第1篇地震折射波法详解
地震折射法
高分辨率折射地震数据的采集和解释Robert nkston 原著张秋光节译摘要本文的目的是对应用p波或s波的地面折射地震法作一总的考察。
应用折射地震法研究浅层目标物的历史可以追溯到50年代早期至1980年。
1980年以后,由于应用多道信号增强地震仪收集数据以及应用微机按广义互换法(Generalised Reciprocal Mechod,简写为GRM)软件解释数据,已经可能做到对地下作详细的勘测。
借助现代技术,在野外工作和数据处理方面均可实现高水平的质量监控。
论述了同时获得p波和s波的波速对工程应用的重要意义。
为了更好地分辨地下物质的类型(特别是含有地下水时),同时记录p波和s波可能是值得重视的下一个重要步骤,虽然目前的常规实践主要是测p波。
对产生p波和s波能量的方法作了比较。
进行s波测量时需要:(1)特别注意震源的设计;(2)在地震仪或计算机中进行额外的数据处理,以便从兼含p波和s波能量的信号中提取s波信息。
给出了二层、多层水平界面以及倾斜界面情况的旅行时方程。
这些方程在许多教科书中都可以找到,之所以重复给出,其目的在于指明有关折射测量的许多简单处理解释方法并不适当。
简单模型的旅行时方程还可用以说明构制连续正、反剖面曲线的外延技术(phantoning technique),这种构制工作要求野外记录有一定程度的重复覆盖。
截距时间法(Intercept Time Method,简记为ITM)是一种曾经使用了多年的解释方法。
但是,此法只适用于折射界面为平面且无横向速度变化的情况,这在实际中是罕见的。
为ITM 准备数据的野外工作方法是在排列的两端各放炮一次。
一般地说,这种现在已经过时的方法会给解释工作留下不确定的因素;当采集的数据足够充分时,才能消除其中许多不确定性。
GRM是一种较ITM更为完善的解释方法。
它先用外延技术获得正、反方向的连续时距曲线,然后利用这些曲线求出速度分析函数和时--深函数。
1.5地震折射波法
由于基岩面是一个良好的折射面且起伏不大,地震地质条件较好。由图中明显看 出,测线中部基岩隆起,右侧有深槽,后经钻孔和全线施工开挖证明,精度较好。
应用实例介绍4:探测构造破碎带
图为某水库选择坝址进行浅层折射勘探的一个实例。
由于构造破碎带内的物质胶结较松散,波速低,因此,地质上的破碎带往往 都是地震上的低速带。
t1 t O1 ABD t 2 t O2 ECD界 面 示 意 图
如何构制(x)曲线?
由t0(x)及(x)的 表达式得:
t0(x)=t1 +t2 -T=t1 -△t (x)= t 1 – t 2+T= t1 + △t
折射波法资料处理解释系统流程框图
折射波时距曲线的绘制
要进行定量解释,必须先绘制时距曲线。
时距曲线的检查
(1)互换时间的相等性 (2)时距曲线的平行性 (3)动力学标志
如图 (a)所示。 如图 (b)所示。
根据振幅、频率及波形的变化是判断一个新波到达的重要判据。
5.2.2.1 常见地质构造现象的时距曲线 1.透镜体和尖灭层的折射波时距曲线
低速带会使波传播在时间上产生滞后,且使能量衰减、频率变低。因此,可 据记录上折射波能量的衰减及频率的变化情况与时距曲线上波速特征来判断破碎 带的存在和位置。
由图中可见:测线中段桩号4570m范围内的基岩波速(2000m/s) 与两侧的基岩波速(4000m/s)有 明显差异,此范围的低速异常与 波形记录上桩号70m附近有效波 振幅的明显衰减一致,因而推断 出这一段为构造破碎带的位置。
②道和道距:折射波法勘探中一般采用单个检波器作为一道 接收,而不搞组合检波,其主要原因就是它不需要考虑压制 面波干扰问题,因为目前所考虑的折射波仅仅只是首波,即 是最先到达的波。
地球物理勘探 1-4地震波的反射、透射和折射
r
r
▪ 式中正负号的确定方法为:r 的x分量沿x轴增大为正,反之为负;
▪
r 的z分量沿z轴增大为正,反之为负.
