折射波

三层构造时，除与二层构造情况相同，偏 移距小于盲区外，还需同时考虑来自第二层 和第三层的折射波出现的范围，来自某一层 的折射波在时距曲线上应有3－4个点的线段， 能够有效地决定这一层地折射波速度。因此， 在要求同时获得二个界面深度地情况下，需 要在工作中根据具体情况设计激发点间距。
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
在折射波法野外工作中，必须了解工 区的地质、地形、地层地质条件及速度参 数等情况。根据工作目的及场地情况，设 计试验和施工方案。从试验结果取得适合 工区具体条件的最佳工作方法，如激发条 件，接收条件，观测系统，检波距，测线 长度等。
因此，在工程地震勘探中采用非纵剖面法的一般目的 是：
(1)根据地震记录的动力学特征，划出和确定断层线或 构造断裂带。此时．可采用剖面线的方向正交于预测的 构造断裂走向。相邻剖面间距的选择，应能保证可靠地 划分和追索这两个剖面间的断裂，归根结底，取决于具 体的地震地质条件。
(2)在实际工作中．除横测线外，人们还采用环形测线 或弧形测线来解决岩石、土壤的速度各向异性、确定异 常体范围等待定地质问题。
排列长度和道间距有如下关系式：
L (N 1) x
道间距越大，排列长度越长，工作 效率也就越高。
但如道间距太大．各相邻记录道之 间同一个波的相位追踪和对比往往比 较困难，不利于分辨有效波。
由于折射波法主要以初至波为主， 道间距的选择应根据试验工作确定， 以能准确地追踪每一个折射层的初至 折射波为标准。
有效接收距 离/m
100 200 200
使用炸药时,随着药量的增加,接收 距离可以延长,
而使用敲击、夯锤、空气枪作为震 源时,接收距离最多为100－200m左 右,
使用信号叠加方法(采用叠加装置或 信号增强装置)接收距离可以延长。
炸药多采用普通炸药或爆炸索。爆炸可在土中、 水中或井中进行,一次放炮所需药量因放炮方式、 地形地质条件、干扰的大小而异。药量的大致范围 由离开炮点的最大接收距而定，一般与距离的平方 成正比。根据大量实例，接收距离与药量的关系见 表2。
即在观测剖面的两端分别进 行激发，得到一组相遇时距 曲线，然后将激发点对称地 各移动一段距离。再分别进 行激发，又可得出一组追逐 的相遇时距曲线。。
另外为了解表层横向速度变化可以增加一个中间激发 点。这种观测系统工作效率较低，但可以利用其平行 性的特点将远激发点的时距曲线平移到近激发点曲线 上来，以补偿近激发点时距曲线的不足。
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。
（2）敲击震源
敲击震源适用于高灵敏度仪器或信号增强型地 震仪进行浅层探测时使用。这种震源由大锤、金 属垫板、锤击开关和连接电缆组成,用来激发纵波。 激发信号由锤击开关经电缆输入记录系统,多次激 发应注意金属垫板与地面的耦合状况。为了提高 有效能量,应将激发点下的疏松土取掉并垫上金属 板。垫板的作用是在冲击时,将冲击能分摊到一个 较大的面积上,减小压强,减少塑性形变能损耗。地 表疏松土壤会产生高频滤波作用,所以要将垫板下 的表层土除去。
2．相遇时距曲线现测系统 当地下界面起伏较大或不甚规则时，如果只在接收地段的 某一端激发，仅获得激发点处界面的深度，无法反映界面 的起伏情况，造成很大的误差。为了提高解释精度，需要 在观测剖面两端进行激发，从而可获得两支时距曲线。
如图所示，O1、02分别为观 测剖面两端的激发点，S1和S2 为两支相应的时距曲线，从不同 的方向反映了同一地段的界面状 态，根据曲线斜率的变化可以判 断界面的起伏情况。因此，利用 相遇时距曲线观测系统可以了解 界面倾斜及起伏情况，并可以计 算公共段的界面深度。
(2)检波器的频率和方向特性的选择。
一般根据试验确定检波器的频率， 使其适应工作区内折射波主频，也 可以根据探测深度来选择检波器。
