直达波时距曲线是反射波时 距曲线的渐近线。
（2）时距曲线的弯曲情况
我们可用视速度定理来讨论时距曲线的 弯曲情况：
单支时距曲线观测系统 相遇时距曲线观测系统 多重时距曲线观测系统 追逐时距曲线观测系统
时距曲线： 指接收点距离和地震波走时之间的关系曲线
t
X
①单支时距曲线观测系统
排列关系：
O
S1 S2 S3 ·······················Sn
t
各层速度：
t0
V1=ΔX直/Δt直
V2=ΔX折/Δt折
曲线的影响； 了解浅层折射波法和反射波法的资料处理方法；
地震折射波法反射波法_OK
本章主要内容：
三
章
介绍浅层折射波法勘探的野外工作方
法及地震资料解释，重点内容为测线
浅
的布置、测线长度和探测深度的关系、
层
道间距与激发点的选择、观测系统的
折
布置。
射
波
法
1
目
录
第一节 折射波法概述
第二节 折射波法的野外工作方法
第三节折射波法的地震资料解释
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第一节 折射波法概述
在浅层地震勘探中，折射波法是一种使用较久且成熟的方 法，常用来探测覆盖层厚度，基岩面起伏，断层及古河道 等水文工程地质问题。 折射波法本身也存在弱点：波速的条件，分辨率低，测线 较长等 。
特点：两种震源都安全，无环境污染，高频成分丰富， 能量可调。价格较贵。
以上几种震源，当目的层深度H：
H＜50m，锤击、小炸药量； H＝50～100m，小炸药量、高频震源枪； H＝50～1000m，电火花、高能炸药。
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二、地震波的接收
1.地震勘探对接收条件的基本要求
(1) 有效波突出，并有明显特征；
图 (b)：△t＞Ta/2，易造成相位 对比错误。
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考虑到有效波的视速度，常把道间距的最大限度定为
对于深层：反射波Va大，△X大； X max
1 2 VaTa
对于浅层：反射波Va小，△X小。而Va折＞Va反，△X折
＞△X反。因此，很多情况下，反射波法的道间距应小于折
射波法的道间距。
6.组合检波
目的：利用有效波和干扰波在视速度或传播方向上的差异来削 弱干扰波。
2.震源类型 两类：炸药震源，非炸药震源。
(1) 炸药震源
浅震中，普遍使用的震源，炸药激发产生的 地震波频谱宽、能量强、高频成为丰富。炸药
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预处理、频分析„等等
一、震源
能够激发地震波的高频脉冲
二、检波器（拾震器）
将地震波引起的质点微弱机械 振动转换成电信号的换能装置；
地震波信号频率高于固 有频率才能够通过；但 也不能一味选择低频检 波器，这会使低频干扰 信号混入；要根据具体 情况选定。
三、地震仪
1、作用
将电信号放大、显示、记录； •高放大能力～几十万倍； •自动增益控制～自动调整放大倍数； •较宽的通频带～3-250HZ； •高保真度～输入、输出的信号不失真； •各记录道具有良好的一致性。
2、地震波在沉积岩、变质岩和火成岩中传播 的速度特性
见教材P23 ～ 24页表1.4.1、1.4.2 ①沉积岩中 波速主要取决于其组分及胶结作用； 波速呈各向异性；沿层理向大于垂层理向。 ②变质岩中 在高压、高温的作用下，原岩变得致密 并且形成结晶，因此其波速几乎总是大 于原沉积岩。 波速总是大于沉积岩，其中颗粒较大的 侵入岩高于相对松散的喷发岩。
2、研究岩土状态及性质
测量纵、横波速；评价地基加固效果；测定岩土 密实度、孔隙度；判识饱和沙土层的液化程度。
3、工程质量检测
检测道路、混凝土构件和堤坝质量。 调查滑坡体的厚度、结构； 隐伏岩溶塌陷范围； 采空区及影响范围。 测定场地卓越周期； 场地地震响应分析； 地震小区划。