▪ 根据P波和s波的质点振动特性,可得5个位移矢量各自在x,z方向得 位移分量u和w为(见书图1-12 和(1.4-5)式)
▪ 将位移分量代入位移边界条件:(见书(1.4-6)式)
▪ 及应力边界条件: (见书(1.4-7)式)
Q
V2 T
e
T f
:入射角(入射线和界面法线的夹角)
:反射角(反射线和界面法线的夹角) 1
:透射角(透射线和界面法线的夹角)
2
4.1 平面波的反射和透射
▪ 从图中可看出: AS BQ V1 T,
▪
ABQ ASQ 90
▪
共边 AQ
▪ 可证明:
• 另一类是一定的密度比和速度比条件下,反射系数 与入射角的关系。(见书P24)
21
22
4.4 地震面波
一、面波的分类
在三维空间中,凡是能量向整个空间中传播的波,都称为 体波。例如在弹性分界面上形成的反射、折射、透射波,它 们随着时间的增加,在整个弹性空间的介质内传播。
能量只分配在弹性界面附近的波称为面波( 在Z方向振 幅呈指数衰减)。常见的面波有三类:
12
4.2 在弹性分界面上波的转换,
能量分配,法向入射和倾斜入射
4.2.5 倾斜入射、折射波的形成
1、 非法向入射的情况(称为倾斜入射)。
设 有
Vp,i1,入Vp射,i 角和透射角分别为 和 ,根 据斯 奈尔定律,
sin VP,i sin
VP,i1
总能找到一个入射角 i,pp使
最新27.折射波法和反射波法PPT课件
三、地震勘探数据的采集
• 地震勘探野外采集工作由现场踏勘、施工 设计、试验工作及正式生产等各阶段所组 成,需由测量、钻井、激发、接收、解释 等多工种密切配合进行。
• 野外采集工作的关键是地震采集仪器和野 外工作方法。地震采集仪器包括地震检波 器及记录仪,野外工作方法目前则广泛应 用多次覆盖方法,并采用组合激发、接收 技术。
• 地震数据除记录于磁带、磁盘外,还可以进行照 相显示或静电显示。显示方式除波形外,还有变 面积显示、变密度显示以及波形加变面积或变密 度显示等方式,如图5–9所示。
图 5–9 地震数据的显示方式
(三) 、地震勘探野外观测系统
• 地震勘探数据野外采集有多种方式,采用哪种方式,由地 质任务、干扰波与有效波的特点、地表施工条件等因素所 决定。进行地震勘探工作时一般是在探区内布设多条测线 进行观测。测线与测线间的相对位置由探区地质构造特征 及勘探任务决定,
1.反射波法观测系统
• 1)、简单连续观测系统:简单连续观测 系统如图5–11所示。沿测线布
设o 1、o 2 、o 3 、 o 4 、o 5 等激发点, o 1 点
激发时,在 o1o 2 地段接收,可观测 A1 A2
界面段的反射波, o 2 激发,接收地段仍
是 o 2 o1 ,可观测到 A2 A3 界面段的反射 波。然后移动排列在 o 2 o3 地段观测,分 别在 o 2 、 o 3 处激发,可勘探 A3 A4
2、地震勘探数字记录系统
• 地震勘探数字记录系统由前置放大器、模 拟滤波器、多路采样开关、增益控制放大 器、模数转换器、格式编排器、磁带机和 回放系统组成。其方框图如图5–8所示。
图 5–8 数字地震仪框图
• 数字地震仪的发展趋势是向更精密、更迅速的增 益控制和更大的总体动态范围发展。为便于三维 数据采集,提高分辨率和更好地压制噪声,20世 纪80年代初,出现了多达几百到一千道的地震勘 探记录系统。这样的系统使用现有的检波器电缆 是很困难的,因而开始使用遥测系统。遥测系统 沿着排列安放许多数字化单元。在陆地勘探中, 数字化单元有时用无线电将信号传送到记录仪, 全部操作由计算机控制。近年来,出现了地震勘 探用的光缆,它不仅可以传输高密度的数据,而 且不受电干扰。
地震折射波法课件
折射波的解析方法
波动方程建立
波速结构反演
基于波动理论,建立折射波的波动方 程,描述波在地下介质中的传播规律 。
利用折射波的传播特征,反演地下介 质的波速结构,为地质解释提供依据 。
波场分离
将复杂的地震波场分离为折射波分量 和其他分量,以便单独研究折射波的 传播特征。
折射波的解释技术
波形分析
