物探-浅震中的新技术新方法
地震勘探方法与技术新进展——第四章 多波地震勘探
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第三节 多波地震资料采集
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多波地震资料采集比单一纵波采集要复杂的多。震
源设备、检波器、观测系统均要有特殊的要求。下面分
别简要概述。
• 一、采集设备
• ⑴首先要产生纵波、横波的震源设备。纵波震源设备 一般比较容易,横波的震源设备一般要产生剪切力,有 专门的产生横波的震源设备,设备笨重、昂贵、野外施 工困难。
(4-1)
• 式中λ为拉梅常数,μ为切变模量,vp为纵波速度。
地震勘探中多年来是利用纵波进行勘探,由于纵波的特点,只需用一个垂直
分量的检波器记录即可(见图4-1(a));另一种是介质中质点振动的方向
与波传播的方向相互垂直的横波,其传播速度vs= (μ/ρ)1/2
(4-2)
式中,vs横波速度。有两种横波,一种是在射线平面以内传播的SH横波,一
• 二、地震各向异性
•
多年来应用的地震勘探理论都是建立在各
向同性、均匀、完全弹性介质的假设基础上,
各相同性是指假设介质的弹性参数与波的传播
方向无关。实际上,介质的弹性参数与波的传
播方向有关,包括波传播的速度、振幅、偏振
特性等,具有这种性质的介质叫各项异性介质。
实际介质中存在着广泛的各项异性性质,油气
勘探和开发中也是如此。
1.各项异性分类
波的传播速度与与波的传播方向有关,
这叫速度各项异性。在各向异性介质中, 例如波沿着地层水平方向传播速度与沿 着地层垂直方向传播方向传播速度不同。 在地震勘探中,常见的各项异性介质可 简化为两种,一种是横向各相同性(简 称TI介质),它具有一个垂直对称轴, 在垂直于对称轴的平面内,介质是各向 同性的,见图4-3(a),例如周期性的保 护层就属于此类。另一种是方位各向异 性(简称为EDA介质)它是由平行的垂 直裂隙或定向的孔隙所引起的,具有水 平的无限次旋转轴的介质。见图4-3 (b),还有其它的复杂的各项异性介质, 见图4-3(c)、(d)。
地震超前探测技术
6、陆地声纳法(也叫高频地震反射法)是钟世航1992年提出的, 其实质是垂直地震波反射法 。该方法在隧道掌子面上采用极 小偏移距,单点采集高频地震反射信号形成连续剖面,通过十 字形观测系统和宽频带脉冲接收技术,预报掌子面前方断层及 其它地质界面的位臵和产状。该方法优点是分辨率高,但需占 用掌子面。
MSP 深度偏移结果图(SV 波)
从图中可以提取出5 个异常界面,分别为R1(迎头前22.5m)、 R2 (迎头前方40.5m)、R3 (迎头前方54.5m)、R4(迎头前方 64.5m)、R5(迎头前方98.5m)。结合地质资料,5 个异常界 面解释为小断层。
根据现场掘进实测剖面资料,21 煤试采区回风巷的2010-03-02 迎头处(测点W20+87.9m) 前方100m 范围内存在5 个小断层, 分别为:①迎头前方28.7m 处存在一小断层∠70°,落差H 为 0.30m;②迎头前方43.42m 处存在一小断层∠80°,落差H 为 0.40m;③迎头前方50.32m 处存在一小断层∠80°,落差H 为 0.40m;④迎头前方62.52m 处存在一小断层∠80°,落差H 为 0.30m;⑤迎头前方94.78m 处存在一正断层∠73°,落差H 为 1.40m。 通过与现场结果验证对比,MSP 探测异常界面个数与实际情况 吻合良好,界面距离误差R1、R2、R3、R4、R5 分别为:6.2m (R1)、2.92(R2)、4.18m(R3)、1.98m(R4)、3.72m (R5)。最大界面距离误差为6.2m,超前探谱分析图
现场实采波形及直达波速度拟合
从图中可以看出直达纵波速度为5000m/s,直达横 波速度为2780m/s。利用直达波速度可基本确定本探 测区域速度范围并作为深度偏移时的速度背景值。 深度偏
地震勘探新方法
地震勘探新方法地震勘探是一种通过研究地震波在地下的传播规律来探测地下地质构造的方法。
随着技术的不断发展,地震勘探领域也在不断创新,出现了许多新的方法和技术。
以下是一些常见的地震勘探新方法:1. 三维地震勘探:三维地震勘探是一种基于二维地震勘探的技术,通过在地下布置多个检波器,可以获取地下的三维数据,能够更加准确地探测地下地质构造。
2. 折射波勘探:折射波勘探是一种利用折射波传播特性进行地震勘探的方法。
通过在地面上布置地震仪,可以接收折射波并分析其传播规律,从而确定地下地质构造。
3. 反射波勘探:反射波勘探是一种利用反射波传播特性进行地震勘探的方法。
通过在地面上布置地震仪,可以接收反射波并分析其传播规律,从而确定地下地质构造。
4. 共聚焦点源勘探:共聚焦点源勘探是一种利用共聚焦点源进行地震勘探的方法。
通过在地面上布置多个震源,可以产生共聚焦点源,并接收和分析反射波和折射波的传播规律,从而确定地下地质构造。
5. 多分量地震勘探:多分量地震勘探是一种利用多分量检波器进行地震勘探的方法。
通过在地下布置多个分量检波器,可以同时接收多个方向的地震波,从而更加准确地探测地下地质构造。
6. 宽频带地震勘探:宽频带地震勘探是一种利用宽频带地震仪进行地震勘探的方法。
通过使用宽频带地震仪,可以获取更宽频带的地震信号,从而更加准确地探测地下地质构造。
