薄层状介质中反射地震超前探测的特性分析_胡运兵

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九龙川矿黄土塬复杂地表三维地震勘探技术

九龙川矿黄土塬复杂地表三维地震勘探技术罗建峰;王松;孙杰龙;陈江;孟昌;朱元伟【摘要】研究了九龙川煤矿二区块厚黄土层覆盖条件下三维地震勘探技术。

根据黄土塬区复杂的地震地质条件，通过大量的试验，确定适合该黄土塬区的参数进行数据采集，选择合理的数据处理流程、参数进行资料处理，通过联井时间剖面确定层位，用纵横向时间剖面来追踪反射波相位及其变化特征，用水平切片、层拉平切片做进一步的检验，反复对比分析地震地质特征在三维空间的属性，查明了九龙川矿区总体为一个向北西缓倾的单斜构造，逆断层7条，正断层4条，主要煤层煤6层厚度较稳定，煤8层厚度变化较大。

%In this paper, study was made on the 3D seismic prospecting technique used in No. 2 district in Jiulongchuan Mine which was covered by the thick loess layer. According to the complex seismic-geological conditions in the loess tableland area and through a lot of tests, the parameters suitable for this loss tableland area were determined for data acquisition and the rational data processing program and parameters were chosen for data processing. The horizons were determined by the joint-well time section, the vertical and horizontal time sections were used to follow up the phase of the reflected wave and its variation characteristics. Further tests were done with the horizontal slices and layer flattening slices, repeated comparative analysis was carried out on the attribute of the seismic-geologic characteristics in the 3D space. Finally, it was found out by using the above techniques and methods that Jiulongchuan Mining Area was a north-west gently-inclined monocline structure, there were 7 reverse faults and 4 normal faults, the thickness ofNo. 6 coal seam was relatively constant but that of No. 8 seam changed greatly.【期刊名称】《矿业安全与环保》【年(卷),期】2013(000)005【总页数】4页(P73-76)【关键词】黄土塬区;三维地震勘探;煤层特性;断层;褶曲【作者】罗建峰;王松;孙杰龙;陈江;孟昌;朱元伟【作者单位】西安科技大学，陕西西安710054; 甘肃能源集团有限责任公司，甘肃庆阳745000;西安科技大学，陕西西安710054;西安科技大学，陕西西安710054;西安科技大学，陕西西安710054;西安科技大学，陕西西安710054;西安科技大学，陕西西安710054【正文语种】中文【中图分类】TD166黄土地区蕴藏着丰富的煤炭、煤层气资源。

工程与环境物探_第1.2节_工程地震勘察_反射波法

（华东）
地震测线布置的基本要求
+
（华东）
2. 现场试验工作
• 试验工作的目的是选择正确的施工方案，内容包括：干扰波调查、激发方式和接收条件的选择，以及观测系统和仪器因素的确定。如在老工区开展工作，应该全面收集和分析原有资料，对存在的问题进行补充试验，加以解决。 • 试验阶段的工作
– – – – – 干扰波调查测定地层的波速激发、接收条件的选择观测系统选择使用仪器的选择
（华东）
1. 水平界面共炮点时距曲线
-2000 -1000 0 1000 2000
x
已知水平界面模型第一层介质的厚度和波速，求 t – x 关系。
2 2 x t ( x) h v 2
2
0.5
1.0
O
t
x

1 4h 2 x 2 v
2 0
h=500m v=2500m/s
反射点/段震源相对于界面的对称点称为虚震源
– – – – – – 地震测线的布臵现场试验工作干扰波调查与识别观测系统选择激发方式选择接收参数设计
（华东）
1. 地震测线布置
• 地震测线是指沿着地面进行地震勘探野外数据采集工作的路线。 • 沿测线观测的地震数据经处理之后的成果是反映地下地质结构的地震剖面（时间剖面或深度剖面），是地震资料地质解释的基本依据。因而，测线的布臵与了解地下地质结构的关系很大。 • 石油地震勘探早已从二维发展到三维，以及高分辨率三维，甚至是时移地震；工程地震勘探一般还是二维测网的方式。
• 好的条件：构造简单，断层较少，岩层倾角不大，岩性稳定，基岩埋深不大等。
（华东）
表层地震地质条件
• 影响地震勘探效果的表层介质和地形地貌等条件

反射波地震勘探原理和资料解释

反射波地震勘探原理和资料解释1. 你知道反射波地震勘探原理是啥不？就好比我们在黑暗中用手电筒去寻找东西，地震波就是那束光，通过它的反射来了解地下的情况。

比如说，在探测石油的时候，就靠它来找到那些隐藏的宝藏呢！2. 嘿，反射波地震勘探原理可神奇啦！就像我们玩捉迷藏，地震波去探寻地下的秘密，然后把信息带回来。

你想想看，要是没有这个原理，我们怎么能发现地下那么多有趣的东西呀，比如珍贵的矿产！3. 反射波地震勘探原理呀，简单来说就是给地下做个“CT”。

哎呀，就像医生给病人检查身体一样！比如探测地质结构，不就像了解人体的骨骼架构嘛，多重要啊！4. 哇塞，你可别小看反射波地震勘探原理哦！这就好像是给地球内部开了一扇窗，让我们能看到里面的景象。

像探测地下的洞穴，没有它怎么行呢！5. 反射波地震勘探原理，这可是个大宝贝呀！好比是我们探索未知世界的钥匙。

你说，要是没有它，我们怎么能搞清楚地下到底有啥，比如神秘的地质断层呢！6. 嘿呀，反射波地震勘探原理真的太有意思啦！就如同一个侦探在寻找线索，地震波就是那关键的线索呀。

