工程與環(huán)境物探課件

地震勘探主要是研究人工激發(fā)的地震（彈性）波在淺層巖、土介質(zhì)中的傳播規(guī)律。其傳播的動(dòng)態(tài)特徵集中反映在兩個(gè)方面，一是波傳播的時(shí)間與空間的關(guān)係，稱為運(yùn)動(dòng)學(xué)特徵；另一是波傳播中它的振幅、頻率、相位等的變化規(guī)律，稱為動(dòng)力學(xué)特徵。前者是地震波對(duì)地下地質(zhì)體的構(gòu)造回應(yīng)，後者則更多地表現(xiàn)出地下地質(zhì)體的巖性特徵，有時(shí)亦是地質(zhì)體結(jié)構(gòu)特徵的回應(yīng)。我們把上述兩種特徵統(tǒng)稱為地震波的波場(chǎng)特徵。

地震勘探

工程地震勘探的基本任務(wù)就是通過研究地震波的波場(chǎng)特徵，以解決淺部地層和構(gòu)造的分佈，確定巖、土力學(xué)參數(shù)等工程和水文勘探中所涉及到的地質(zhì)問題。本篇的重點(diǎn)是討論地震波場(chǎng)的基本理論和方法。在此基礎(chǔ)上，引入近年來在工程勘探和檢測(cè)中較新或常用的方法技術(shù)，如瑞雷波法、CT成像技術(shù)、樁基檢測(cè)、PS波測(cè)井等，並結(jié)合工程實(shí)例，討論一般性應(yīng)用問題。

1、地震波動(dòng)力學(xué)1.1彈性理論基礎(chǔ)

地震勘察是通過觀測(cè)和研究人工激發(fā)的彈性波在巖石中的傳播規(guī)律來解決工程及環(huán)境地質(zhì)問題的一種地球物理方法。1.1.1理想介質(zhì)和粘彈性介質(zhì)由彈性力學(xué)的理論可知，任何一種固體，當(dāng)它受外力作用後，其質(zhì)點(diǎn)就會(huì)產(chǎn)生相互位置的變化，也就是說會(huì)發(fā)生體積或形狀的變化，稱為形變。外力取消後，由於阻止其大小和形狀變化的內(nèi)力起作用，使固體恢復(fù)到原來的狀態(tài)，這就是所謂的彈性。外力取消後，能夠立即完全地恢復(fù)為原來狀態(tài)的物體，稱為完全彈性體，通常稱之為理想介質(zhì)。反之，若外力去掉後，仍保持其受外力時(shí)的形態(tài)，這種物體稱為塑性體，亦稱為粘彈性介質(zhì)。

在外力作用下，自然界大部分物體，既可以顯示彈性也可以顯示粘彈性，這取決於物體本身的性質(zhì)和外力作用的大小及時(shí)間的長(zhǎng)短。

地震波傳播範(fàn)圍內(nèi)，絕大多數(shù)巖石都可以近似地看成是完全彈性體（理想介質(zhì)）來研究。

1927年勒夫（Love.A.E.H）證明由於彈性能是應(yīng)變的單值函數(shù)，係數(shù)和必須相等，因此36個(gè)彈性係數(shù)可以減少到21個(gè)。當(dāng)我們研究的彈性體如果是各向同性介質(zhì)，勒夫進(jìn)一步證明這些係數(shù)可以減少到只剩二個(gè)，我們把它表示為λ和μ，稱為拉梅常數(shù)。

當(dāng)μ值比較大時(shí)，值就變小，這說明常數(shù)的物理意義是阻止切應(yīng)變的一個(gè)度量，因此它常常亦被稱為剪切模量。對(duì)於大多數(shù)巖土介質(zhì)，帕，而對(duì)於液體，，此時(shí)切變無窮大有時(shí)為了方便起見，除了上述二個(gè)彈性常數(shù)以外，還應(yīng)用其他一些彈性常數(shù)。最普通的是楊氏模量E，泊松比σ和體積壓縮模量K。這三個(gè)彈性係數(shù)的定義分別是：楊氏模量E表示為當(dāng)圓的或多角形柱體試件，在其一端面上受力，而側(cè)面為自由面時(shí)，所加應(yīng)力與相對(duì)伸長(zhǎng)之比，