7. 井中地震勘探:井中地震勘探是一种将地震仪放置在钻孔中的地震勘探方法。
通过在钻孔中放置地震仪,可以获取更加准确的地震数据,从而更加准确地探测地下地质构造。
总之,随着技术的不断发展,地震勘探领域也在不断创新,出现了许多新的方法和技术。
这些新方法和技术在提高探测精度、降低成本、提高工作效率等方面具有重要作用。
工程物探波速测试和应用新技术
确定场地设计特征周期
单孔法波速测试 振源
位置:木板或铁板位于井口1m~3m左右处。 尺寸:木板尺寸长2.0m、宽0.3m、厚0.15m左右,或其它类型的振源板。 中心:木板位置的地面要刨平整,木板的长轴向中垂线应对准测试孔中心 配重:木板与地面紧密接触,木板上应配置500kg以上的压重物,
压重物可用砂包等物。
激振锤:18磅及以上的铁锤。
岩土单孔法波速测试的技术要求应符合下列规定: (1)测试孔应垂直; (2)将三分量检波器固定在孔内预定深度处, 并紧贴孔壁;测试横波时,应进行正、反向 激发,同一测点接收探头不得旋转、移位。 (3)可采用地面激振孔中接收或孔内激振 孔中接收的工作方式; (4)应结合土层布置测点,测点的垂直间距 宜取 1m~3m;层位变化处加密;宜自下而上 逐点测试。岩体的声波测井的测点垂直间距 不大于0.2m,但到达接收探头的初至波是沿 孔壁地层的滑行折射波为原则。 (5)用于固结灌浆效果检测时,应有灌浆 前、灌浆后的实测对比曲线。
0.7 2.1 4.1 / 10.0 11.8 18.4 20.0
注:本工程ZK8孔场地覆盖层厚度大于80米。
性状
松散 软可塑 流塑 稍密 中密 稍密 中密 流塑
地层名称 杂填土 粉质粘土 淤泥质粉质 粘土夹粉土
粘质粉土
测试孔(ZK8孔)的波速测试成果
h (m) 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0
单孔法波速测试
2.1 现场测试要求
1 测试钻孔内径不应小于75mm;每孔测试前应利用 合适直径的重锤进行探孔; 2 单孔法波速测试段应有井液,测试段土层的纵波 波速应高于井液波速,并具有足够厚度;测试孔宜 为裸孔。 3 一发双收探头源检距的选择应以到达接收探头的 初至波是沿孔壁地层的滑行折射波为原则。两个探 头之间间距、测点间距的选择应满足分层和曲线分 辨的要求。 4 一发双收的声波测井,探头下井前应在钢套管中 进行校验。 5 单孔法波速测试应从孔底开始自下而上进行测试;宜针对不同的岩性, 现场采集多组新鲜完整的岩芯、岩块,在室内测试其芯样纵波速度。芯 样加工应符合相关标准要求。 6 进行质量检查时,检查观测点应分布在不同井段,相对误差应小于5.0%。
浅谈物探在地质灾害勘察中的利用
浅谈物探在地质灾害勘察中的利用摘要:地质灾害影响人类正常活动,甚至对人类生命安全构成威胁。
但由于地质灾害长期难以预测,人类很难在地质灾害发生前采取必要的行动来减少地质灾害对人类社会的影响。
但随着地球物理勘探技术的不断提高,地质灾害预测的准确性进一步提高。
准确有效的地质灾害预报和调查,不仅可以为人类预防地质灾害提供充足的准备时间,还可以有效减少人员伤亡。
关键词:物探;地质灾害调查;引言:物探技术在地质灾害的日常探测中可以发挥比较大的作用。
在时代不断发展、科学技术不断进步的今天,人类日常生产建设活动对地球的影响逐年增大。
因此,除了自然因素诱发的地质灾害外,人类活动很可能进一步加剧地质灾害的发生。
因此,利用物探技术开展地质灾害调查十分必要,相关技术研究人员必须引起足够的重视。
一、在地质灾害勘查过程中,有许多物探方法可以发挥比较明显的勘探作用,下面分别介绍。
1.地震横波反射勘探技术地震剪切波反射勘探技术是一种较为普遍的地质灾害勘探技术。
它的应用范围很广。
地表可能引发的各种地质灾害都可以利用横波反射进行探测。
即使表层含有大量水资源,也不会影响剪切波信号的传输,这与剪切波本身的低速、短波长等特性密切相关。
在这项技术的使用过程中,技术研究人员通常利用不同介质之间的波阻抗差异来检测地层内部的异常地质体。
为了使相应的勘探结果更加准确,在利用横波反射勘探技术进行地质灾害监测的过程中,相关技术人员可以尝试利用恒波回波或折射波进行相应的进一步应用。
勘探工作,可以使相应的速度参数更加准确可靠,提高最终勘测结果的准确性。
2.地震成像技术的使用该技术是近年来兴起的一项地质灾害勘察新技术,又名最优偏移技术。
与其他地质灾害相比,该技术在地震时有更好的表现。
与陆地地震条件下的勘探相比,涉及河流、湖泊等水域的地震勘探结果会更加准确。
与其他地质灾害调查方法相比,该调查方法具有较强的抗干扰能力,无需过于复杂的施工即可顺利完成。
因此,与其他技术相比,该类技术在当前地震勘探过程中具有更高的利用率。
工程物探思考题解答
工程物探思考题解答1. 什么是工程物探?工程物探,是地球物理勘探的一个分支,它是应用地球物理学的原理进行工程地质调查的一种勘探方法。
2. 物探定义:以岩矿石间的地球物理性质的差异为基础,通过接收和研究地质体(构造或矿体等)在地表及其周围空间产生的地球物理场的变化和特征来推断地质体存在状态(产状、埋深、规模等)的一种地质勘探方法3. 常用物探方法有哪些?目前常用的方法主要有地震勘探、电法勘探、重力勘探、磁法勘探、地球物理测井等。
地震勘探介质弹性差异勘探地震学波场重力勘探介质密度差异磁法勘探介质磁性差异非地震学电法勘探介质电性差异放射性勘探介质放射性差异辐射场。