像寻找地下的含水层，没有它可就难咯！7. 你想过反射波地震勘探原理有多重要吗？那简直就是打开地下奥秘之门的魔法呀！就像我们能通过它找到隐藏的地下宝藏，比如古老的遗迹，多神奇呀！8. 反射波地震勘探原理，这可真是个了不起的东西呢！就好像是我们在黑暗中点亮的一盏明灯，照亮地下的路。

比如探测地下的岩浆活动，没有它可咋办呀！9. 哇哦，反射波地震勘探原理真的好酷呀！如同一个超级英雄，为我们揭示地下的秘密。

像搞清楚地下的岩层分布，这可全靠它啦！10. 嘿，别小瞧了反射波地震勘探原理和资料解释呀！这可是我们了解地球内部的重要途径。

就像我们要了解一个人的内心，不通过特别的方法怎么行呢！比如说要找到深埋地下的天然气，没有它们可就难了呀！我的观点结论：反射波地震勘探原理和资料解释真的非常神奇和重要，它们让我们能够深入了解地球内部，为各种地质研究和资源勘探提供了关键的依据，我们应该好好利用和发展它们呀！。

[公路水运工程试验检测人员考试密押题库与答案解析]公路水运工程试验检测人员桥梁隧道工程分类模拟35

问题:4. 断层为面状结构面，采用______能较准确地预报其位置、宽度、物质组成及地下水发育情况等。
A.地质调查法
B.弹性波反射法
C.超前钻探法
D.地震波反射法
答案:C[解析] 断层为面状结构面，可采用超前钻探法较准确地预报其位置、宽度、物质组成及地下水发育情况等。断层破碎带与周围介质多存在明显的物性差异，可采用弹性波反射法探测破碎带的位置及分布范围。因此本题选C。
C.出水点和地层岩性、地质构造、岩溶、暗河等的关系分析
D.围岩稳定性特征及支护情况 A B C D
答案:ABCD[解析] 隧道内地质素描包括以下主要内容：
(1)工程地质包括有害气体及放射性危害源的存在情况；应记录塌方部位、方式、规模及其随时间的变化特征，并分析产生塌方的地质原因及其对继续掘进的影响等。
A.150m
B.100m
C.80m
D.30m
答案:B[解析] 地质雷达法在一般地段预报距离宜控制在30m以内；瞬变电磁法每次预报有效探测距离宜为100m；红外探测法有效预报距离宜在30m以内；高分辨率直流电法有效预报距离不宜超过80m；地震波反射法等在软弱破碎地层或岩溶发育区，每次预报距离宜为100m左右，在岩体完整的硬质岩地层每次预报距离宜为150m内。本题选B。
D.孔内摄影 A B C D
答案:ACD[解析] 超前钻探法包括超前地质钻探、加深炮孔探测及孔内摄影。
问题:2. 关于隧道超前钻探技术要求以下描述正确的是______。
A.富水岩溶发育区每循环宜钻3～5个孔，揭示岩溶时，应适当增加，以满足安全施工和溶洞处理所需资料为原则
B.在需连续钻探时，前后两循环钻孔应重叠5～8m
答案:A[解析] 隧道涌水量为1×103～1×104m3/d，为中小型涌水，地质灾害属于B级。

浅层地震反射与散射联合成像法在工程探测中的应用

度探测范围。
２工程实例
第者千；１一，年业杭商院胃警作誊：２６、，２Ｉ精ｌ瞎用２１竹／工，个一简王荣ｑ）９毕千¨ 应由．一介－（０男９州学市电 ’ ０５９舅１９于薄层互薄层 ‘ 寸探测工点／１・
地震成像处理阶段，据钻孔和实际地层实际情根
况，工点选择以下参数绘制时间、本深度剖面图。相关半径：５成像结果：幅＋；法模型：合；斜：１；振算联倾水
平。得到地震成果如图１。
射波法提供了较好的前提条件。对于地下充满水的溶
反映地层结构。
强。②能量主要分布在透射波上，射角的变化对透入
射系数影响不大，学模型显示曲线变化平稳。反射数
系数随入射角的增大而减小，ｏ２。在￣０的范围内反射＜
系数变化较小，这是地震纵波反射工作最为有利的角
厚２４～１．．００ｍ。钻孔揭示基岩为白垩系泥岩夹砂
图１火炬特大桥成果图
岩、泥岩夹砾岩。泥岩：紫红色、红色，棕泥质结构，层状构造，泥质胶结，见泥砾，理和节理裂隙发育，钙多层
炮点距：ｍ；２偏移距：ｍ；１
道间距：ｍ；１
两侧为一级阶地及低山丘陵，陵坡面较陡，丘局部基岩

TSP超前地质预报地震波反射特性研究

第4卷　第4期地下空间与工程学报V o l.4 2008年8月 C h i n e s eJ o u r n a l o f U n d e r g r o u n dS p a c e a n d E n g i n e e r i n g A u g.2008　T S P超前地质预报地震波反射特性研究＊许振浩1,李术才1,张庆松1,刘　斌1,张　霄1,葛颜慧1,2(1.山东大学岩土与结构工程研究中心,济南　250012;2.山东交通学院土木工程系,济南　250023)摘　要:深埋隧道工程地质和水文地质条件复杂多变,盲目施工常会造成突水、突泥(涌砂)和塌方等安全事故,深入细致的超前地质预报工作是隧道信息化设计和施工的重要依据之一。

以高风险岩溶隧道沪蓉西高速齐岳山隧道为工程背景,结合地震波传播理论和T S P超前地质预报实践,研究了岩溶隧道内断层破碎带,泥夹石充填型、软弱夹泥充填型、地下水充填型和无充填型溶洞,以及富水岩层的地震波反射特性;提出了以深度偏移为主要依据,并结合反射层图、反射事件表、纵横波速和岩体物性参数分析的预报方法,该方法可以有效提高T S P 对断层破碎带、溶洞、和地下水的超前地质预报效果,对类似工程具有一定的借鉴意义。