4、环境地质灾害调查 5、工程地震安全性评价
3、地震波在水平多层介质中的传播
α2 ～R1界面的透射角 α3 ～R2界面的透射角 αn ～Rn-1界面的透射角
R1 R2
R3
多层介质斯奈尔定律
4、折射波的形成及其特征
•由snell定律 V2>V1→γ >α，若α=i时 γ =90°则无透射波，形成全反射。
R1～临界点；i～临界角
•沿界面滑行的波将在R界面形成一
振幅谱～(A-ｆ) 相位谱～(φ-ｆ)
一个非周期波动可以由许多不同振幅、 不同频率、不同初相的谐和振动合成。
3、频谱分析的作用
发现地震波特征（振幅、初相位）的频率差异，为 野外工作方法的选择、干扰波的压制、资料的解释
提供依据。
由地震勘探的各 种资料统计得到
某一浅层地震的干扰波调查剖面， 经频谱分析后得到其频谱特征；
不同地区、同一地 区不同地层、不同 折射波 仪器及工作方法； 采集的地震波的频 谱会有所不同
反 射 声 波 波
面 波
面波主频～30--40Hz 反射波主频～75Hz
折射波主频～50Hz 声波频谱＞ 80Hz
4、地震波的振幅及其衰减规律
三、地震波的传播速度
结论： •由σ 可以确定纵横波速比，或反之。
2、弹性波
3、地震波的形成
•激振～围绕爆破点产生非线性形变带；
•向外延伸～压强下降→形成弹性形变带； •弹性振动形成弹性波～初始地震子波；
•地震子波在介质中沿射线传播→地震波。
地震波
一、振动图和波剖面图
1、振动图
µｐ=A（ｔ） 波形特征 描述某点的振动幅度 随时间的变化情况。
0 Φ
μp
T A Δt t
5、地震标志层 的确定
分布范围较大且岩性稳定、有明显的 地震波运动和动力学特征的层位；或 某些与探测目标伴生的规模较大的岩 煤层～灰岩 层，可以定为“地震标志层”。 稀有金属～火成岩脉 表层土～基岩(灰、砂、泥灰岩)
1.弹性参数(E、K、μ、σ)与介质的关系。
2.怎样构成地震波的振动图和波剖面图？
不需上下层波阻抗差很大(10 ％ )； 浅层分辨率高。
四、工程地震勘探的特点
研究浅层地质情况(h<200米)，具有激发能量小、 勘查范围窄、布设网度密、勘探精度高的特点。
五、工程地震勘探的主要用途
1、工程地质调查
确定地质构造、基岩面深度；对第四系地层分层 (确定层厚、层速)；确定地基的持力层；探测地层 中的低速带或软弱夹层；追索浅水面、空洞及掩 埋物等。
③火成岩中
二、岩土介质对地震波的吸收
1、岩土介质特征的一个重要参数
• α 的作用
吸收系数 α
反映地震波在传播过程中其能量的衰减速度；
因此可以通过观测和分析地震波振幅和波形的衰 减变化特征，来确定断层或破碎带的存在。
•部分岩土的α 值 • α 与f 的关系
见教材 P 25 表 1.4.3
由胶结摩擦理论 由弹性理论
•概述
地震勘探的主要内容、基本 原理、方法分类及其特点； 工程地震勘探的主要用途和特点；
•弹性介质与地震波的形成 •地震波的描述、类型及其传播特征
•地震勘探的地质基础
一、地震勘探的主要内容
研究人工激发的地震波 在介质中的传播规律。
即两个特征： 波的运动学特征(v、s、t) 波的动力学特征(波的成因、 振幅、频率和相位)
一、形变与弹性介质
•形变的定义
•弹性的定义 •弹性介质 •塑性和 塑性介质
固体介质在外力作用下， 其形状或大小发生的变化。 固体介质的形变随外力的 去除而消失这一性质。 具有弹性的介质。
大部分岩土介质在外力作用下即可以显示 出弹性，也可能显示出塑性；这取决于介 质的物理性质、外力的大小及其作用时间 的长短。
②④埋深和地质年代 对岩土的压实作用 ⑤其它因素
P↑→φ ↓(ρ↑)→V↑
△T→岩石弹性性质变化→△V
同类岩土年代越久、埋深越大 则孔隙度越小、密度越大；波 速也越大。
•地质构造（褶皱区）～由于对岩土的挤、压作用； 往往使波速增大。 •风化侵蚀作用～使岩土的结构疏松、孔隙度增加； 往往使波速减小。