地热测量地下热能分布和介质导热性地温场3. 简述工程物探的应用范围.1、第四系覆盖层探测;2、隐伏构造破碎带探测;3、岩体风化和卸荷带探测;4、滑坡体探测;5、岩溶探测;6、地下水探测;7、隧洞施工掌子面超前预报;8、桩基质量检测;9、4. 工程与环境物探的特点1、勘探深度、勘探规模变化大,场地条件多变,勘探方法不能拘泥于常规,应灵活多变,综合应用。
2、探测对象结构复杂,具非稳定性或随机性,探测精度要求高,指标参数多,时常要求实时解释。
3、工作环境一般较差,噪声水平较高,场源选择时常受环境限制,要求仪器具有高灵敏度、高精度、高分辨率、高保真,且性能稳定可靠,抗干扰强,智能便携。
要求工作人员要有一定的专业技术素质,且具有现场工作经验。
4、工期短,速度快,成本低,效益好。
能清晰、无损地描绘探测对象的空间展布状态。
5、要加强新技术、新方法与新装备的研究应用,充分利用现代电子技术与计算机数字处理技术。
5.工程物探的主要研究内容1、研究地质构造2、研究介质体的状态和性质3、环境检测与灾害调查6. 地震波有哪些类型?简要说明各类地震波的特点地震波有:纵波、横波与面波,在地震勘探中还有利用转换波、槽波等进行勘探的。
纵波以速度vp传播,其传播速度较其它波快,纵波比较容易激发与接收,地震勘探经常使用纵波来进行;横波以速度vs传播,其传播速度与纵波相比较慢,横波在液体中不能传播,其与纵波联合勘探,可以得到岩土体的工程地质动态参数,为工程设计提供丰富数据;面波包括瑞雷波与拉夫波,大多利用瑞雷波的频散特性进行勘探,面波在工程勘察中有较多的应用。
物探在地质灾害调查中的方法技术
物探在地质灾害调查中的方法技术1前言地质灾害是由于各种(自然的或人为的)地质作用导致地质体或地质环境发生变化,给人民的生命财产、生存环境以及国家建设造成损失的灾害事件的统称。
近年来,许多地区各种地质灾害(滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷等)频发,给当地的经济建设和人民生命财产安全构成了严重威胁。
我们知道,任何地质灾害的发生、发展都会引起地球物理场的变化,因此,加强对地质灾害勘查与治理过程中的物探工作研究是当今环境地质工作中的一项重要课题。
物探技术的特点是快速、准确、、经济,尤其是在岩溶、土洞、采空区、地面塌陷、滑坡、坝体渗透等地质灾害勘查评价方面,有着独特的效果.2物探在质灾害调查中的任务2。
1预测2。
1。
1充分利用区域地质资料,研究地质灾害易发区的区域地质构造特征,初步预测并圈定进一步开展地质灾害调查的靶区;2.1.2在初步预测、圈定的靶区内,分析目标地质体的地层物性特征和发育规律,选用合理的方法技术对目标地质体进行扫面探测,了解目标地质体的赋存形态、规模、埋藏深度等特征,为资料解译提供必要的剖面、平面图件.2.1。
3结合区内已有的钻孔资料研究,对测区内的地质灾害危险性作出客观评估,并提出下一步工作部署或治理方案。
2。
2监测2.2。
1依据地质灾害已发区的地层物性特征和发育规律,选用物探方法和高精度的物探仪器,对灾害地质体及其周边地区实施探测或长期监测,获取真实数据;2。
2.2通过计算机的精确处理并输出可供地质解译的各种图件,分析地质灾害发生的背景和条件,综合其它地质资料,对灾害地质体的分布现状、灾害是否还会形成、延续甚至扩大的可能性作出迅速判断,并提出如何控制或防治的措施;对地质灾害发生区或常发区实施定期或长期监测。
3 物探方法应用的原则物探是基于物理学中的力、声、光、热、电、磁与核变等理论为基础,其方法应用是以目标地质体与周围介质的物性差异为前提,如电性、磁性、密度、波速、温度、放射性等,根据物性差异选择正确的方法与技术进行勘查,一般都可以获得较好效果。
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。
物探新方法、新技术
物探新⽅法、新技术第⼀章地震模拟技术地震模拟技术是指⽤物理模型和数学模型代替地下真实介质,⽤物理实验和数学计算模拟地震记录的形成过程,以得到理论地震记录的各种⽅法和技术。
物理模拟:物理模拟是⽤⼀些已知参数的介质做成⼀定⼏何形态的模型来模拟地下地质结构,采⽤超声波模拟地震波,专⽤换能器模拟震源和检波器,将野外地震勘探过程在实验室内重现,得到理论地震记录的⽅法和技术。
物理模拟的优点是与实际情况接近,真实性和可⽐性⾼;缺点是模型制作和改变参数均困难、成本较⾼。
合成地震记录制作合成地震记录的假设条件是:(1) 地下介质是⽔平层状的,⽆岩性横向变化,各层间密度变化不⼤,均可视为常数;(2) 地震⼦波以平⾯波形式垂直向下⼊射到界⾯,各层反射波的波形与⼦波波形相同,只是振幅和极性不同;(3) 所有波的转换、吸收、绕射等能量损失均不考虑。
制作合成地震记录的步骤是:(1) 获得反射系数反射系数曲线?)(t R 波阻抗曲线),(ρv z根据假设(1),可⽤速度曲线代替波阻抗曲线。
通常⽤声速测井资料即可,但某些地区⽆声速测井资料,也可利⽤电测井资料获得声速资料(法斯特公式)6/13)(102)(ρh h v ?= (1-1)(2) 地震⼦波的选择选⽤不同的⼦波来制作合成记录,与井旁的地震道⽐较,选择最接近的⼀个。
(3) 不考虑多次波及透射损失情况地震⼦波与地层反射系数的褶积为合成记录)()(*)(t s t t b =ξ (1-2)(4) 不考虑多次波,但考虑透射损失情况)()(*)(t s t t b =ξ (1-3)式中 )(t ξ——t 时刻并考虑以上各界⾯透射损失的等效反射系数。