关键词:T S P;深度偏移;断层破碎带;溶洞;地下水中图分类号:P642 文献标识码:A 文章编号:1673-0836(2008)04-0640-05R e f l e c t i o n C h a r a c t e r i s t i c o f S e i s m i c Wa v e i nT S PA d v a n c e G e o l o g i c a l P r e d i c t i o nX UZ h e n-h a o1,L I S h u-c a i1,Z H A N GQ i n g-s o n g1,L I UB i n1,Z H A N GX i a o1,G EY a n-h u i1,2(1.G e o t e c h n i c a l a n dS t r u c t u r a l E n g i n e e r i n gR e s e a r c h C e n t e r o f S h a n d o n g U n i v e r s i t y,J i n a n250012P.R.C h i n a;2.D e p a r t m e n t o f C i v i l E n g i n e e r i n g,S h a n d o n gJ i a o t o n gU n i v e r s i t y,J i n a n250023P.R.C h i n a)A b s t r a c t:F o r d e e p t u n n e l s t h e i r e n g i n e e r i n g g e o l o g i c a l a n dh y d r o-g e o l o g i c a l c o n d i t i o n s a r e h i g h l y c h a n g e a b l ea n d c o m p l e x.R o u g h c o n s t r u c t i o n o f t e n t r i g g e r s o r p r o d u c e s a c c i d e n t s,s u c h a s w a t e r f l u s h,m u d(s a n d)i n r u s h,c o l-l a p s ee t c.F o r i n f o r m a t i o n a l d y n a m i c d e s i g n a n d c o n s t r u c t i o n o f t u n n e l s,i t i s o f v i t a l i m p o r t a n c e t o c a r r y o u t a d v a n c e dg e o l o g i c f o r e c a s t i n g.B a s e do nt h e e n g i n e e r i n gb a c k g r o u n do f Q i Y u e s h a nT u n n e l,ah i g hr i s kk a r s t t u n n e l i nt h ew e s t e r ns e c t i o n o f H u-R o n ge x p r e s s w a y,c o m b i n e dw i t hs e i s m i c p r o p a g a t i o nt h e o r ya n dT S Pg e o l o g i c a l p r e d i c t i o n p r a c t i c e s,s t u d i e s w e r e d o n e o nr e f l e c t i o nc h a r a c t e r i s t i co f s e i s m i c w a v e,w h i l e w a v e s m e e t f a u l t f r a c t u r ez o n e s,u n-d e r g r o u n dw a t e r,r o c ks t r a t u m w i t hr i c h w a t e r,a n d k a r s t c a v e s f i l l e d w i t h c l a y a n d s t o n e,o r s o f t c l a y,o r w a t e r,o rw i t h n o f i l l e r s.A p r e d i c t i o nm e t h o di s p r o p o s e dw i t ha d v a n c e g e o l o g i c a l p r e d i c t i o ne f f e c t,f o r f a u l t f r a c t u r ez o n e s, k a r s t c a v e s a n du n d e r g r o u n d w a t e r,c a nb ee f f e c t i v e l yi m p r o v e do nt h e m a i nb a s i s o f d e p t hm i g r a t i o na n a l y s i s,w i t hi n t e g r a t i o no f a n a l y s i s o n d i a g r a mo f r e f l e c t o r,e v e n t b r o w s e r,v e l o c i t y o f c o m p r e s s i o n a l w a v e s(P-w a v e s)a n d s h e a rw a v e s(S-w a v e s),a n d p h y s i c a l p a r a m e t e r s o f r o c km a s s.K e y w o r d s:T S P;d e p t hm i g r a t i o n;f a u l t f r a c t u r e z o n e s;k a r s t c a v e s;u n d e r g r o u d w a t e r1　引言随着西部大开发战略的深入开展,在工程地质和水文地质条件复杂、水能和矿产资源丰富、陆路交通网密度远低于全国平均水平的西部地区将会修建更多的长大隧道[1]。

地震勘探原理与方法》习题库

《应用地球物理―地震勘探原理与方法》习题库杨有发韩立国王德利编吉林大学地球探测科学与技术学院2003年10月应用地球物理――地震勘探原理与方法练习题一一、名词解释（1）波阻抗（2）地震界面（3）速度界面（4）地震子波（5）振动图（6）波剖面（7）视速度（8）正常时差（9）倾角时差（10）地震排列（11）动校正（12）均方根速度（13）调谐振幅（14）调谐厚度（15）地震组合法（16）水平多次叠加法二、说明下列公式的物理意义 1.)cos 1(2)(θλθ+=i K 2.1111----+-=n n n n n n n n n V V V V R ρρρρ 3.21,1,02112===⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=n n n r r A A n 4.)(0kz wt i z e e A --=αϕ 5.e V V V cos sin *==ε 6.Vh t 20= 7.ψϕαsin sin cos = 8.2022Vt x t =∆ 9.20222t V x t NMO += 10.20220)sin (111αββαβ=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-z tg x 11.())(111022202t V sh t V ch z x ββββ=⎥⎦⎤⎢⎣⎡--+ 12.t f n t f n Vx f n V x f n T t ∆∆=∆∆=⎪⎭⎫ ⎝⎛∆Φππππsin sin /sin /sin ** 三、证明题1.试证明介质的品质因数Q 与介质的吸收系数α成反比关系。