圖1.1.23均勻介質(zhì)中的等時(shí)面 圖1.1.24等時(shí)面族同射線族的正交關(guān)係

對(duì)於各向同性的彈性介質(zhì)而言，5個(gè)彈性常數(shù)中只要知道其中的2個(gè)，就可求出另外的3個(gè)。③橫波亦為線性極化波，因?yàn)槠滟|(zhì)點(diǎn)是在一維空間內(nèi)振動(dòng)。但由於在球座標(biāo)標(biāo)內(nèi)同r是互為正交的，故橫波的質(zhì)點(diǎn)位移振動(dòng)方向有別於縱波，它同波的傳播方面r垂直。在研究中，通常把橫波看作是由兩個(gè)方向的振動(dòng)所組成，一個(gè)是質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)在垂直平面內(nèi)的橫波分量，稱為SV波，另一個(gè)是質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)在水準(zhǔn)平面內(nèi)的橫波分量，稱之為SH波，如圖1.1.10。圖1.1.10橫波的傳播特徵

圖1.1.11波的振動(dòng)圖形 圖1.1.12波剖面圖1.2.3地震波的頻譜由震源激發(fā)、經(jīng)地下傳播並在地面或井中接收到的地震波通常是一個(gè)短的脈衝振動(dòng)，應(yīng)用信號(hào)分析領(lǐng)域中的廣義術(shù)語，稱該振動(dòng)為地震子波。它可以被理解為有確定起始時(shí)間和有限能量，在很短時(shí)間內(nèi)衰減的一個(gè)信號(hào)。地震子波振動(dòng)的一個(gè)基本屬性是振動(dòng)的非週期性。因此，它的動(dòng)力學(xué)參數(shù)有別於描述週期振動(dòng)的振幅、頻率、相位等參數(shù)，而用振幅譜、相位譜（或頻譜）等概念來描述。

地震波的動(dòng)力學(xué)特徵既可以用隨時(shí)間而變化的波形來描寫，也可以用其頻譜特性來表述。前者是地震波的時(shí)間域表徵，後者則是其頻率域表徵。由於它們具有單值對(duì)應(yīng)性，因此在任何一個(gè)域內(nèi)討論地震波都是等效的。

地震子波的另一個(gè)屬性是它具有確定的起始時(shí)間和有限的能量，因此經(jīng)過很短的一段時(shí)間即衰減，衰減時(shí)間的長(zhǎng)短稱為地震子波的延續(xù)時(shí)間長(zhǎng)度，以後將會(huì)討論到，它決定了地震勘探的分辨能力，而且可以很容易地證明：地震子波的延續(xù)時(shí)間長(zhǎng)度同它的頻譜的頻帶寬度成反比。

2．波的吸收衰減

由於地下介質(zhì)的非完全彈性和不均勻性，當(dāng)?shù)卣鸩ㄍㄟ^地層介質(zhì)傳播時(shí)，會(huì)出現(xiàn)波的吸收現(xiàn)象。此時(shí)，介質(zhì)的振動(dòng)粒子之間產(chǎn)生摩擦，地震波的一部分能量轉(zhuǎn)換成熱。地下介質(zhì)彈性越好，能量損失就越少。這表明分選、膠結(jié)好的地層波的吸收作用也小。由此可得出以下結(jié)論：波的吸收一般隨著深度的增加而減小。淺層地震勘探中，因調(diào)查的目的層大多為未膠結(jié)的第四系軟土沉積層，故地震波在軟土地層中傳播時(shí)波的吸收作用大。

在實(shí)際介質(zhì)中傳播時(shí)，由於介質(zhì)的吸收衰減作用，濾去了較高的頻率成分而保留較低的頻率成分，巖土介質(zhì)的這種作用稱為大地濾波作用。高頻成分的損失，改變了脈衝的頻譜成分，使頻譜變窄，因而使激發(fā)的短脈衝經(jīng)大地濾波作用後其延續(xù)時(shí)間加長(zhǎng)，解析度降低。如圖1.1.21所示，這種經(jīng)大地濾波作用後輸出的波稱為地震子波。圖1.1.21大地濾波作用對(duì)波形的改造圖1.1.22惠更斯原理示意圖