例如第n 个界⾯的等效反射系数为)1()1)(1(212221ξξξξξ---=-- n n n n(5) 考虑多次波及透射损失情况)()(*)(t s t t b =ξ (1-4)式中 )(t ξ——t 时刻并考虑多次波与以上各界⾯透射损失的等效反射系数。
物探新方式新技术之九:地震相分析技术(SeismicFaciesAnalysis)
9 地震相分析技术绪论地震数据中包括着十分丰硕的信息,能够从中提取一系列地震属性,这些属性可用来测定地震数据的几何学、动力学、运动学或统计学特点,有助于揭露隐含的地下异样。
最近几年来,人们从地震数据中提取了愈来愈多的信息来进行常规的地震属性预测。
基于属性参数的地震相分析技术,不但可用于大尺度的沉积相研究,更适合于小尺度的沉积亚相、微相研究和储集层预测。
在进行地层岩性说明进程中,普遍采纳的波阻抗反演和地震属性技术的确起到了不小的作用,但随着煤矿开发对地层岩性的要求不断增加,这两种技术已经在某些程度上知足不了实际生产的需要,关于地震属性分析方式来讲,也已经意识到其本身要紧存在以下两方面缺点:(1) 所提取的属性不断增加,可是能够提供给用户进行处置说明的属性不多。
(2) 缺少适合的方式对多种属性进行说明,其地质意义不明确。
能够说,传统的地震属性丢失了两个大体信息,即地震信号的整体转变和这种转变的散布规律。
因此,很难给出井位处的地震信号转变的靠得住评估,也就很难进行靠得住的信息外推。
在钻井资料比较少、横向转变较快的情形下多解性较强,很难准确性预测。
波阻抗反演和地震属性技术均无法评判地震信号的整体转变程度。
可是,任何与地震波传播有关的物理参数转变都反映在地震道波形的转变中,能够利用样点值随时刻的转变来刻画和衡量地震道波形转变。
于是,基于波形的地震相分析技术便应运而生。
一样而言,地震相分析技术忠实于地震信息本身,弥补了井约束反演的缺点。
相较较而言,基于波形的地震相分析技术较基于属性的地震相分析技术有独特的优势。
基于属性的地震相分析技术利用某些对地质情形灵敏的属性划分出与沉积相对应的地震相,但前提是这些属性存在,且确实灵敏,而寻觅这些灵敏属性或属性组合往往比较困难和耗时;另外属性不能反映地震信号的整体转变,没有一个单一属性或几个属性的组合能够描述整个地震信号的非均匀性。
基于波形的地震相分析技术综合利用了地震波的频率、相位、速度、能量等各类信息,是基于地震信号整体不同的分类,克服了上述缺点,具有独特解决问题的能力。
《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。
地下空间勘查中的新兴技术研究
地下空间勘查中的新兴技术研究随着城市化进程的加速,城市土地资源日益紧张,地下空间的开发利用成为解决城市发展难题的重要途径。
地下空间勘查作为地下空间开发的前期工作,对于保障工程安全、提高开发效率具有重要意义。
近年来,随着科技的不断进步,一系列新兴技术在地下空间勘查中得到了广泛应用,为地下空间的开发利用提供了更精确、更高效的手段。
一、地质雷达技术地质雷达是一种利用高频电磁波探测地下介质分布的无损检测技术。
它通过发射高频电磁波,并接收地下介质反射回来的电磁波,从而获取地下结构和物质的信息。
地质雷达具有分辨率高、探测速度快、操作简便等优点,在地下空间勘查中得到了广泛应用。
在城市地下空间勘查中,地质雷达可以用于探测地下管线、地下空洞、地下障碍物等。
例如,在地铁隧道建设前,可以利用地质雷达对沿线进行勘查,提前发现地下管线和空洞,避免施工过程中发生事故。
此外,地质雷达还可以用于检测地下结构的完整性,如地下停车场、地下室等的混凝土结构是否存在裂缝、疏松等缺陷。
然而,地质雷达技术也存在一定的局限性。
例如,它对金属物体的探测效果较差,电磁波在地下传播过程中容易受到干扰,导致探测结果不准确。
因此,在实际应用中,需要结合其他勘查技术进行综合分析。
二、高密度电法技术高密度电法是一种基于电阻率差异的地球物理勘查方法。
它通过在地面上布置多个电极,测量不同电极之间的电阻值,从而推断地下介质的电阻率分布。
高密度电法具有测点密度高、数据量大、信息丰富等优点,可以有效地探测地下含水层、断层、岩溶等地质构造。
在地下空间勘查中,高密度电法可以用于探测地下水位、地下水流向、含水层厚度等水文地质参数。
这对于地下停车场、地下商场等地下工程的排水设计和防水处理具有重要意义。
此外,高密度电法还可以用于探测地下岩溶发育情况,为地下工程的选址和设计提供依据。
但是,高密度电法也存在一些不足之处。
例如,它的探测深度有限,对于深部地质构造的探测效果不佳。
而且,高密度电法的数据处理和解释较为复杂,需要专业的技术人员进行操作。
第三讲横波勘探讲解
一、基本原理
1.纵波、横涉及转换波旳特点 又有两种横波: 一种是在射线平面以内传播旳SH横波,
一、基本原理
1.纵波、横涉及转换波旳特点
另一种是垂直于射线平面旳SV横波。 这两种横波偶合在一起,所以横波具有极化性。
一、基本原理
1.纵波、横涉及转换波旳特点 (3)转换波:当存在一种半无限弹性介质旳分界
一、基本原理
横波双折射特点:
(a)EDA介质中弹性波地面地震统计模拟:
一、基本原理
横波双折射特点:
(b)EDA介质中弹性波VSP统计模拟 第一层是各向同性介质,第二层是各向异性介质, 第三层是各向同性介质.