2.试证明地层厚度等于4λ时，调谐振幅达最大值。

3.试证明均匀介质中反射波时距曲线转换到p -τ域内则变成椭圆形状。

4.试证明倾斜地层时共中心点时距曲线按共反射点时距曲线作正常时差校正时有剩余时差。

四、推导公式1.水平层状介质中以均方根速度表示的时距曲线方程。

2.推导单一倾斜界面时反射波时距曲线方程及倾角时差。

1、2.地震勘探基础及浅层折射、反射波法

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；
•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)
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。
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。

地震解释7地震属性分析技术及其应用

瞬时相位
瞬时相位的余弦
基于分贝的反射强度
反射强度的中值滤波能量
反射强度基于分贝的能量
平均振动路径长度
特定能量与有限能量之比
第一个谱峰值频率
第二个谱峰值频率
第三个谱峰值频率
二.地震属性的分类
针对地震属性技术研究隐蔽型油气藏中岩性的纵横向变化、砂体的纵横向分布、流体及油气水界面的变化特征，针对隐蔽型油气藏储层的层位属性提取分析，针对地震属性与隐蔽型油藏特征参数之间的表征关系研究，TS2A的地震属性分类：
与
油气地质解释或油藏数值模拟
解释
主要内容
一.地震属性的概述二.地震属性的分类三.地震属性的提取四.地震属性的优化分析五.地震属性的模式识别六.地震属性的时移分析七.应用实例
二.地震属性的分类
Taner的两分法（1994）：
几何属性－反射结构
物理属性－反射特征
同相轴的中断同相轴的连续性同相轴的协调性
特定能量与有限能量之比
相邻峰值振幅之比
自相关峰值振幅之比
目标区顶-底振幅比
目标区顶-底频谱比
正负振动之比
相关KLPC之比
二.地震属性的分类
Quincy Chen的分类（基于储层特征，1997）：
亮不含薄地灰构岩
点整油储层岩造性
与合气层不与不尖
暗圈异
连碎连灭
相关极大值
相似系数
瞬时真振幅乘以瞬时相位的余弦反射强度基于分贝的反射强度
反射强度的中值滤波能量
反射强度基于分贝的能量反射强度的斜率
滤波反射强度乘以瞬时相位的余弦平均振动能量复合包络差值主功率谱主功率谱的中心有限频率带宽能量特定频率带宽能量

地震勘探原练习题一

地震勘探原理练习题一一、名词解释（1）波阻抗（2）地震界面（3）速度界面（4）地震子波（5）振动图（6）波剖面（7）视速度（8）正常时差（9）倾角时差（10）地震排列（11）动校正（12）均方根速度（13）调谐振幅（14）调谐厚度（15）地震组合法（16）水平多次叠加法二、说明下列公式的物理意义 1.)cos 1(2)(θλθ+=i K 2.1111----+-=n n n n n n n n n V V V V R ρρρρ 3.21,1,02112===⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=n n n r r A A n4.)(0kz wt i z e e A --=αϕ5.e V V V cos sin *==ε 6.V h t 20= 7.ψϕαsin sin cos = 8.2022V t x t =∆ 9.20222t V x t NMO +=10.20220)sin (111αββαβ=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-z tg x 11.())(111022202t V sh t V ch z x ββββ=⎥⎦⎤⎢⎣⎡--+ 12.t f n t f n V x f n V x f n T t ∆∆=∆∆=⎪⎭⎫ ⎝⎛∆Φππππsin sin /sin /sin ** 三、证明题1.试证明介质的品质因数Q 与介质的吸收系数α成反比关系。

2.试证明地层厚度等于4λ时，调谐振幅达最大值。

3.试证明均匀介质中反射波时距曲线转换到p -τ域内则变成椭圆形状。

4.试证明倾斜地层时共中心点时距曲线按共反射点时距曲线作正常时差校正时有剩余时差。

四、推导公式1.水平层状介质中以均方根速度表示的时距曲线方程。

2.推导单一倾斜界面时反射波时距曲线方程及倾角时差。

3.推导VSP 法中向上一次反射波垂直时距曲线方程。

4.推导VSP 法中向下一次反射波垂直时距曲线方程。

5.推导倾斜地层时折射波相遇时距曲线方程。

基于MTRT技术的矿井超前探测研究与应用李海波

基于MTRT技术的矿井超前探测研究与应用李海波发布时间：2022-12-14T04:19:37.650Z 来源：《国家科学进展》2022年6期作者：李海波[导读] 矿井巷道掘进前方隐伏地质灾害源是影响煤矿生产安全的难题之一。

山西华晋吉宁煤业有限责任公司临汾 041000摘要：矿井巷道掘进前方隐伏地质灾害源是影响煤矿生产安全的难题之一。

本次研究基于矿井真实反射层析成像技术（Mine true reflection tomography，MTRT）对山西某矿进行了超前探测试验，采用频谱分析与“F-K”滤波等处理方法进行标准化数据处理，结合矿井地质资料以及MTRT异常反射信息，最终划定异常界面共5处，并在后期均已实际揭露。

结果表明：MTRT超前探测技术具有较高的探测距离，均在100 m以上；同时，MTRT技术在对巷道掘进头前方断层及其破碎带、裂隙发育区、岩溶、陷落柱等构造的快速准确预测、预报有着非常重要的作用。

研究成果以期为矿井超前探测方面提供技术参考。

关键词：MTRT；矿井地质构造；地震勘探；超前探测0 引言随着国家“能源安全”战略的不断推进，煤炭生产刻不容缓[1]。

目前，矿井巷道的安全、高效、快速掘进是煤炭生产的重要一环，而巷道掘进前方的隐伏地质灾害源，如断层、破碎带、陷落柱以及采空区等，均是矿井巷道掘进过程中的主要危险源[2]。