2．費(fèi)馬原理費(fèi)馬原理表明，地震波沿射線傳播的旅行時(shí)和沿其他任何路徑傳播的旅行時(shí)相比為最小，亦波是沿旅行時(shí)間最小的路徑傳播(最小時(shí)間原理)的。在時(shí)間場(chǎng)內(nèi)，將時(shí)間相同的值連起來，組成等時(shí)面，等時(shí)面與射線成正交關(guān)係。1.5.2橫向解析度廣義繞射理論說明，地面上某點(diǎn)O（自激自收點(diǎn)）的能量都是地下介面上每一繞射點(diǎn)對(duì)它“貢獻(xiàn)”的結(jié)果，問題是每一個(gè)點(diǎn)的“貢獻(xiàn)”都是等量的嗎？理論和實(shí)踐證明它們不是等量的並且有一個(gè)確定的範(fàn)圍。分析認(rèn)為在地面O點(diǎn)觀測(cè)到的波的能量主要是由該範(fàn)圍內(nèi)的繞射點(diǎn)形成的繞射波對(duì)該觀測(cè)點(diǎn)的“貢獻(xiàn)”。這個(gè)帶我們稱為菲涅爾帶。如圖1.1.36所示。從O點(diǎn)發(fā)出一球面波，波前到達(dá)介面上時(shí)形成繞射，考慮到所有繞射對(duì)O點(diǎn)的貢獻(xiàn)，要使得所有繞射圖1.1.37反射波的透過損失影響地震波速度的因素：1．巖土介質(zhì)的密度一般情況下，巖石越緻密，波速越高，

2.即同樣巖性的巖土介質(zhì)，當(dāng)孔隙度大時(shí)，其速度值相對(duì)變小。

3．地層埋深和地質(zhì)年代一般情況下巖石埋藏得越深，反映它們的年代越老，承受上覆地層壓力的時(shí)間長(zhǎng)、強(qiáng)度大，這就是所謂的壓實(shí)作用。因此同樣巖性的巖石，埋藏深、時(shí)代老的要比埋藏淺、時(shí)代新的巖石速度更大。

當(dāng)已知彈性模量及密度可求取縱橫波速度值，反之，由縱橫速度值可求得各種彈性模量1.7.2淺層地震地質(zhì)條件地震勘探的效果在很大程度上取決於工作地區(qū)是否具有應(yīng)用地震勘探的前提，也就是工區(qū)的地震地質(zhì)條件。在淺層地震勘探中，其地震地質(zhì)條件主要是指淺部巖土介質(zhì)的性質(zhì)和地質(zhì)特徵，以及地表的各種影響因素?？蓮囊韵聨讉€(gè)方面來討論。1．疏鬆覆蓋層2．潛水面和含水層3．地質(zhì)剖面的均勻性4．地震介面和地質(zhì)介面的差異

地震介面是指地震波傳播時(shí)與波速變化有關(guān)的波阻抗差異介面（物理介面），而地質(zhì)介面是巖性不同或時(shí)代不同的介面（與波速無關(guān)，即使波速大致相同的地層，只要地質(zhì)學(xué)的記述不同，也認(rèn)為是屬於兩個(gè)地層）。

對(duì)地震工程而言，從動(dòng)力學(xué)的觀點(diǎn)—--按彈性波速劃分地層，應(yīng)該說更為合理。

地下介面的幾何形態(tài)和運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)等。

2.1.1直達(dá)波時(shí)距曲線直達(dá)波即是從震源點(diǎn)出發(fā)不經(jīng)反射或折射以地表速度直接傳播到各接收點(diǎn)的地震波。當(dāng)震源位於地表附近，並採(cǎi)用縱測(cè)線觀測(cè)時(shí)，其時(shí)距曲線方程為：

交叉時(shí)與折射介面法向深度有關(guān)，對(duì)資料解釋有意義。時(shí)距曲線斜率的倒數(shù)等於介面速度。由圖1.2.1可見，時(shí)距曲線的D點(diǎn)為折射波的始點(diǎn)，D點(diǎn)內(nèi)無折射波，為折射波的盲區(qū)，D點(diǎn)以外，折射波先於反射波到達(dá)接收點(diǎn)，且在一定範(fàn)圍外，也先於直達(dá)波到達(dá)接收點(diǎn)。