一、基本原理
小结:横波特点
(1) 垂直面内极化旳SV波 在界面上有二次波型转换
(2) 水平面内极化旳SH波 在界面上没有波型转换,也称自生波。
(1)最小炮检距。因为转换波在近炮检距旳反射能 量较弱,一般以为偏移距(最小炮距)应该加大。但是 考虑到要接受纵波反射时,偏移距不宜过大,一般 仍采用纵波观察系统所设计旳偏移距。
二、横波旳野外观察
4. 观察系统
(2)最大炮检距。最大炮检距旳选用一般与目旳层 旳深度、目旳层旳转换波反射系数有关。因为转换 波在大入射角时才会有足够旳能量,所以,一般情 况下,最大炮检距要比纵波勘探旳最大炮检距大。
横波勘探
一、基本原理 二、资料采集 三、资料处理 四、资料应用 五、思索题参照答案
一、基本原理
1.纵波、横涉及转换波旳特点 (1)纵波:从地震波动力学中已知,地震波在弹
性介质中会产生两种波,一种是在介质中质点振动 方向与波旳传播方向一致旳纵波,
其传播速度
一、基本原理
地震采集基本技术及技巧
1、组合的方向特性
当n个检波器以间距为Δx沿直线等距串联排列时,其方向特性为
Φ (n, y ) =
sin( n ⋅ π ⋅ y ) n ⋅ sin( π ⋅ y ) Δt Δx Δx y = = = T v aT λa
式中, n为检波器个数,单位为个; Δx为检波器组合间距,单位为米 (m); Δt为相邻两个检波器接收到同一地震波的时差,单位为秒(s); T 为地震波的周期,单位为秒(s); va为地震波沿组合基线的视速度,单位为 米/秒(m/s); λa为地震波沿组合基线的视波长,单位为米(m)。 当y=0时,Φ(n,y)=1,是最大值。即振动到达相邻检波器的时差Δt=0时 ,组合后总振动的幅度得到最大加强,等于单个检波器接收到的振动的n倍, 因而通过检波器组合的作用能使这种反射得到加强。对于某些干扰,如面波 ,由于它沿水平方向传播,当它的传播方向与组合基线平行时,到达相邻检 波器的时差Δt较大,组合后其总振动的幅度没有最大增强,相对就受到了压 制。 在选择组合检波参数时,要使有效波落在通过带(0,1/2n)内,干扰波 落在压制带(1/n,n-1/n)内,其组合效果最好。
x≥v
t0 4 f dom k v
式中:kv为速度分析精度,一般取6%; x为最大炮检距,单位为米(m); t0为反射目的层双程旅行时,单位为秒(s); v为反射目的层之上覆地层均方根速度,单位为米/秒(m/s); fdom为反射目的层的优势频率,单位为赫兹(Hz)。
5、不同的勘探对最大炮检距的要求
AVO特征-临界角
1 .0 0 .8
Rp p Rs p
P
S
P
Reflection Coefficients
0 .6
0 .4
0 .2
微动技术在工程地质勘查中的应用
微动技术在工程地质勘查中的应用摘要:地质雷达、浅震、高密度、瞬变等常规物探技术在浅部勘探中应用良好,却难以满足中深部勘探的需求。
而可控源音频大地电磁法、地震、磁法、重力等为深部勘探中常用的手段,也存在一些缺陷,例如电磁法存在电磁干扰、重力在深部不能满足高精度探测需求、地震需要强大震源危险且成本高昂等等,所以新的物探手段——微动勘探技术,成了目前地勘行业研究、应用的热点。
微动勘探技术采集天然源信号,不受电磁干扰、绿色环保,分辨率高、探测范围大、经济高效,在城镇等人口密集区有着传统物探手段不可比拟的优势。
本文以当地地质环境数据为基础,详细阐述了微动技术在地质勘查中的运用。
关键词:微动技术;工程;地质勘查引言“微动勘探技术”也称为“天然源面波勘探技术”,是一项较新的地球物理勘探新技术,虽名称不同,但本质相同。
在地球表面,无论何时何地都存在一种天然的微弱振动,如自然现象和人类活动,这是一种由体波和面波组成的复杂振动,面波的能量占信号总能量的70%以上,振动信号的振幅和形态随时空变化而发生变化,但在一定时空范围内具有统计稳定性,可用时间和空间上的平稳随机过程描述,这些振动信号为微动提供了震源。
微动勘探无需人工震源,具有精度高、抗干扰能力强、操作简单、实施速度快、经济、环保等特点,近年来逐步应用于矿产勘查、地下空间勘察、灾害勘察、工程勘察及工程检测等领域。
但到目前为止,关于微动勘探技术在工程地质勘察领域系统研究及推广应用仍较少,前人研究大都较为零散和单一,未形成完整的方法体系。
1微动探测勘察利用微动探测技术进行煤矿采空区的勘察,使用仪器为GT-MST微动测试仪。
GT-MST微动测试仪的标准配置具体为:10台GT-MST基站,含电源适配器、网线等;10只检波器,频率可选;Lora天线、GPS天线、WiFi天线;1个U盘,含采集软件;1台笔记本电脑;1台工业AP;1套处理软件。
该微动测试仪采用无线节点式基站,可据勘察需求拓展基站数量;具备高精度外置GPS,记录子基站点位,一键生成平面位置分布图;具备本地对时、GPS对时2种时间同步模式;具备24位高性能AD,可实现各通道同步采样;可以无线操控,界面友好,设备轻便,仪器功耗低,连续工作时间大于12h;可以实现工业级AP通信,户外可满足半径100m无线传输;可选配单分量或三分量微动检波器;具有离线数据存储模式,可满足连续12h的数据存储。