当前矿井超前探测技术主要有矿井探地雷达技术、瑞利波探测技术等，但都由于各自探测原理及方法的缺陷，无法进行远距离的超前探测[3]。

而矿井地震超前勘探（Mine true reflection tomography，MTRT）采用地震波场理论为基础，通过激发低频弹性波，对不同波阻抗的岩石界面进行划分并达到远距离探测的目的。

近年来，诸多学者针对煤矿掘进前方地质构造超前探测技术，进行了大量的深入研究。

其中，羿士龙[4]等人采用地震超前勘探技术对隧道施工过程中常见的断层和岩溶等不良地质灾害源进行了正演与应用研究，结果表明地震勘探技术隧道超前探测方面具有一定的优势；郑烨晨[5]等人采用隧道地震超前探测技术在薄层状裂隙片岩地层中进行超前地质预报，通过后期现场开挖验证对比分析得到弹性波能够很好的识别裂隙发育带。

反射系数反演原理

反射系数反演原理提高地震资料分辨率一直是地震资料数字处理工作者的追求目标。

高分辨率地震资料数据处理的关键环节就是压缩地震子波，或者去除地震波在地下传播过程中干涉、调谐等效应对地下地层的影响，拓宽有效地震信号的频带范围，特别是较为准确地拓宽高频成分。

薄层的识别和厚度估计是当前地震石油勘探领域的主要研究方向。

薄层反射系数反演方法也就应运而生。

早在1999年Partyka在发表的文章中提出应用时频分析方法计算薄层厚度，即为薄层陷频法，他认为少数几个反射系数谱不像是长时窗反射系数谱一样是白噪，在频率域存在周期性的陷频规律，地震道的谱就是反射系数谱与子波谱的乘积，消去子波谱就能显示出陷频谱，从而进行薄层厚度的计算。

2001年K.J.Marfurt提出用滑动时窗的频谱分析方法计算多种频率相关的属性进行储层厚度定性解释，对薄窄河道展布规律进行描述。

上述两种方法尝试利用频谱分解的结果来求取薄层厚度，但如果地震频带宽度不足以清晰识别谱峰和陷频变化规律时，谱分解对于分辩薄层还是存在困难，这也推动了新方法的发展，无需精确识别频宽内的波峰和波谷，即为谱反演方法。

2005年Portniaguine和Castagna提出了一种叠后谱反演方法，来解决在小于调谐厚度时的薄层预测问题。

这个方法更多的从地质上去考虑，而不是数学上的假设。

其重点在于通过分频方法来获取局部频谱信息。

这种谱反演或薄层系数反演方法最终输出的为反射系数序列，其视分辨率要远高于输入的地震数据，可以用来对薄储层进行精细的描述和刻画。

并指出了该方法具有不需要任何先验模型、反射系数的数学假设、层位约束，也不需要井资料强制约束等优点，并可用来分辨小于调谐厚度的薄层[5,6]o之后很多学者在谱反演方面做出很多研究成果。

Puryear和Castagna (2008)对谱反演理论给出了详细的说明，主要包括Widess楔形模型理论，把反射系数序列分解成偶分量和奇分量，发展了一种新的谱反演算法⑺。

浅析地质勘探中的浅层地震反射波法

浅析地质勘探中的浅层地震反射波法1、浅层地质反射波法的基本原理地震反射波法是基于反射波法中的最佳偏移距技术发展起来的一种常用浅地层勘探方法。

这种方法可以利用多种波作为有效波来进行探测，也可以根据探测目的要求仅采用一种特定的波作为有效波。

在这种方法中，每一测点的波形记录都采用相同的偏移距激发和接收。

在该偏移距处接收到的有效波具有较好的性噪比和分辨率，能够反映出地质体沿垂直方向和水平方向的变化。

浅层地震反射波法是地震勘探方法中的一种。

在地表向下激发地震波，当地震波向下传播遇到弹性不同的分界面时，就会发生反射，地震勘探仪器记录这些反射地震波。

由于反射波在介质中传播时，其传播路径、振动强度和波形将随通过介质的结构和弹性性质的不同而变化，根据接收到的反射波旅行时间和速度资料，就能推断解释地层结构和地质构造的形态，而根据反射波的振幅、频率、速度等参数，则可以推断地层或岩石的性质，从而达到地震勘探的目的。

2、参数选择的基本原则2.1数据采集浅层地震勘探根据不同的地质环境和勘探要求，使用时采用的方法不同，应用的效果取决于野外工作参数（采样率、道间距、偏移距）的选择，震源能量等。

这些参数由野外试验工作来选定。

○1震源。

在激发时，对震源一般有两个要求：一是激发力要竖直向下；二是激发装置或药包与大地耦合要好。

○2检波器。

接收设备（主要是检波器）除接触条件外，它的埋置尽量达到最佳的耦合，如果由于条件限制不能埋置在原设计点位时，沿测线方向位移1∕10道间距内或垂直于测线方向的1∕5道间距内。

○3分辨率。

为保证记录有效信号不畸变，每个最短周期内至少要采集4个样值，而且还要考虑记录长度问题，因为不能选择过高的采样率，以免点数太多，出现仪器存储容量不够或增加不必要的勘探成本。

○4滤波器。

工程数字地震仪一般均设有低通、高通、带通、全通等模拟滤波器。

为提高地震记录的信噪比，改善记录频谱中高、低频能量的不平衡状况，可根据实际干扰波调查的结果，选择合适的滤波器，以压制干扰。

震电综合物探技术在巷道超前探测中的应用研究

震电综合物探技术在巷道超前探测中的应用研究摘要：针对西南地区矿井所面临的复杂构造和水文地质条件，本文基于反射地震法和瞬变电磁法提出了一种震电结合的综合物探方法。

基于弹性波场和电磁场的场源优势，可实现对掘进巷道前方隐伏构造的多特征探测。

其中，在井下复杂的探测环境下，设计了针对性的反射地震波探测观测系统，可以保证数据解译需要的基本信噪比，降低数据的随机解译误差；针对井下瞬变电磁的全空间探测环境，采用了半圆形全角度的观测系统，实现对探测空间的全覆盖探测，提高了数据解译的空间精度。

