工程地震勘探軟件設(shè)計與應(yīng)用

1、工程地震勘探工程地震勘探軟件設(shè)計與應(yīng)用軟件設(shè)計與應(yīng)用王王運(yùn)運(yùn)生生鄭州鄭州大學(xué)大學(xué).水利與環(huán)境水利與環(huán)境學(xué)院學(xué)院云南航天工程物探檢測云南航天工程物探檢測股份有限公司股份有限公司主要內(nèi)主要內(nèi)容容1. 簡介簡介2. 面波勘探面波勘探3. 反射波法反射波法4. 總總結(jié)結(jié)工程工程物探簡介物探簡介 工程物探工程物探是地球物理學(xué)發(fā)展的一個新的前沿領(lǐng)域，是解決工程與環(huán)境中的地質(zhì)及其相關(guān)問題的一種物理勘探方法。 地球物理學(xué)地球物理學(xué)是地球科學(xué)的主要學(xué)科之一，是應(yīng)用物理學(xué)方法研究地球環(huán)境的科學(xué)。 近幾年來，隨著我國的大規(guī)模經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國土整治的迫切需要，工程物探得到了迅速發(fā)展。工程物探作為一種重要的測試和監(jiān)測手段，

2、同時也得到了工程界的普遍關(guān)注。 物探方法具有設(shè)備輕便、勘察速度快，投入費(fèi)用少等優(yōu)點。并且能對場地進(jìn)行連續(xù)勘探，所生成剖面圖像非常直觀，能更好的了解和掌握地質(zhì)構(gòu)造分布情況。主要方法主要方法1.電法勘探電法勘探2.地震勘探地震勘探3.工程工程CT4.地質(zhì)雷達(dá)地質(zhì)雷達(dá)5.瞬變電磁瞬變電磁6.面波勘探面波勘探反射波法反射波法折射波法折射波法超前預(yù)報超前預(yù)報地震波的地震波的傳播傳播地震波地震波的分類的分類(體波體波)地震波地震波的分類的分類(面波面波)一一、瞬態(tài)瞬態(tài)面波勘探面波勘探 瞬態(tài)面波法廣泛應(yīng)用在軟土地基加固效果評價、加固地基承載力的檢測，以及碎石樁、粉噴樁質(zhì)量檢測等方面。 其基本原理是在地面上產(chǎn)

3、生一瞬時沖擊力，由此產(chǎn)生一定頻率范圍內(nèi)的瑞雷波面波。利用面波分析處理軟件，可以計算出不同頻率信號在介質(zhì)中的傳播速度，得出面波頻散曲線。 頻散曲線的變化規(guī)律與地下地質(zhì)條件存在著內(nèi)在聯(lián)系。通過對頻散曲線進(jìn)行解釋，可獲得地下某一深度范圍內(nèi)的地質(zhì)構(gòu)造情況和不同深度的面波速度，據(jù)此可以很容易計算出橫波速度，進(jìn)而對地基質(zhì)量進(jìn)行評價。面波特點面波特點與體波相比面波能量衰減很慢，在傳播時具有較大能量面波面波性質(zhì)性質(zhì)不同波長的面波具有不同的穿透深度。因此在地表所測得的面波速度被認(rèn)為是某一深度內(nèi)的平均速度。SourceShort wave lengthLong wave length測試方法原理測試方法原理ABh

4、hVVhABsp67.05.11)/(221、小能量小間距、高頻信號、探測淺部2、大能量大間距、低頻信號、探測深部與電法“溫納裝置溫納裝置”驚人相似!1.相位差法原理相位差法原理tf2信瞬態(tài)信號 FFT 諧波分析F()頻散曲線頻散曲線計算計算202)()()()()(，neFFFFSiBABAAB02n-1nn+1n=?2. “F-K”法原理法原理1、時域信號分析2、采樣周期T/23、f=1/T1、空間波形分析2、測點間距/23、k=1/=1/（v/f）4、X最小深度最小深度中間梯度中間梯度?3. “F-V”法原理法原理提取CMP信號對進(jìn)行相關(guān)計算方法靈活：方法靈活：可使用兩通道兩通道或者多通