主动源和被动源面波浅勘方法综述
主动源和被动源面波浅勘方法综述一、本文概述《主动源和被动源面波浅勘方法综述》一文旨在系统性地阐述与对比两种广泛应用在地球物理勘探中的面波探测技术——主动源面波法与被动源面波法。
该综述旨在为地质工程师、地球物理学家以及相关领域的科研人员提供一个全面理解这两种方法基本原理、适用条件、技术优势与局限性的平台,以便在实际工程勘察与科研项目中做出更为科学、合理的选择。
文章首先从理论层面解析主动源面波法与被动源面波法的核心概念。
主动源面波法,顾名思义,依赖于人工激发的地震信号作为探测手段,通常采用可控震源如气爆、锤击或振动台等设备产生低频地震波,这些波在地表传播过程中激发面波,通过接收并分析回传的面波信号来获取地下介质的剪切波速度结构信息。
而被动源面波法则是利用自然存在的微振动或背景噪声(如风、海浪、交通振动等)作为激发源,通过高灵敏度的地震仪记录这些振动在地表产生的面波,并运用相应的信号处理技术提取有用信息,同样用于反演地下介质的力学特性。
本文将详细探讨两种面波方法的应用场景与适用条件。
主动源面波法由于其可控性强、数据信噪比高,尤其适用于地质构造复杂、需要较高分辨率探测的地区,如城市地下空间探测、矿山地质勘查、大型工程场地评估等。
相比之下,被动源面波法以其无需人工激发、无干扰、连续监测的特点,在环境敏感区域、不宜进行人工震源操作的场所(如历史建筑附近、城市中心等)以及长期监测项目(如地壳稳定性监测、地震预警研究等)中展现出独特优势。
文中还将深入剖析两种方法的技术细节,包括数据采集策略、信号处理流程、面波频散曲线的提取与反演算法等。
针对主动源面波法,将讨论震源类型选择、激发参数优化、接收阵列设计以及多分量数据的联合处理等问题对于被动源面波法,则会关注噪声源特性分析、长时序数据的去噪与平均化处理、基于互相关函数或小波分析的面波提取技术等。
本文还将对两种方法的实际应用效果进行对比,通过列举典型工程案例,展示它们在解决特定地质问题时的效能差异与互补性。
地震勘探新方法新技术
20
20
40
2.6m/ms 2.55m/ms 2.5m/ms
40
2.6m/ms 2.55m/ms 2.5m/ms
60
2.45m/ms 2.4m/ms
60
2.45m/ms 2.4m/ms
深 度 方 向 (m)
80
2.35m/ms 2.3m/ms 2.25m/ms
100
2.2m/ms 2.15m/ms
120
250
250
真实速度模型
反演的速度剖面
数学模型模拟与成像分析
模型七
这是一个由八种具有不同速度的 介质组成的复杂模型,在深度7380m处有一低速薄层,在深度120140m之间有一个高速透镜体,在 156m附近有一高速断层。观测系 统参数为:井间距100m,激发井 水平方向坐标1m,接收井水平方 向坐标101m,起始炮点深度1m, 炮点间距1m,共201炮,每炮共有 201个接收点,起始接收点深度1m ,接收点间距1m。
VSP应用
识别地面地震记录上的多次波 ,研究多次 波产生的层位和传播的过程。 利用 VSP 改善地面地震记录反褶积的效果 , 提高分辨率。 识别地震反射层的地质层位。 研究井孔附近的地层构造细节。 研究井周围的地震岩性变化。 在开发中 , 利用 VSP 进行综合测井—地震 标定。
VSP应用
利用 VSP 中的纵波和横波得到地层岩性参 数 , 如纵波和横波振幅比、泊松比 , 用这些 参数在有利地区划分岩性和不同的岩相带 , 估算孔隙度 , 评价储层含油特性等。 用井内管波探测地层裂缝。 时延 VSP 直接用于油气开发。 三维 VSP 和各向异性 VSP 的研究成果有 可能近期在生产上使用。
深 度 方 向 (m)
物探新技术—微动探测技术介绍
物探新技术—微动探测技术介绍[摘要]微动探测技术是中国科学院地质与地球物理研究所副研究员徐佩芬博士等近年来在传统微动测深的基础上研究发展的一种探测新技术,并率先应用于国内多个勘探领域。
该方法是利用拾震器在地表接收各个方向的来波,通过空间自相关法提取其瑞雷面波频散曲线,经反演获取S波速度结构的地球物理探测方法。
该方法不受电磁及噪声干扰影响,探测深度大,虽然当前仍存在一定的局限,但其显示的优越性表明该技术是一种很有前景的新技术。
[关键词]微动探测;瑞雷面波;反演;地层波速结构;测深2012年1月,在《国际地球物理期刊》第188卷第1期115–122页上,发表了由中国科学院地质与地球物理研究所副研究员徐佩芬博士等撰写的一篇《利用微动排列分析方法测量隐伏地热断层》的论文,该文例举了用微动探测方法在江苏吴江地热井位选址上的成功应用。
实测结果表明,隐伏断裂破碎带在微动视S波速度剖面上有明显的低速异常显示(见图1)[1]。
这一方法为探测深部隐伏地热构造开拓了一条新的技术途径,也为金属矿产探测、煤矿陷落柱及采空区探测、工程地质勘察(铁路、地铁、城市地质调查)等多个领域提供了一种新技术。