在淺層高解析度地震反射勘探中，為解決近炮點(diǎn)處接收到的淺層反射波正常時(shí)差小，不易準(zhǔn)確求取速度的問題，常採(cǎi)用擴(kuò)展排列接收，求取地層速度。使用正常時(shí)差可判斷地震記錄上的同相軸是正常的反射波，還是強(qiáng)干擾背景條件下接收到的相干干擾波等雜訊；共深度點(diǎn)疊加前需要消除正常時(shí)差，正常時(shí)差也是速度分析的基礎(chǔ)。

由於淺層介面的反射波時(shí)距曲線陡，而深層的反射波時(shí)距曲線平緩，所以在遠(yuǎn)炮檢距處，深、淺層的反射波時(shí)距曲線可能相交，而在近炮檢距處不相交，這就決定了在淺層地震反射勘探中常採(cǎi)用近炮點(diǎn)處接收。

3.1.2

常用儀器及性能指標(biāo)

常用於淺層及中淺層地震勘探和工程檢測(cè)的儀器性能指標(biāo)見表1.3.1

3.2.1

檢波器檢波器是安置在地面、水中或井下以拾取大地振動(dòng)的地震探測(cè)器或接收器，它實(shí)質(zhì)是將機(jī)械振動(dòng)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的一種感測(cè)器。現(xiàn)代地震檢波器幾乎完全是動(dòng)圈電磁式(用於陸地工作）和壓電式(用於海洋和沼澤工作)的。這裏只介紹接收縱波的垂直檢波器。4.1.1有效波與干擾波在數(shù)據(jù)採(cǎi)集中，埋置於地面的檢波器可接收到來自於地下多種波的擾動(dòng)，其中只有可用於解決所提出的地質(zhì)任務(wù)的波才稱為有效波，所有妨礙有效波識(shí)別和追蹤的其他波稱為干擾波。由此可見，在反射縱波法勘探中，一般只有反射縱波是有效波，其他波屬於干擾範(fàn)疇．在反射波法勘探中，根據(jù)各種環(huán)境、激發(fā)以及傳播因素產(chǎn)生的干擾的動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)特點(diǎn)，將干擾波分為兩類，其一是規(guī)則干擾波，其二是不規(guī)則干擾波。干擾波，下麵分述其主要特點(diǎn)：1．規(guī)則干擾波規(guī)則干擾波主要有：聲波、面波、工業(yè)電干擾、多次反射波、側(cè)面波以及繞射波等。其主要特點(diǎn)為在時(shí)間或空間上表現(xiàn)出一定的規(guī)律性，能量一般較強(qiáng)。與有效波的差異主要表現(xiàn)在頻率、視速度和到達(dá)時(shí)間三個(gè)方面，並且大部分干擾主要表現(xiàn)出視速度和到達(dá)時(shí)間二個(gè)方面與有效波存在差異。如面波、聲波和多次反射波等。其波譜特徵見圖1.4.2。2．不規(guī)則干擾波它主要包括微震（即與激發(fā)震源無關(guān)的地面擾動(dòng)），低頻和高頻背景等。其主要特點(diǎn)是在時(shí)間和空間上表現(xiàn)出無規(guī)律性，即是一種隨機(jī)的能量較強(qiáng)、頻率不定的干擾。4.1.2.2觀測(cè)系統(tǒng)圖1.4.4用綜合平面圖表示觀測(cè)系統(tǒng)在對(duì)一條測(cè)線進(jìn)行觀測(cè)時(shí)，為提高效率，通常都是每放一炮，多個(gè)觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)，每次激發(fā)時(shí)所安置的多道檢波器的觀測(cè)地段稱為地震排列。我們把激發(fā)點(diǎn)與接收排列的相對(duì)空間位置關(guān)係稱為觀測(cè)系統(tǒng)。顯然可見，觀測(cè)系統(tǒng)的選擇和設(shè)計(jì)與勘探地質(zhì)目的、干擾波與有效波的特點(diǎn)、地表施工條件等諸因素有直接關(guān)係．下麵我們就常用的幾種觀測(cè)系統(tǒng)的圖示和設(shè)計(jì)進(jìn)行論述。

1．綜合平面圖示法如圖1.4.4所示，它是目前生產(chǎn)中最常用的觀測(cè)系統(tǒng)圖示方法。它從分佈在測(cè)線上的各激發(fā)點(diǎn)出發(fā)，向兩側(cè)作與測(cè)線成45