在工程实例中，该方法预测断层的空间误差在10%以内，经钻探验证后，工作面的涌水量高达130m3/h。

说明该方法可以有效的解决矿井巷道隐伏构造的多特征解释难题。

1引言煤炭是我国主要的能源供给物质，占据我国主题能源的70%。

在我国工业化快速发展的时代背景下，对煤炭的需求与日俱增[1]。

安全、快速、高效的矿井生产更依赖于精准可靠的地质预报方法，尤其是在地质条件复杂的双突矿井中。

隐伏地质构造不仅会影响煤的产量，同时也会让矿井生产面临瓦斯和水的突出威胁[2]。

井下地震和瞬变电磁等综合物探方法具有更低的探测成本和直观可靠的探测结果，在其弹性和电性场源优势下，被广泛的应用于矿井构造及富水区调查。

反射地震法对介质差异界面的识别具有较高的准确率和精度，这一结论来源于大量的工程应用实例[3]。

电磁场的优势在于其对低阻体介质的敏感特性，因而，瞬变电磁法探测技术常常被用于矿井富水区的探查[5]。

综合探测技术相较于传统的单一物探方法，能实现巷道前方隐伏构造的多属性探查，例如断层的空间分布位置、导水特征或是更加准确产状半定量分析[6]。

基于综合物探方法的优势，本文采用反射地震法和瞬变电磁法相结合的综合物探技术，对研究区复杂构造和复杂水文地质条件下的巷道隐伏构造进行多特征探测应用研究。

从场源的优势出发，实现对隐伏构造的精细化探测和特征分析。

2研究区概况研究区位于我国的云贵高原，地表植被发育。

TSP在高速铁路隧道超前地质预报中的应用

山西建筑SHANXT ARCHITECTURE第42卷第4期2 0 2 1年2月Vol. 22 No. 2Feb. 2021-123 -・桥梁・隧道・文章编号:1046-6825（ 2021）04-043-02TSP 在高速铁路隧道超前地质预报中的应用郑烨晨石宏泰黄河付庭茂樊茂林（中铁七局集团第三工程有限公司，陕西西安710000）摘要:高速铁路隧道为狭长管状结构物,穿越地层复杂多变。

如何快速准确获取掌子面前方地质信息，对于确定开挖工法和支护参数，确保隧道施工安全，规避施工风险具有重要意义。

以中（卫）兰（州）客专某大断面隧道工程为依托，详细介绍了 TSP 地震反射波法在薄层状裂隙片岩地层中的超前地质预报技术及现场开挖验证对比分析。

现场实践表明，裂隙水不发育的片岩地层, TSP 地震反射波法预报较为准确。

关键词:高速铁路隧道，超前地质预报,TSP 地震反射波法,薄层裂隙片岩中图分类号:U455. 53 文献标识码:A高速铁路隧道穿越地层复杂多变，前期地勘很难准确获得地层信息，因此掘进中经常出现与设计资料不符的不良地质体，产生塌方、大变形等工程灾害。

如何快速准确获取前方地质信息，对于确保隧道安全施工具有重要意义⑴。

隧道超前地质预报方法主要有地质调查法、超前钻孔法、地震反射波法（TSP,TGP ）、地质雷达法、瞬变电磁法、红外探测法等以。

TSP （ Tunvei Seismic PreViction ）是一种通过激发地震波（弹性波）在非连续的地质界面反射,接收反射波信号进行数据解析，实现隧道超前地质预报的物探技术⑶。

该方法具有预报距离长、适用范围广等特点，自瑞士安伯格公司发明之后在隧道工程中得到广泛应用⑷6。

本文以中（卫）兰（州）客专某大断面岩质隧道工程为依托，详细介绍了 TSP 在隧道超前地质预报中的应用技术及现场验证情况。

1工程概况中（卫）兰（州）客专项目全长24.49 km,总投资295. 78亿元。

面波勘探原理及其应用

毕业设计（论文）题目：面波在地震波场中的特性研究及其应用Surface wave in the characteristics of seismic wave field research and its application学生姓名：高振兵专业：勘查技术与工程班级：07023209指导教师：方根显二零一一年六月摘要瑞利面波勘探是近年发展起来的一种新的浅层地球物理勘探方法，具有简便、快速、经济、分辨率高、成果直观、适用场地小等优点，已在许多领域得到应用，并取得了良好的应用效果[1]。