1.微动探测方法的由来地球表面无论何时何地都存在一种天然的微弱震动,被称为“微动”。
微动探测方法图1 江苏吴江地热井位选址微动视S波速度剖(TheMicrotremorSurveyMethod,简称MSM)是从圆形台阵采集的地面微动信号中通过空间自相关法提取其瑞雷面波频散曲线,经反演获取台阵下方S波速度结构的地球物理探测方法。
该方法曾广泛应用于地震构造探测及场地稳定性评价等方面,应用领域很有限。
徐佩芬等近年来在传统微动测深的基础上研究发展了微动剖面探测技术,并率先应用于国内多个勘探领域,是对传统微动探测方法的继承与创新。
基于台阵技术的微动理论早年由美国地球物理学家Aki(1957)和Capon(1969)提出[2]。
2.工作原理和方法技术2.1工作原理微动测深的物理前提是基于不同时代沉积地层之间存在的波速差异。
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2
2
2
动剪切模量
Gm Vs
2
动体变模量
4 2 K m (V p Vs ) 3
2
动泊松比
V p 2Vs
2
2
2 2
2(V p Vs )
上式中如果模量单位为国际单位MPa ,则:ρ 为质量密度, ρ=γ/g ( γ为容重、g为重力加速度)。
2. 岩石的状态函数、物性指标和地震参数的关系
(1)岩石的速度与密度
渤海地区地层密度与速度的关系(陈继松,1982):
新生界地层密度:ρ =1.66+0.181Vp 中生界地层密度:ρ =1.85+0.156Vp
在沉积岩中波速与岩石密度的关系(北美):
(2)岩石的速度与孔隙度
1 (1 ) V Vm Vf
(3)岩石的速度与含水量
须具有明显的方向性,并在记录中应尽量使纵波和其他干
扰波的能量减少,而使横波的能量增强。
震源产生的波形取决于震源力的对称性及边界条件。 全无对称性的力可以产生三种波:P波、SH波、SV波;柱 对称------单一垂直振动可产生P波和SV波;旋转振动及水 平冲力可产生SH波。
目前在地面或钻孔中进行横波观测时,一般可分为炸 药震源及非炸药震源。
黄河上游公伯峡水电站花岗岩:
Es 43.06e E0 8.4e
1.34710 3 Vp
3.02910 3 Vs
9.7710 4 Vp
黄河上游李家峡水电站前震旦片岩:
Es 196.48e E0 25.85e
1.2410 3 Vp
黄河流域和金沙江流域综合(R=0.9):
lg Es 3.3964lg V p 8.2588 lg E0 3.7486lg V p 9.8142
单轴抗压强度的估算:
p V p
3
P单轴抗压强度;α 为常数
极限抗压强度的估算:
cs
V p (1 2 )
2
2C (1 )
2
Vs cs C
式中:Vp、Vs单位(cm/s);ρ 密度(g/cm3);σ
cs单位(10 -1pa);σ
泊松比
常数C的选定:
(6)岩体质量参数与速度的关系
S2
H 2 H1 V1, 2 t 2 t1
跨孔法直接计算
L V t
激 发 锤
L
检 波 器
测试结果
3.横波的识别 在横波勘探中。尽管采用了横波激发震源,
但地震记录中不可避免地还存在着纵波和其它
干扰波。怎样从横波地震记录中识别横波或者
说怎样从中区分出纵波和横波,一般可从以下
几个特征来进行识别。
上安装一个小球,当放开弹簧时,弹簧的恢复力就带动滚动的铁球
冲击木板,以此作为震源。这种方法的冲击力可达敲板法的10倍, 而且波形记录的重现性比较好,探测深度和范围比敲板法大。
(3)跨孔锤法
这是在钻孔内进行横波激发 的一种方式。其原理是将一种特 殊的机械震源装置-----跨孔锤置
入钻孔之后,再用液压的办法使
Es 0.35E
1.141 m
Es(102Mpa)
Em(103Mpa)
中科院地质所采用:
Es 0.25E Es 0.25E
1.3 m 1.7 m 2.0
适合完整岩石或岩体
适合裂隙发育和破碎岩体 适合破碎充水的岩体
Es 0.25E m
动静转换经验公式有地域性和岩性差别,实际工作 中最好自己建立。(以下为我们自己建立的关系)
如果不含水地层的Vp<1500m/s,则含水后对
Vp的影响较大,此时应充分考虑剪切波Vs值。
V pw
式中:Vpw为湿岩样p波速;Vpo为干岩样p波速 w岩石湿度;α 为经验常数(砂岩0.0379)
Vp0 1 w
(4)岩石的速度与孔隙中含泥量的关系
针对砂岩所做的回归方程:
Vp 5.59 6.93 2.18C Vs 3.52 4.91 1.89C
(5)岩石的速度与抗压强度的关系
Ⅲ类指标(地震参数)与Ⅰ类(岩石状态)和Ⅱ类
指标(物性参数)有着密切的相关关系,同时,这三类 指标相互间也有相关关系。 当岩石和岩土体的状态发生变化时,岩石的工程地 质性质和地震参数会发生变化,也就是说,描述岩石特 性的全部指标,以及岩体内弹性波传播的地震参数是相 互联系的。这样,可以用某种方法确定任何两种指标的 关系式(经验公式),根据一种比较容易测定的指标, 估算另一种在岩石天然产状条件下难以测定的指标。