角的直線座標(biāo)網(wǎng)，將測(cè)線上對(duì)應(yīng)的接收排列投影到該45

角的斜線上，並用顏色或加粗線標(biāo)出對(duì)應(yīng)線段。圖1.4.4用綜合平面圖表示觀測(cè)系統(tǒng)2．簡(jiǎn)單連續(xù)觀測(cè)系統(tǒng)由於在排列兩端分別激發(fā)，所以又稱雙邊放炮觀測(cè)系統(tǒng)。又因該觀測(cè)系統(tǒng)對(duì)地下反射介面僅一次採(cǎi)樣，所以又稱為單次覆蓋觀測(cè)系統(tǒng)。所得的地震剖面為單次剖面。如果震源固定在排列的一端激發(fā)。每激發(fā)一次，排列沿測(cè)線方向向前移動(dòng)一次(半個(gè)排列長(zhǎng)度)。那麼這種觀測(cè)系統(tǒng)叫做單邊激發(fā)(或叫單邊放炮)簡(jiǎn)單連續(xù)觀測(cè)系統(tǒng)，如圖1.4.5（b）。如果震源位於排列中間，也就是在激發(fā)點(diǎn)的兩邊安置數(shù)目相等的檢波器同時(shí)接收，這種觀測(cè)形式叫做中間激發(fā)觀測(cè)系統(tǒng)(或叫中間放炮觀測(cè)系統(tǒng))，如圖1.4.5（c）所示。

圖1.4.5簡(jiǎn)單連續(xù)觀測(cè)系統(tǒng)a-雙邊激發(fā)；b-單邊激發(fā)；c-中間激發(fā)；d-間隔單次覆蓋4．多次覆蓋觀測(cè)系統(tǒng)為了壓制多次反射波之類的特殊干擾波，提高地震記錄信噪比，採(cǎi)取有規(guī)律地同時(shí)移動(dòng)激發(fā)點(diǎn)與接收排列，對(duì)地下介面反射點(diǎn)多次重複採(cǎi)樣的觀測(cè)形式叫多次覆蓋觀測(cè)系統(tǒng)。

4.1.4觀測(cè)參數(shù)選擇4.1.4.1儀器因素1．採(cǎi)樣率2．濾波檔3．前放固定增益

4.1.4.3最佳接收段問題

最佳接收地段又稱為“最佳時(shí)窗”。在最佳時(shí)窗內(nèi)接收，可避開面波和折射波的干擾，此外，其反射波振幅隨炮檢距的增大而減小，相位隨炮檢距的增大而基本保持不變?？梢?。最佳時(shí)窗的選取關(guān)鍵在於選取接收排列的兩個(gè)端點(diǎn)。即選擇偏移距和最大炮檢距。

從高解析度地震勘探的角度考慮，激發(fā)和接收的總原則為：小藥量激發(fā)，寬頻帶接收，觀測(cè)系統(tǒng)採(cǎi)用小道距、小偏移距、無組合檢波合適的覆蓋次數(shù)觀測(cè)。4.2資料處理地震資料數(shù)字處理是指用電腦對(duì)採(cǎi)集的原始資料進(jìn)行以壓制干擾，提高信噪比和解析度，提取地震參數(shù)為目的的一整套處理方法和技術(shù)。它可為資料解釋提供反映地下結(jié)構(gòu)和巖性等的地震剖面和參數(shù)。

圖1.4.19二維反射縱波多次覆蓋資料處理流程圖

4.2.1預(yù)處理所謂預(yù)處理，是在對(duì)數(shù)據(jù)作實(shí)質(zhì)性處理之前為滿足一定的電腦結(jié)構(gòu)要求以及處理方法要求，對(duì)輸入的原始數(shù)據(jù)所必須完成的一些準(zhǔn)備工作。1．?dāng)?shù)據(jù)重排（解編）目前常用的地震儀的記錄格式一般是SEG-B格式、SEG-D格式或SEG—2格式等。2．不正常道、炮處理3．抽道集

4.2.2頻譜分析

4.2.3數(shù)字濾波處理2．?dāng)?shù)字濾波的特殊性1）偽門現(xiàn)象

2）吉普斯現(xiàn)象4.2.3.4反濾波1．反濾波的基本概念所謂反濾波仍然是一個(gè)濾波過程，這種濾波過程的作用恰好與某個(gè)其他濾波過程的作用相反。2.靜校正表層因素的校正，即靜校正。靜校正一般分為野外(一次)靜校正和剩餘靜校正等.