瑞利面波是一类频率较低、能量较强的次生波，且主要沿着介质的分界面传播，其能量随着与界面距离的增加迅速衰减。

瑞利面波与反射波、折射波一样都含有地下介质的地质信息。

本文从瑞利面波的概念、工作原理及方法、频散特征、反演研究以及实际资料的应用等方面，用多道检波器测量来了解面波勘探在浅层地表调查中的应用。

关键词:瑞利面波、频散曲线、波动方程、瞬态瑞雷波勘探。

ABSTRACTRayleigh wave exploration is developed in recent years, a new shallow geophysical exploration methods, it is a simple, quick, economy, high resolution, achievements intuitive, applicable site, has the advantages of small find application in many fields, and have achieved good application effect.Rayleigh's is a kind of lower frequency, energy strong secondary wave, and mainly the boundary surface along the medium, the energy with the spread of interface distance attenuation increases rapidly. Rayleigh wave reflection wave, with all contain the same refraction wave of underground medium geological information.This article from Rayleigh's concept, principle and method , frequency dispersion characteristics, and inversion study and the actual material application etc, with multi-channel detectors measurements to understand surface wave exploration in the application of shallow surface survey. keywords: Rayleigh wave，frequency disperse curve, wave equation, transient state Rayleigh wave prospecting.目录绪论 (1)1.工区自然地理和地质、地球物理特征 (3)1.1工区自然地理 (3)1.2工区地质概况 (4)2.工作方法与技术 (4)2.1 面波勘探的基本原理及特点 (5)2.2 野外工作方法 (7)2.3 工区布置 (7)2.3.1 主要的仪器设备及其设置的参数 (8)2.3.2仪器要求 (9)2.3.3 采集系统的布置 (9)2.3.4 使用规范 (9)2.4 野外数据采集 (10)3.数据处理 (11)3.1 处理方法和原理 (11)3.2 数据处理内容 (11)3.3 处理软件要求 (11)3.4处理过程的要求 (12)3.5 面波数据处理流程 (12)4.资料解释 (15)5.结论与建议 (17)5.1结论 (17)5.2 建议 (17)致谢 (18)参考文献 (19)绪论瑞利面波(以下简称面波)在反射波地震勘探中作为一种干扰波，被压制和去除。

地震勘探原理及方法

地震勘探原理及方法一、地震勘探基本原理1.地震地质模型基本分类2.光滑、理想弹性介质中的三维波动方程3.无限大均匀各向同性介质中的弹性波场及特征4.地震波的散射、反射和偏折5.多层黏弹性介质中的弹性波场及特征6.几何地震学原理7.地震波速度及地震地质条件1.1地震地质模型基本分类1.地震地质模型2.液态沦为弹性介质的条件3.人工激发震源与岩层的弹性4.常用的弹性介质模型1.3无限大均匀各向同性介质中的弹性波场及特征1.3.1无限大光滑各向同性介质中的平面波1.3.2无限大均匀各向同性介质中的球面波1.3.3地震波的动力学特征1.3.4地震波的运动学特征1、动力学特征（动力学参数）2、运动学特征（运动学参数）3、动力学特征的彰显：远近震源处的加速度波形变化球面扩散、振动图和波剖面谱分析4、运动学的原理和定理：huygens、fermat、snell5、时间场和射线的关系6、基本概念：射线、视速度、频波关系、波数、波长动力学信息（反映动力学特征的信息）振幅、频率、波形、稀释膨胀、极化特点、连续性等特征。

运动学信息（反映运动学特征的信息）传播时间(旅行时间)、传播时间-空间距离的关系、波的传播路径、地震速度等特征 1.4地震波的反射、透射和折射1.平面波的散射和反射2.弹性分界面上的波型转换和能量分配3.球面波的散射、反射和偏折4.地震面波1、斯奈尔定理（包含散射定理、反射定理）2、波的转换（同类波、转换波）3、能量分配zoeppritz方程（法线入射、入射自由表面、反射产生条件）4、弯曲入射光及折射波的产生（产生条件、原因）5、折射波的特点（波前为圆锥台、射线为直线、能量蔓延比反射波慢、折射盲区、屏蔽现象）6、ava曲线（临界入射前、临界入射、过临界入射）7、面波的特点（传播速度、质点位移、频散现象）1.5多层黏弹性介质中的弹性波场及特征1.黏弹性介质中弹性波的传播和大地滤波作用2.多层介质中弹性波的传播特性3.地震波的簿层效应4.地震衍射波5.地震波的波导效应6.反射波地震记录道构成的物理机制黏弹性介质中弹性波的传播基本概念黏滞性介质地震薄层地层对弹性波的吸收作用薄层的干涉作用voigt黏弹性理论薄层的谐波促进作用吸收系数及特性地震纵向分辨率大地滤波促进作用地震衍射波地震子波地震横向分辨率品质因素菲涅尔拎半径波导效应地震道褶积模型1.6几何地震学原理1.6.1地震反射波运动学1.6.2地震折射波的时距曲线1.6.3地震绕射波的时距曲线1.6.4多次反射波的时距曲线1.6.5垂直时距曲线方程1.6.6τ-p域各种波的运动学特点1.6.7地震横波运动学特征1、几何地震学的有关概念：几种深度、倾角的概念，几种深度的关系，视倾角与真倾角的2、反射波时距曲面方程：时距曲面的形状3、单个水平界面、单个弯曲界面、多层界面的时距曲线单个水平界面时距曲线的特点（极小点，渐进线方程，正常时差的概念）单个弯曲界面时距曲线的特点（极小点与界面、女性主义的关系，倾角时差）界面曲率对时距曲线的影响；多层介质反射波时距曲线的速度问题连续介质中波的时间场和反射波时距曲线4、地震折射波时距曲线一个水平、弯曲界面折射波时距曲线（时距曲线的特点、盲区、二者遇时距观测系统）多个水平层折射波时距曲线弯曲界面的折射波、穿透现象5、拖射波的时距曲线（时距曲线的特点、与反射波时距曲线的区别与联系）6、多次波时距曲线的特点。