通常采用如下一些参数:
Ⅰ类指标(状态参数) n:孔隙度; nf:裂缝和裂隙度; Mn:孔隙和裂缝充填物的种类(空气、水、亚粘土等) σ:应力状态,即作用于岩体内的应力值; w:湿度(充水量)。 上述指标归为Ⅰ类指标。直接测量这些指标难度是很大
的,有很多需要在实验室中完成,这样又会破坏岩石和岩土
体的天然状态,而且试件的数量是有限的,因此,不能展现 其空间变化状态。
其中的液压紧锁板伸向井壁,将 跨孔锤固定在钻孔的某一深度上
再用小绞车把锤拉起或下落。从
而产生锤击激发的效果。锤击的 方向可以向上或向下.以产生两
个相位相反的横波,以便于识别
2. 横波的接收
横波测量分地表和钻孔中两种方式。地表接收时,检波器最 灵敏的方向应与测线方向垂直,与敲击方向一致;钻孔中测量横 波可分为单孔法和跨孔法两类,简称PS测孔(井)。
(土)体的物理力学性质,包括建筑物构件的物理力学性
质,检测这些性质,为各种工程设计和质量检测提供依据。 工程地质研究的是岩石的状态和力学性质。所谓岩石 状态,是指岩石风化度、孔隙度、裂隙度、作用于岩体内 的应力值、湿度或充水量,以及孔隙和裂缝填充物的成分 和数量;岩石的力学性质包括动、静力学性质。 这些决定岩石物理力学性质的各种因素可以定量表示。
完整性系数Kw 裂隙系数Ls
Kw=(Vp体/Vp石)2
Ls
V p石 - Vp体 V p石
V p新
2
2
2
风化系数
V p新 V p风
各向异性系数
r V V //
1 A1 ln x2 x1 A2
衰减系数
岩体质量分级
按现行标准(GB50218-94)
分级 Kw Es(Mpa) σ Ls Ⅰ >0.75 >33 <0.2 <0.25 Ⅱ 0.75~0.55 33~20 0.2~0.25 0.25~0.50 Ⅲ Ⅳ Ⅴ <0.15 <1.3 >0.35 >0.80
层进行更详细的分层,利用横波速度可以划分岩体
并对岩体进行稳定性评价,以及测定岩土力学参数。
一、波速测试方法
1. 横波的激发
由于横波的振动方向与波的传播方向是垂直的,因 此,激发和接收方式的选择就波器最大灵敏方向和波的振动方向相一致。
由于横波的速度总是小于纵波,所以横波总是在纵波到达 之后到达。为了便于接收和识别横波,横波震源的振动必
了解地基及建筑物的振动特性,为抗震防震提供重要参数 的常时微动技术等等。
第一节
纵、横波速测试技术及应用
完整的地震勘探应当是包括纵波和横波的多波勘探 因为横波的激发、接收和识别在技术上要复杂得多,
所以地震勘探中所利用的主要是纵波,对横波的利
用比较少。
横波研究和应用有重要的意义:
工程地质勘察中,横波探测可以对第四系覆盖
勘探方式的变化导出了一些新的勘探方法,由单纯接收纵
波扩展为接收横波和面波,形成了横波勘探和面波勘探; 其次,由于不断地从其他学科吸收最新的技术、方法,从 而使勘查技术发生了巨大的变化,其中在反演中借鉴医学 CT技术出现的地震层析技术最具代表性;此外,根据工
程建设的特殊需要发展了一些相应的新方法技术,比如欲
Ⅱ类指标(物性参数)
岩石的物理性质也是工程地质关心的指标,如密度、
静弹性模量、变形模量、泊松比、压缩强度极限和内聚力。 这些指标归统为Ⅱ类指标,可以表示为: ρ:密度; Es:静弹性模量;
Eo:变形模量;
σ :泊松系数; Rc:压缩强度极限;
C:内聚力。
Ⅲ类指标(动力学参数) 岩石的动力学(地震)参数,是通过地震方法可以在 原位测量的天然状态下的参数,包括纵波传播速度、横波 传播速度、地面瑞利面波传播速度、动弹性模量、动态泊 松比、纵波与横波的吸收系数等,它们可表示为: Vp:纵波传播速度; Vs:横波传播速度; VR:瑞利面波传播速度; Em:动弹性模量; σ :动态泊松系数; α p、α s:纵波与横波的吸收系数。 这类指标为岩石的Ⅲ类指标。
0.55~0.35 0.35~0.15 20~6 0.25~0.3 6~1.3 0.3~0.35
0.50~0.65 0.65~0.80
风化程度 β
新鲜 <0.1
微风化
弱风化
强风化
全风化
0.1~0.25 0.25~0.5 0.5~0.75 >0.75
(7) 岩石(体)动参数与静参数的关系
回归的经验公式:
需要注意的是,天然状态下,岩体的一些工程地质 指标和地震参数的变化不是单一对应的。如在岩石应力
状态变化的同时,岩石裂隙度或裂缝充填物的成分和数
量均可能发生变化;另一方面,岩石中纵波传播速度的 变化有可能与岩石物性、孔隙充填物性质等多种因素有 关,对付这种多解性的办法是采用多参数求解,如纵波 和横波传播速度的同时测定和反演,甚至于利用非地震
(二)弹性波速在土体方面的应用
弹性波在土体介质评价中的应用主要偏重于横波速度Vs 值。对于建筑场地勘察中有以下六个方面的应用:
按波速值对地基土分层;
提出各类地基土的波速范围值; 计算各类地基土的动力学参数; 对波速较低的软弱层(饱和粉质粘土、粉细砂地层)