对折射波的波形进行详细分析, 提取关键参数,如初至时间、振
地震折射波法可用于研究 地球内部结构和地球动力 学过程。
资源勘探
地震折射波法可用于石油 、天然气和矿产资源勘探 ,确定地下资源的分布和 储量。
工程地质勘查
地震折射波法可用于工程 地质勘查,评估地质灾害 风险和地下工程稳定性。
02
折射波的形成与传播
折射波的形成
折射波的形成
当地震波在地下介质中传播时, 如果遇到不同介质的分界面,波 的传播方向会发生改变,形成折
折射波法的缺点
对地表条件要求高
折射波法需要地表平坦、无障碍物,限制了其应用范围。
对地下介质变化敏感
折射波法对地下介质的均匀性要求较高,介质变化可能导致结果 失真。
数据处理复杂
折射波法的数据处理较为复杂,需要专业的技术人员进行解释和 分析。
折射波法的发展趋势与展望
技术改进
01
随着科技的发展,折射波法将不断改进,提高分辨率和穿透能
力。
数据处理自动化
02
未来将发展更高效的数据处理方法,实现折射波法的自动化解
释。
多方法综合应用
03
将折射波法与其他地球物理方法结合使用,提பைடு நூலகம்探测精度和可
靠性。
THANKS
感谢观看
地震折射波法
在工程地震勘探中, 在工程地震勘探中 ,地震折射波法是一种 简便经济的勘探方法, 简便经济的勘探方法,在精度要求不高的情况 它可为工程地质提供浅层地层起伏变化和 下,它可 为工程地质提供浅层地层起伏变化和 速度横向变化资料以及潜水面的变化资料等 速度横向变化资料以及潜水面的变化资料等, 还可为反射波法勘探提供用于静校正的表层速 还可为反射波法勘探提供用于静校正的表层速 度和低速带起伏变化资料。 度和低速带起伏变化资料。 有关折射波的形成 及正演时距曲线的特征等问题已在本篇的第一 和第二章中讨论过了,在此, 和第二章中讨论过了,在此 ,仅就资料的采集 和处理解释问题进行论述。 和处理解释问题进行论述。
1 L′ = VP t ′ 2
(1.8.2)
(1.8.5)
对于一完整摩擦桩, 对于一完整摩擦桩 , 其桩底反射的相位与入射 波或激振信号的相位是相反的。 波或激振信号的相位是相反的。 1)摩擦桩 ) 在计算承载力时, 采用较大的力锤击桩边土 自 ( 在计算承载力时, 由落锤) ,迫使桩土体系共同振动 由落锤) 迫使桩土体系共同振动 ,
8.2.1 方法原理
1.桩体缺陷检测 . 在桩顶部竖直向下施加一瞬间力F, 在桩顶部竖直向下施加一瞬间力 ,并在震 源点附近接收时, 源点附近接收时,其断裂面和桩底面上将产生 反射和透射的P波 由于为近法线入射, 反射和透射的 波。由于为近法线入射,转换 横波可不考虑。 横波可不考虑。
VP = 2L / t
8.2 锤击法
锤击法是一种瞬态动测法。 锤击法是一种瞬态动测法。嵌入土中的桩 瞬态动测法 基相当于一根在阻尼介质中上端自由而下端弹 性连结的弹性杆。 性连结的弹性杆。当在桩顶或桩侧施加瞬间外 力F时,桩体内相邻质点间的应力发生变化, 时 桩体内相邻质点间的应力发生变化, 引起应变的传递,产生弹性波。 引起应变的传递,产生弹性波。 可定量确定出桩体的质量以及估算出承载力 的大小。 的大小。
折射波
二、折射波法的观测系统
(3)地震仪滤波器的选择
工程地震仪中,大部分都装有较完善的滤波系 统。例如,声波的主频段一般大于100Hz。而折 射波的主频段为40Hz,比声波低,可以用低通 滤波装置来压制声波。工业电通过电磁感应影响 地震记录,所以接收点应尽量避开干扰源,并利 用仪器的滤波器压制工业电的干扰。
对于一个特定的工作地区,是否需要使用滤波 器或使用什么频率段的滤波器,要通过试验来确 定。
3、追逐时距曲线观测系统 是在剖面上测得一段时距曲线S1之后,将激发点沿
剖面移动一定的距离再进行激发观测得到另一段时距 曲线S2,这种互相对应的时距曲线就称为‘‘追逐’ 时距曲线。如图所示。
追逐时距曲线观测系统还可以了解折射界面有无横 向速度变化。如图所示,水平三层大地与有覆盖层 的直立接触面上的简单观测系统的时距曲线形态相 似,无法仅根据单支时距曲线判断地下的地层结构。