流体静压力
•切变模量(剪切)（Pa）
剪切应力与 切变角之比； 液体 µ=0。 横、纵向应变之比； 在0.05～0.45； 越硬越小，液体为0.5。 PXX～横向拉应力
•泊松比
•拉梅系数（Pa） •互换关系
三、振动与地震波
1、弹性振动
在应力和惯性力的作用下，质点 围绕原平衡位置发生的振动。 质点以弹性振动的形式在介 质中的传播所形成的波动。
•σ 对S波、R波影响不大；σ ↑→VP↑→VP/VS↑(=1.4→∞) •一般岩石σ = 0.25 ∴VP=√3VS ；VR= 0.92VS = 0.53VP
四、地震波的传播原理
1、波前、波尾和振动带； 2、惠更斯原理（波前原理） t0时刻的波前面上的各点都可以 看成是新的振动源，并形成新的 子波向外传播，△t时间后这些 子波的波前面所构成的包络面就 是t+△t时刻的新的波前面。 3、费马原理（射线原理；最小时间原理）
3.地震波的分类及其传播特征。 4.描述真速度、视速度及其关系。
5.描述频谱和频谱分析及其对地震勘探 工作的意义。
6.反射波和折射波的形成条件是什么？
•地震勘探的仪器
震源、检波器、记录仪 直达波、折射波、反射波 观测系统及参数设计
•地震波理论时距曲线
•地震勘探的野外工作方法
•浅层反射波的资料处理 •地震资料的解释 •地震映像法简介
2、 α 与地震波的关系
即地震波在传播过程中其高频能量的衰减大于低频。 • α 与P、S 波的关系 实验表明
三、浅层地质条件对地震勘探的影响
1、疏松覆盖层
风化带(低速带) •与下伏基岩形成速度界面有利于折射波法探测基岩面； •它对反射波形成干扰；在其中横波的衰减比纵波快；
•它较厚时对波中的高频成分有较强的吸收作用； 故该层中难以激发出能量较强、频 2、潜水面和含水层 率较高的有效波，从而影响分辨率。 •当风化带包含地下水时，波速将明显增加；
消振点曲面
起振点曲面
地震波总是沿用时最少的路径到达目的地，即 沿射线方向传播；而射线总是垂直波前面的。
五、地震波的反射、透射和折射
1、反射和透射过程
•平面波 AB 向界面 R 入射；
•依据惠更斯原理，波前面A´B´ 是新震源； • △t时间后，B´的子波到达C 点；A´的子波在V1中到达 D点、 在V2中到达 E点；
所以，水下激震可以使地震波的频率丰富、能量增大、 改善勘探效果。 但也给识别界面的真实性增加了难度(水面？基岩面？)
3、地质剖面 的均匀性
断层、溶洞、尖灭层、人工堆积物等都 使地质剖面纵向或横向不均匀，从而影 响地震波的走时、走向，增加了勘探、 解释的难度。
4、地震界面和地质界面的差异
前者是不同波速或波阻抗介质的分界面，后者是不同岩 性或年代介质的分界面；它们有时可能一致、有时可能 不同，要结合多种资料才能识别。
系列新的震源R1、R2、„Rn；
•折射波特征
R1S～折射波线→与全反射线重合； R2S～新的波前面→折射波前面； 折射波盲区
折射波视速度
六、地震波的绕射和散射
1、绕射现象
由于断层或岩层尖灭点的存在， 使反射界面突然中断，地震波在 断点处的传播现象。
无反射波
2、绕射波的特点
•断点R处是新震源，其上方绕射 波信号最强，两侧渐弱；
三、地震勘探的方法分类及其特点
•以波的传播特点分
折射波法 反射波法 透射波法 下层介质波速要大于上层介质； 可用于岩性分层和层速度估算。
各层介质间应有明显的波阻抗(ρV)差 异；可 用于岩层厚度和层速度估算。
研究钻孔间或坑道中的直达波；可准确 测定层速度；计算岩、土动力学参数。
•以波的类型分
纵波法、横波法、面波法
球面 波前
2、等时面
在时间场中t值相同的各点 连接而成的空间面。
如：在均匀各向同性的弹性介质中，由点震源产生
的波动的等时面是同心球面；该面与波射线正交。
三、视速度定理
1、真速度
沿波射线观测的速度； V = △S/△t；
2、视速度
沿地表面观测的速度； V﹡=△X/△t；
α
3、视速度定理
描述了真、视速度的关系；