5、道多通道儀器采集信號3. “F-V”法原理法原理)()()()()()(sin)(sin)()(sin)/(sin)(1122111BAtBAABABAAYYFdtytyRtttAVxxtAtyttAVxtAtyRABRRtXXVTtnTtt/)(,0,11n=?互相關(guān)函數(shù)求取時差互相關(guān)函數(shù)求取時差, ,坐標(biāo)變換法自動求波速坐標(biāo)變換法自動求波速3. “F-V”法原理法原理TttR011TttR112頻散曲線計算方法FFTSASB頻譜FA()FB()IFFTFAFB相關(guān)曲線R(t)坐標(biāo)變換R(t)曲線R(V)R(V)最大值頻散曲線（f-VR)主要計算步驟信號預(yù)處理計算頻散曲線繪制波速剖面軟件設(shè)計

6、外業(yè)工作應(yīng)用實例應(yīng)用實例1 面波法對地基進(jìn)行分層及強(qiáng)度劃分應(yīng)用應(yīng)用實例實例2 地基夯實效果評價 地質(zhì)剖面分層及強(qiáng)度評價應(yīng)用實例應(yīng)用實例3公路表面裂縫深度探測二、地震剖面成像二、地震剖面成像 淺層地震反射波法是水、工、環(huán)物探方法中最重要最常用的方法之一。 彈性波CT需要鉆孔配合，才能完成數(shù)據(jù)采集工作。地震成像直接在地表進(jìn)行測試，因此具有更重要的實際意義。 然而，長期以來淺層地震基本上都是照搬石油地震中的方法技術(shù)以及理論基礎(chǔ)，應(yīng)用效果受到限制。 綜合運(yùn)用地震勘探、信號分析、概率統(tǒng)計等技術(shù)，對淺層地震反射與散射信號進(jìn)行聯(lián)合成像研究，實現(xiàn)快速高精度直接成像，具有重要的學(xué)術(shù)價值和實際意義。 共炮點信號記

7、錄共中心點信號記錄CMP=CDP復(fù)雜條件信號反射與散射CMPCDP聯(lián)合成像原理聯(lián)合成像原理 反射法確定信號反射法確定信號，基于第一菲涅爾帶內(nèi)反射點。 散射法偏散射法偏移移成像成像，基于繞射掃描偏移疊加原理。波速掃描疊加半徑:r=3m信號個數(shù):N=50掃描點位:x=60m模型分析主要計算步驟信號預(yù)處理波速掃描分析剖面聯(lián)合成像軟件設(shè)計外業(yè)工作應(yīng)用應(yīng)用實例實例1l 在地表沿隧道軸向應(yīng)用地震成像技術(shù)進(jìn)行地質(zhì)構(gòu)造勘探。l 在剖面中部存在一個較為明顯的巖溶地質(zhì)異常，分析結(jié)果在隧道開挖過程中得到了充分驗證。應(yīng)用應(yīng)用實例實例2隧道施開挖驗證結(jié)果；隧道內(nèi)探測巖溶分布A單元B單元C單元掌子面G8G7G6G5G4G1G2G3G13G11G12G 10G9D1D2應(yīng)用應(yīng)用實例實例3l 地質(zhì)調(diào)研資料表明，有巖溶暗河與隧道軸線相交通過。在隧道施工前后，雖然已經(jīng)應(yīng)用過其它多種探測方法，仍然無法確定巖溶位置。l 在隧道施工即將完成之時，使用在隧道施工即將完成之時，使用EGS09 儀器在隧道內(nèi)（底板為儀器在隧道內(nèi)（底板為2m 厚鋼筋混凝土）進(jìn)