地震映像.ppt
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1、地震映像法,第一节 地震映像方法及其原理 第二节 地震映像的野外工作方法,第一节 地震映像方法及其原理,地震映像(又称高密度地震勘探和地震多波勘探),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。除常见的折射波、反射波、绕射波外,还可以利用有一定规律的面波、横波和转换波。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信噪比和分辨率,能够反映出地质体沿垂直方向和水平方向的变化。,地震映像可以用波形图或彩色振幅图显示结果,同时进行运
2、动学和动力学方面的解释分析,数据处理可以在空间、时间和频率域中进行,图示直观。目前一些地震仪器已采用了特殊的数据采集技术,可以方便、快速地获得地震映像记录。,一、地震映像方法的特点,地震映像法数据采集速度较快,但抗干扰能力弱,勘探深度有限。 )地震映像法在资料解释中可以利用多种波的信息,即有效波不但是反射波,还可以是折射波、面波、绕射波。或同时有2种或3种波能够反映地下地质条件的变化。 在探测目的较单一、只需研究横向地质情况变化的情况下,地震映像法效果较好,而探测目的层较多时,不易确定最佳偏移距。 由于每个记录道都采用了相同的偏移距,地震记录上的时间变化主要为地下地质异常体的反映,这给资料解释
3、带来极大的方便,可直接对资料进行数字解释,如数字滤波、时频分析、相关分析等。,二、各种波在地震映像波形图上的反映,1、折射波,如果界面水平,不同激发点的折射波的传播路径长度相同,传播时间也相同。在地震映像波形图上,折射波的同相轴为水平直线。而当界面起伏时,同相轴的到达时间会发生增加或减小,据此探测折射界面的深度变化与形态。 在实际工作中,如选择折射波为有效波,则地震映像波形图上的第一个同相轴为折射波。折射波同相轴的变化,反映了折射界面深度和界面以上介质速度的变化。界面水平时,折射波到达时间反映激发点下界面深度,也是界面上各点的深度。而界面起伏时,折射波到达时间只能表示滑行波传播路径内界面的平均
4、深度。一般情况下,可根据折射波同相轴的变化情况定性推断界面的起伏情况,只有已知界面倾角、界面速度和上覆介质速度的情况下,才能作出准确的界面深度定量解释。采用折射波为有效波适用于快速探测基岩面较浅、覆盖层速度稳定的情况,二、各种波在地震映像波形图上的反映,2、反射波,当界面水平时,每次激发的反射波传播时间不变,反射点的位置正好在记录点上,当界面深度发生变化时,反射波的传播时间会发生变化,如在断层两侧表现为突变;如果是倾斜界面,反射点的位置会偏离记录点向界面的上倾方向移动。同样可以根据反射波同相轴的变化情况定性推断界面的起伏情况。,二、各种波在地震映像波形图上的反映,3、面波,二、各种波在地震映像
5、波形图上的反映,4、绕射波,在炮检距相同的条件下,随着激发点O到D 点距离的改变,绕射波的传播路径发生变化,绕射波传播时间会逐渐增大,在地震映像记录上出现双曲线型同相轴。这也成为异常体、断层、岩性分界面的特有标志。,第二节 地震映像的野外工作方法,地震映像方法的野外工作方法在震源选择、测线设计等方面与其他地震方法相同。特别需要指出的是: (1)测量方法。在测量过程中,每次激发,在接收点采用单个检波器接收。仪器记录后,激发点和接收点同时向前移动一定的距离(或称为点距),重复上述过程可获得测线上的一条或多条地震映像时间剖面。 (2)记录点的位置。这种装置的记录点位于激发和接收距离的中点,反映中点两
6、侧射线传播范围内地下的岩层、岩性的变化。 (3)最佳偏移距。在地震映像数据采集中,最佳偏移距已不仅局限于纵波反射,而是扩展为对全波列而言。为了获得具有高信噪比和分辨率的地震映像记录,需要做试验剖面,进行干扰波调查,分析各种波的传播规律,确定能够最好地反映探测目标的有效波,以及该有效波在时间域和空间域的最佳时空段。在最佳偏移距处有效波在空间距离和时间上与其他干扰波分离,信号清晰。,第三节 地震映像方法的应用,兰州某机场地基为致密黄土,场地下有人工开采的砂洞、砂巷,这是机场扩建中重要的地质隐患。土洞的边缘处介质密度是突然变化的,存在较大的波阻抗差异。在固定的偏移距上会接收到来自震源的直达波、面波和