反射波地震勘探

惠更斯——菲涅尔原理从原则上提出了计算任一观测点场的思想，但没有解决具体计算问题。（克希露夫公式解决
了这个计算问题）
3、费马原理（又叫射线原理，最小时间原理）波在各种介质中传播路径，满足所用时间为最短。
这种满足一定边界条件的源函数极值问题称之为变分问题。
由变分发求解：
取极 max
解：
按照惠更斯原理，可以把滑行波经过界面的每一点看作向上发射子波的新震源，于是在介质Ⅰ中产生了一种子波，称为折射波。（有时称为首波或初至波）
自震源 O 到 m 点的范围内，不存在折射波，这个范围叫折射波的盲区。
折射波形成的基本物理条件：界面下覆介质的波速应大于上覆介质的波速。在实际的地质剖面中，v 是随地层的深度增加而增加，但上、下地层速度倒转的情况也会出现，因此，在同一剖面
b、入射角的正弦和透射角的正弦之比，等于入射波和透射波的速度之比，即：（2）对于水平层状介质，可综合反射定律和透射定律内容推出
斯奈尔定律（snell）（3）透射系数：
…….透射波振幅
…..入射波振幅
a、在入射波能量不变的情况下，反射波振幅越强，则透射波振幅越弱。 b、透射系数 T 总是正值，故透射波的相位与入射波的相位总是保持一致。 3、折射波：
V*=T V*= V*/f λ =TV=V/f K=1/ λ * =1/T V*=f/ V*
本节主要讨论地震波在传播过程中所遵循的两个基本原理（惠更斯——菲涅尔原理，费马原理）和地震波在介质分界上产生的反射波，透射波，折射波，全反射等传播特点。
一、地震波的传播原理 1、惠更斯原理（huygens） 1690 年
如: T*=0.02 秒， f *=50 赫兹。图中的极值（正或负称为相位）其中，振动的正向极值或负向极值的个数，称之为相位数。第一正向极值叫做第一相位。单道地震记录，多个振动图形的总和就是地震波形记录。地震资料对比中所说的“波形特征“：

地震波反射法(TSP)在杨家峪隧道超前预报中的应用

地震波反射法（TSP）在杨家峪隧道超前预报中的应用作者：王丽仙来源：《中国新技术新产品》2017年第08期摘要：隧道施工超前地质预报应是以地质分析法为基础，对预报目的和复杂地段地质情况，应当从技术和经济层面进行分析比较以便选出符合现场实际情况的方法或是多种方法的合理组合，以实现准确、高效、经济性的目标。

本文结合张唐铁路杨家峪隧道的现场实际情况，甄选了采用地震波反射法的施工方法来达到超前预报目的施工方法。

关键词：地震波反射法；超前地质预报；隧道中图分类号：U456 文献标识码：A0.引言隧道超前地质预报是指隧道开挖掌子面前方围岩的地质情况、不良地质体的位置、工程性状、水文地质状况等进行信息采集，并加以分析，为隧道支护参数的调整和安全预案的准备提供可靠的依据，确保隧道施工及结构安全、优化设计、实现信息化施工。

地震波反射法：通过人工激发的地震波在不均匀地质体中的传播特性以此来对隧道前方的地质情况进行判别的方法。

该法属多波多分量探测技术，适用于划分不同地层的界线、查找预期地质构造、探测预报不良的地质体的厚度和范围。

1.工程概况杨家峪隧道：位于河北省唐山市境内，地处剥蚀丘陵区，地形起伏较大，丘间沟谷多呈“V”型.隧道范围内地表基岩裸露，为蓟县系雾迷山组（JXW）白云岩，局部地表覆盖第四系上更新统坡洪积薄层粗角砾土。

粗角砾土，黄褐色、稍湿、中密、颗粒成分由白云岩、石英岩组成，其中充填物由黏性土及砂粒组成。

白云岩，强风化～弱风化，隐晶质结构，层状构造，矿物成分以白云岩为主，节理较发育。

隧道内地下水类型为基岩裂隙水，补给主要为大气降水，洞内赋存少量的基岩裂隙水。

2.预报内容结合本隧道的工程、水文地质条件以及工程特点，开展的预测预报内容工作如下：（1）不同岩性接触带的位置情况，岩层风化程度、接触带岩体破碎程度、地下水发育及赋存情况；（2）隧道的围岩级别变化发展趋势；（3）岩溶发育程度、分布范围、形态及隧道的相互关系；（4）煤系地层瓦斯突出情况。

反射波法勘探

折射波利用首波初至时间绘制时距曲线，推断地下构造，而反射波法则主要利用反射波相位的时空特性推断解释地下构造。不仅能直观的反映地层界面的起伏变化，而且能探测地下隐伏断层、空洞及异常物体。反射波法和折射波法的区别：
探测深度范围不同
工作频率不同，中、深：几十赫兹，浅层：100～300Hz 浅层比中、深层探测难度更大低速带厚度变化对波的传播有滞后作用，使得时距曲线为双曲线。
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在浅震的数据采集、资料处理和解释的全过程中，都有一个如何提高信噪比的问题。 2、各种干扰波的来源和特征震源干扰波 1)声波声波：在空气中传播的弹性波。特点：传播速度稳定(约340m/s)，频率高（大于100Hz），延续时间短。地震记录上，一般为1～3个波峰的窄条带直线同相轴。如下图所示。
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随机干扰分为三类：第一类：地面微震和其它外界干扰。如风吹草动、人为因素引起的无规则振动，特点是频带宽(1～200Hz)；第二类：仪器在接收时或处理过程中的噪音；第三类：震源激发后产生的不规则干扰。随机干扰表面上不规则，实际遵循统计规律。工作中，利用统计规律，采用组合检波、水平叠加、垂直叠加方法压制随机干扰。 (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。
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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； (2) 有效波层次分明，波间关系清楚，尤其是目的层反射应明显； (3) 干扰波少，强度弱，并易于分辨。 2.检波器的频率特性高频检波器：高频响应好，低频响应差。
大地衰减和检波器特性曲线
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3.检波器的方向特性检波器最灵敏方向，应与波的振动方向一致，所接收到的信号最强。