检波器的方向特性，可以从两个方面讨论。 第一．每种检波器都有响应最灵敏的方向，而 波在传播过程中也有一定的振动方向，当检波 器的最灵敏方向和波的振动方向一致时，所接 收到的信号最强。例如，在接收纵波和横波时， 由于纵波的振动方向和传播方向是一致的，因 此，接收纵波的检波器其最灵敏方向应对准波 的传播方向；而对于横波来说，其振动方向和 波的传播方向互相垂直，因此，在布置检波器 时，应将其最灵敏方向垂直于波的传播方向， 才能接收到较强的有效信号。
三、非纵测线观测系统
在非纵测线中，激发点不设置在剖面线上， 而是设置在剖面一侧可追踪到所勘探折射界 面上的初至波的一定距离上。例如激发点布 置在测线的旁侧，称为横测线；激发点布置 在某一点上．检波器布置在弧形线上称为弧 形测线等。通常，非纵剖面法可以用来详细 研究被确定的地质对象上地震记录的波形或 动力学特征(波的振幅、周期等)。如在断裂 破碎带、陡立地层的接触带、古河床等地质 体上出现的地震波振幅的衰减；在低速局部 砂岩透镜体上的时间异常等。
表2 有效接收距离与炸药量的关系
炸药量/kg
0.1 0.2 0.5 1.0 2.0
有效接 土炮 0.1-0.2 0.4-0.7
收距离
/km 井炮
0.1-0.2 0.7-1.0 2.5-4.0 7-10
(1)有效波和干扰波
在一般情况下，折射波法利用 的主要是初至折射波，在地震记录 中有效波为直达波和初至折射波。 干扰波一般有声波、工业电、微震 以及一些无规则的随机干扰等，在 地震记录上形成干扰带，严重地影 响了初至波的记时质量。
采用垫板后,大锤在冲击时很快止动,使冲击的 突然性增大,与此相关,有效信号初动的锋锐度和清 晰度也得到提高。冲击应正对着垫板中心,否则,变 换成弹性波的那部分能量就会降低。当对垫板边 缘进行冲击时,相当于垫板的有效面积减小,土层的 塑性应变就会增加,而当斜着冲击时,冲击强度就会 降低。在坚硬岩石表面(如天然露头,露天采矿场 的边坡,坑道壁等)上进行观测,大锤在冲击时将产 生强烈的反弹,采用刚性较差的大锤会减小回跳能 损耗。当目的层深度较大,需要较大的能量,可采用 标准贯入试验用的63.5kg的落锤自由下落激发弹 性波,其勘探深度可达100m以上。
如图是两种地质条件下的追逐时距曲线，在只有垂向速度 变化的时距曲线上，两条曲线的临界距离只有横向位置变 化。而在有横向速度变化的时距曲线上，速度突变点上方 的临界距离没有横向移动，只是随激发点的位置变化而出 现时间上的变化，两个激发点产生的时差在曲线拐点的左 边和右边相等。
4．双重相遇时距曲线观测系统 地震勘探中，在表层条件较复杂的情况下，有时可采 用双重相遇的观测系统。实际上这是相遇观测系统和 追逐观测系统的综合，如图所示。
地震折射波法
在工程地震勘探中，地震折射波
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前面讨论 过了，
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
的界面。其优点是效率高。这种观测系统只能获得激发 点处界面的深度。如图所示，其中各激发点的深度都可 分别从两支时距曲线上算得，从而可以互相校核。因此 对于起伏较大的界面或情况较为复杂时，不宜使用单支 时距曲线观测系统。
（3）空气枪
空气枪是借助活塞放出被封 闭在钢铁容器内的压缩空气的一 种震源装置。一般作为水上震源。
在这些震源中,究竟采用哪一种,由测区环境及技 术上的要求而定,这些震源的一般接收距离见表1。
表1激发方式与有效接收距离
激发方式
土炮 水炮 井炮
有效接收距 离/m
300 500 >1000
激发方式
敲击 夯锤 空气枪
(4)检波器的安置条件
检波器的安置对地震记录有直接关系， 为减小地表疏松沉积层对波的吸收和微震 干扰，要将检波器安放在0.2m深的浅坑中。 更重要的是土壤表面和检波器的底面的接 触，它们构成了检波器—土壤的振动系统， 该系统的固有频率与土壤的弹性、接触的 特点、检波器质量有关。