7、来自土洞角点处的绕射波,洞顶和洞底的反射波。,一、人工洞穴的探测,有空洞存在时,地震记录上最明显的特征就是被洞边缘影响而改变传播路径的面波和绕射波。在机场基础勘查中,探测到大量的土洞。图 为其中一条测线的地震映像振幅灰度图,由图可看到明显的空洞异常。经验证土洞高3米,宽7米,长8米。,岩石中的岩溶通道或地下水的运移空间有时是破碎带,有时是较完整的石灰岩中的岩洞,在有溶洞存在的地质断面上探测时,所接收到的地震映像波形如图所示。其中当激发接收点距离岩洞较远时,仅接收到直达波,而靠近岩洞时则可能接收到反射波和绕射波,以及在洞中产生的多次反射波。 根据地质特征的分析,用地震映像法探测溶洞,可得到明显的
8、异常,但各种技术参数的选择会影响探测效果。,二、岩石中溶洞的探测,岩溶塌陷是岩溶地区地下水作用形成的。隐伏的岩溶塌陷(或土洞)或已经塌落的岩溶塌陷处土质松散,在岩溶天窗处特别明显,寻找隐伏的岩溶天窗是在岩溶地区房屋建筑基础和路基探测中较为重要的任务。在地震映像波形图上,岩溶天窗处的波形有特殊的特征:折射波或反射波能量减小,波形不容易识别。面波能量突然增加,振幅增大,波形变宽。在岩溶天窗处还可能出现岩溶天窗边缘产生的绕射波。,三、岩溶塌陷的探测,图为桂林市中心广场岩溶塌陷上的地震映像波形,面波同相轴较形象地反映了塌陷的位置。测量工作在开挖后深的基坑中进行,此时表层为砂卵石层,基岩为易溶灰岩。,岩
9、溶塌陷的地震映像异常主要特征为:塌陷处各种波速度降低,面波振幅突然增大,形成明显下凹的同相轴。,1、利用反射波探测基岩起伏 图为广西某大楼的地震映像波形图。总体看来,左侧基岩面浅,右侧深,在局部面波同相轴起伏较大。右侧为基岩凹陷。反射波(第二个波至)准确地反映出基岩深度的变化。在测线左侧边缘,基岩深度为10米,基岩凹陷处深度(面波同相轴下凹中心)约为16米。,四、基岩面起伏的探测,2、利用折射波法探测基岩起伏 图7-9 为云南废弃物堆积场选址工作地震试验剖面(道间距为1米,场地覆盖层为第四系冲积层,基岩为砂岩。基岩深度为310米,工作任务为寻找基岩破碎带。从试验剖面可知,折射波的临界距离约为2
10、8米,初至区内折射波为第一个波至,清晰并易于辨认。因此选取偏移距32米进行地震映像法测量。当基岩无破碎时,折射波波形相似,同相轴连续性好。图7-10为测区的一段地震映像波形,折射波的波至时间反映出基岩面稍有起伏,但无破碎带存在。,高层建筑地下室的地梁、桩承台等许多钢筋混凝土构件,在施工过程中如振动不足或其他原因,则会在构件中形成空洞或蜂窝,或在构件结合部位造成离析,使混凝土构件强度下降。 用地震映像方法进行混凝土构件质量检测的基本原理是:混凝土构件内部如有蜂窝或空洞存在,则介质的密度及弹性波的传播速度也随之变化,形成不均匀异常体,在异常处地震波的传播时间及地震波的波形会发生变化,据此推断混凝土
11、内部的不均匀体的空间位置。,五、大型混凝土构件的质量检测,图7-11为在混凝土预制板间裂缝上的试验剖面,偏移距0.6m,点距0.1m,在地震映像波形图上对应裂缝位置的6-10 记录道上直达波明显延迟。 地梁中有不均匀体存在的情况如图7-12所示,从图中可以看到不均匀体处波至时间、波形宽度和振幅的明显变化。,地震映像方法可用于水上探测。由于水为均匀介质,且不传播横波,水上地震映像往往可以取得较好的效果,可以快速、准确地探测水深及水底岩层的地质情况。水上地震映像需要采用特定的机械震源,约每秒激发一次,用悬挂在水面的压力检波器接收。 图7-13为福建平潭海峡大桥选址探测中一条测线的地震映像波形,从图
12、上不仅可以看到海底起伏,还可以看出海底的岩性变化。,六、水上探测,断层或岩性接触带存在时,在断层的棱角点或岩性突变点产生绕射波,由于在地震映像波形图上的反射波同相轴基本为直线,绕射波产生的双曲线型同相轴,在波形记录上非常明显,尤其是浅部的局部地质体,如防空洞、隐伏的旧房屋基础以及前面讨论的人工土洞的边缘,混凝土管道等等。,七、断层的探测,图7-14为南宁某工地断层上的地震映像记录。在图上可以看到双曲线型同相轴,双曲线的顶点为断层在剖面上的端点位置。在断层两侧,地震波的波形特征有明显的差异,左侧的波组较多,为地层中多个泥岩薄层和煤层的反映,右侧为较厚的砂岩地层的反映。图714的工作参数为偏移距1
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