在浅层工程地震中一般采用2-5m的 道间距.12-24道地震仪接收。
3、激发点位置及间距
折射波的接受地段必须在盲区 范围之外,但盲区范围随折射界面 的深度、倾斜情况以及临界角的大 小而变化。因此,要根据试验工作 设计激发点位置及激发点距离。
二层构造时情况比较简单,偏移距小于盲 区,设计的排列应能够接收到直达波和折射 波。激发点的间距应能够连续探测目的折射 界面。
在此,仅就资料的采集和处理 解释问题进行论述。
第一节 野外工作方法
工程与环境物探_第1.3节_工程地震勘察_折射波法
OM 2h1 tan c 2 1500 tan 41.81 2683.3m
O M
P
C C
A
P
v1=2000m/s h1=1500m P v2 =3000m/s
(华东)
2 P / 2
二层水平模型折射波的时距方程
0 1 1000 2000 3000 4000 5000 6000
t (0)
1.0
2h0 cos c v1
①上、下倾方向的斜 率不同,分别为:
sin(c ) k v1 ) ②上、下倾方向的盲 区“半径”不同; ③交叉时间相同。
2h cos c x sin(c ) t1 ( x) 0 v1 v1
1.5
2.0
t2 ( x)
2 P / 2
B
(华东)
初至区的意义
• 由于各层波速差异使得各层折射波时距曲线的斜率也 不同,会出现多个界面的折射波相互干涉的情况。 • 浅层折射波不一定总表现为初至,而深层折射波也不 一定永远在续至区,有时也可能某些深层折射波为初 至,而浅层折射进入续至区。 • 由于记录上只有初至波是在平静的背景上出现的,能 够较准确、清楚地判断其时间,所以在进行折射波工 作的时候,检波器应该布臵在与勘探目的层相对应的 折射波的初至区内,以提高工作质量。采集工作前应 先做实验,确定勘探目的层的最佳接收地段。
1.5
2
2.5
3
O P
M
G v1=2000m/s h1=1500m B P v2 =3000m/s
在盲区范围内有反射波, 无折射波; 在盲区半径点上,折射 路径等同于反射路径, 传播路程(时间)相同, 出射角(视速度)相同, 两曲线相切; 在盲区半径以外,折射 波旅行时间小于反射波 时间,折射波先到。
折射波
二、折射波法的观测系统
一、测线的设计和道间距、激发点 的选择 1、测线设计
折射波法一般用于解决基岩面深 度、地层厚度等地质问题,测线的 布置根据工作任务、探测对象、地 质构造和地形等条件来确定的。
一般可按下列原则布置测线: (1)测线力求为直线,尽量垂直岩层或构 造的走向,便于最大限度地控制构造形态, 以利于资料的整理与分析; (2)测线要尽可能与其他物探测线或钻探 的勘探线一致,便于结合地质资料进行分 析解释; (3)测线要均匀地分布在全测区,以利于 资料的对比与综合分析。 (4)当地层倾角较大时,应注意改变测线 方向,避免盲区过大或接收不到折射波。
采用非纵剖面法,原则上可以对所观测的时距曲线进 行定量处理,画出折射界面的形态,以及确定界面速度。 但其绘图的精度要比处理完整的纵剖面系统所达到的精 度低。
利用折射法研究盐丘、 陡构造及断层等特殊 地质体时,多采用非 纵测线观测系统。图 所示的观测系统是扇 形排列,它是非纵测 线观测系统的一种, 多用于盐丘勘探,因 为盐丘的波速高于围 岩,凡经过盐丘的折 射波到达地面观测点 的正常时间都比没有 经过盐丘的折射波要 早,即超前,根据重 叠的扇形排列观测系 统发现的超前,可以 圈出高速波的地质体。
折射波的特殊性决定了折射波观 测系统与反射波观测系统截然不同。 1、相遇观测系统 2、追逐观测系统 3、非纵测线观测系统
1.单支时距曲线现测系统 这种观测系统一般用于探测地质情况简单规则平缓
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)。
地震折射波运动学
x m 2h0 tg c 2h0 tm V1 cos c
可知,产生折射波的界面 埋藏越深,盲区越大。在 M1点反射波和折射波时距 曲线相切。请自行验证之
第四节 地震折射波运动学
通过以上讨论我们看到:折射波与反射波相比,其主要 差别在于:(1)折射波有一个盲区,而盲区的大小取 决于界面的埋藏深度,因此,在地震勘探中要观测到折 射波,炮检距应该大于折射波盲区;(2)折射波法通 常只能研究其速度大于上面所有各层波速的地层,在实 际的地层剖面中,往往只有某些层能满足这个条件,因 此折射层的数目要比反射层数目少得多,这点也正是目 前石油地震勘探中广泛使用反射波法的原因之一;( 3) 如果地层剖面中存在速度很高的厚层,就不能使用折射 波法研究更深处的低速地层,这种现象称为“屏蔽效 应”。如果高速层厚度小于地震波的波长,则实际上并 不发生屏蔽作用。
地球物理勘探
地球物理系
王永刚
课程内容
• • • • • •
第1章 绪论 第2章 地震波运动学理论 第3章 地震资料采集方法与技术 第4章 地震波速度 第5章 地震资料解释的理论基础 第6章 地震资料构造解释
第2章 地震波运动学理论
• 第一节 几何地震学基本概念 • 第二节 常速单界面的反射波路径及
第四节 地震折射波运动学
M
直达波、反射 波与折射波的 实际记录
低速折射层的初至波
高速折射层的初至波
二次折射波初至
S
第四节 地震折射波运动学
三、水平层状介 质的折射波时距 曲线
考虑到折射波法在地 震勘探中的应用,我 们来比较详细地推导 三层水平介质的折射 波时距曲线方程,据 此可以进一步得出m层 水平介质的折射波时 距曲线方程。
地震勘探基础及浅层折射反射波法课件
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 见教材 P 25 表 1.4.3
2、 α 与地震波的关系
• α 与f 的关系
由胶结摩擦理论 由弹性理论
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、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;
• ∴CD是反射波前面,CE是透射波前面。
• α是入射角;β反射角;γ是透射Βιβλιοθήκη 。2、斯奈尔定律(snell)
α=∠B’A’C γ=∠A’CE
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
面 波
射 波
声 波
面波主频~30--40Hz 折射波主频~50Hz 反射波主频~75Hz 声波频谱> 80Hz
4、地震波的振幅及其衰减规律
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;
•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。
地震波运动学第六节——折射波运动学1
通过E点作这两个球面的公切面,就得到折射波的 波前,如图中的EE′所示,而波线是垂直波前的。
不难证明,折射波的射线和分界面的法线之间的夹 角等于临界角θc
由图可见,∠C′EE′和∠ NEA′都是∠ NEE′的余角,从 而两角相等。在直角三角形ΔC′EE′中,有 sin ∠C′EE′=C′E′/C′E. 前已说明C′E′=2R1= C′E · V1/V2 ,从而 sin∠C′EE′=V1/V2。 这正是临界角满足的关系,结果就有 ∠NEA′= ∠C′EE′= θc
左图,两条直线同相轴在A点上方相交,这表明:波I的所有 射线是互相平行的,波Ⅱ的所有射线也是互相平行的,但这 两个波的射线并不平行,因为两条同相轴的斜率不相同。在A 点,这两个波的到达时间相等,但两个波在A点出射的两条射 线并不平行。 右图,一条弯曲的同相轴与一条直线同相轴在A点上方的B点 处相切,这表明两个波的同相轴在B点有相同的斜率和相同的 到达时间,也即是两个波出射到A点的射线是重合的。
二、折射波的形成和传播规律
在前面已经提到,当界面下部介质波速V2大于上部
介质波速V1,波的入射角等于临界角时,透射波就
会变成沿界面以V2速度传播的滑行波。 滑行波的传播引起了新的效应:因为两种介质是密 接的,为了满足边界条件,在第一种介质中要激发 出新的波动,即地震折射波。
本节从几何地震学出发导出折射波的传播规律。
当界面速度大时,时距曲线较平缓,反之,时距曲 线较陡。这是水平界面折射波时距曲线的特点之一。
2、水平界面折射波时距曲线方程
在S点接收,折射波所走的路程为 OA1B1S,所需时间为
F1
0
当x=0时 这说明折射波时距曲线延长 后与时间轴交于ti,ti的数值 如上式所示。这个ti称为与时 间轴的交叉时,这是折射波 时距曲线与反射波时距曲线 的又一区别。 折射波时距曲线的始点坐标 可以从右图直接得出
1实验一地震勘探实验(折射波法)
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。
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在工程地震勘探中,地震折射波法是一种 简便经济的勘探方法,在精度要求不高的情况 下,它可为工程地质提供浅层地层起伏变化和 速度横向变化资料以及潜水面的变化资料等, 还可为反射波法勘探提供用于静校正的表层速 度和低速带起伏变化资料。有关折射波的形成 及正演时距曲线的特征等问题已在本篇的第一 和第二章中讨论过了,在此,仅就资料的采集 和处理解释问题进行论述。
(1.5.5)
5.2.2.3
t 相遇时距曲线的 法
0
t 该方法又称 差数时距曲线法
0
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6 地震透射波法
在工程地震勘探中,透射波法主要用于地 震测井(地面与井之间的透射)、地面与地面 之间凸起介质体的勘查和井与井之间地层介质 体的勘查。地质目的不同,所采用的方法手段 也不同。但从原理上讲,均是采用透射波理论, 利用波传播的初至时间,反演表征岩土介质的 岩性、物性等特性以及差异的速度场,为工程 地质以及地震工程等提供基础资料或直接解决 其问题。
2.透射CT成像技术(专题)
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7 瑞雷波法
瑞雷波法勘探实质上是根据瑞雷面波传播的 频散特性,利用人工震源激发产生多种频率成分 的瑞雷面波,寻找出波速随频率的变化关系,从 而最终确定出地表岩土的瑞雷波速度随场点坐标 的变化关系,以解决浅层工程地质和地基岩土的 地震工程等问题。
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6.1 地面与井的透射
井口附近激发,井中不同深度上接收透 射波或反之的地震工作称为地震测井。
6.1.1 透射波垂直时距曲线
成都线方程为
n
z1 z z1 t V1 V2
从两层介质很容易推广到 层介质,对应的透射波垂 直时距曲线方程为
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图 1.6.1 为多层介质的透射波垂直时距曲线图。由 图可知,利用垂直时距曲线的折点,可以确定相应 地层的厚度,根据折线各段的斜率,能求出各层的 层速度
Vi h 进一步就得到地震波在不同深度 H t ,
以上的地层平均速度 V m 。
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6.1.3 资料的处理解释
T1 x / V1 T2 x / V 2 2 z1 cos i12 / V1 x / V 2 T3 x 2 z1 cos i13 2 z 2 cos i 23 V3 V1 V2 2 z1 1 (V1 / V 2 ) 2 v1
x / V3
2 z1 1 (V1 / V3 ) 2 V1
t z z n 1 z1 z 2 z1 z 3 z 2 V1 V2 V3 Vn
z 1 V1
i 3
n
z i 1 z i 2 z z n 1 Vi 1 Vn
(1.6.1)
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图1.6.1 地震测井
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(1.7.1)
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( V R f 曲线→(λ =VR/f)→ V R R 曲线→(H=β ×λ R)→VR—H 曲线) 7.2.2 瞬态法
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7.1 勘探原理 瑞雷波沿地面表层传播,表层的厚度约为一个波长,因此, 同一波长的瑞雷波的传播特性反映了地质条件在水平方向的变 化情况,不同波长的瑞雷波的传播特性反映着不同深度的地质 情况。
V Ri x / t i V Ri 2f i x / i
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有等间距和不等间距两种方式。在不等间距接 收中,一般可把接收排列的道距设计成小一大 一小方式,也可把它设计成小一大方式。道距 的选择一般为1~10m,可按勘探目的层深度、 地层展布、仪器道数以及激发能量等情况而定。
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5.2.2.2
单支时距曲线的解释
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和已有的浅层折射波法和反射波法相比, 瑞雷波的独特之处是它不受地层速度差异的 影响,折射波法和反射波法对于波阻抗差异 较小的地质体界面反映较弱,不易分辨,尤 其是折射波法要求下覆层速度大于上覆层速 度,否则为其勘探中的盲层,瑞雷波法则不 存在这类问题。但瑞雷波法的勘探深度受方 法本身的限制,明显不如前两者,而纵横向 分辨率又高于前两者。
1.初至拾取及井源距校正
1)初至拾取
2)井源距校正
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2.速度计算及成图 1)层速度计算 先根据垂直时距曲线上, 观测点的分布规律按折线 段分层,折点与分界面位置相对应,各段直线的斜
V 率倒数就是对应层的层速度 ,即
i
Vi
H i H i H i 1 t i t i t i 1
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应特别指出的是,必须保证相遇时距曲线 互换点及追逐时距曲线重迭部分在干涉区以外。
道和道距:折射波法勘探中一般采用单个检 波器作为一道接收,而不搞组合检波,其主要原 因就是它不需要考虑压制面波干扰问题,因为目 前所考虑的折射波仅仅只是首波,即是最先到达 的波。首波中包含了直达波和折射波。在采集中, 我们只要注意压制随机干扰并兼顾激发能量,就 可获得质量较高的首波记录。此外,为了不漏掉 浅层薄层信息,道距的选择是十分重要的。一般
2 z 2 1 (V 2 / V3 ) 2 V2
(1.5.3)
上式中V1 、 2 和
V
V3
可由各自的时距曲线的斜率求出。
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故有
Z1
1
2
V1 1 (V1 / V 2 ) 2
V2 1 (V / V ) 2 2 3
2 Z 1 1 (V1 / V3 ) 2 1 Z2 2 2 V1
(1.6.4)
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2)平均速度计算
t 和对应的H ,根据公式 由垂直时距曲线上的
H hc Vm t
(1.6.5)
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6.2.1 跨孔法
跨孔法可以用来测量钻孔之间岩体纵、横 波的传播速度、弹性模量及衰减系数等,这些 参数可用于岩体质量的评价。