4.2.4.2動(dòng)校正處理

在水準(zhǔn)迭加中，動(dòng)校正處理是針對(duì)共反射點(diǎn)道集進(jìn)行的。它把炮檢距不同的各道上來自同一介面同一點(diǎn)的反射波到達(dá)時(shí)間按正常時(shí)差規(guī)律校正為共中心點(diǎn)處的回聲時(shí)間。以保證實(shí)現(xiàn)同相迭加，使得迭加後的記錄道變?yōu)樽约ぷ允盏挠涗浀?，從而直觀反映地下構(gòu)造形態(tài)。

常規(guī)疊加是將道集中經(jīng)過動(dòng)、靜校正後的各道上序號(hào)相同的採(cǎi)樣值取算術(shù)平均值，組成疊加道輸出。4.2.5速度分析速度掃描的基本原理：

4.2.5.3各種速度的概念及相互關(guān)係1．各種速度的概念及計(jì)算1）真速度：2）層速度：

4.2.9常規(guī)處理中影響解析度的有關(guān)環(huán)節(jié)1．速度分析

常規(guī)速度譜分析不考慮頻率因素。它所得到的疊加速度是對(duì)應(yīng)於反射信號(hào)的主頻的。即按速度分析得到的速度進(jìn)行動(dòng)校正，只能使反射波的主頻分量同相疊加，而不能保證高頻分量同相疊加。另外，速度分析的精度受信噪比和靜校正的影響很大。不具備一定優(yōu)勢(shì)信噪比帶寬的資料無法做速度分析。2．動(dòng)校正動(dòng)校正使CDP道集中來自同一反射點(diǎn)的反射波同相對(duì)齊，以便同相疊加。因此，動(dòng)校正的精度直接影響到疊加效果。動(dòng)校正除受動(dòng)校正速度的精度影響外，還存在動(dòng)校拉伸問題。3．靜校正

常規(guī)靜校正不考慮頻率因素，不能保證高頻成分對(duì)靜校正的精度要求。

應(yīng)特別指出的是，必須保證相遇時(shí)距曲線互換點(diǎn)及追逐時(shí)距曲線重迭部分在干涉區(qū)以外。道和道距：折射波法勘探中一般採(cǎi)用單個(gè)檢波器作為一道接收，而不搞組合檢波，其主要原因就是它不需要考慮壓制面波干擾問題，因?yàn)槟壳八紤]的折射波僅僅只是首波，即是最先到達(dá)的波。首波中包含了直達(dá)波和折射波。在採(cǎi)集中，我們只要注意壓制隨機(jī)干擾並兼顧激發(fā)能量，就可獲得品質(zhì)較高的首波記錄。此外，為了不漏掉淺層薄層資訊，道距的選擇是十分重要的。一般有等間距和不等間距兩種方式。在不等間距接收中，一般可把接收排列的道距設(shè)計(jì)成小一大一小方式，也可把它設(shè)計(jì)成小一大方式。道距的選擇一般為1~10m，可按勘探目的層深度、地層展布、儀器道數(shù)以及激發(fā)能量等情況而定。6地震透射波法在工程地震勘探中，透射波法主要用於地震測(cè)井（地面與井之間的透射）、地面與地面之間凸起介質(zhì)體的勘查和井與井之間地層介質(zhì)體的勘查。地質(zhì)目的不同，所採(cǎi)用的方法手段也不同。但從原理上講，均是採(cǎi)用透射波理論，利用波傳播的初至?xí)r間，反演表徵巖土介質(zhì)的巖性、物性等特性以及差異的速度場(chǎng)，為工程地質(zhì)以及地震工程等提供基礎(chǔ)資料或直接解決其問題。6.1地面與井的透射井口附近激發(fā)，井中不同深度上接收透射波或反之的地震工作稱為地震測(cè)井。6.1.1透射波垂直時(shí)距曲線

圖1.6.1地震測(cè)井6.1.3資料的處理解釋1．初至拾取及井源距校正1）初至拾取2）井源距校正6.2.1跨孔法

跨孔法可以用來測(cè)量鑽孔之間巖體縱、橫波的傳播速度、彈性模量及衰減係數(shù)等，這些參數(shù)可用於巖體質(zhì)量的評(píng)價(jià)。2．透射CT成像技術(shù)（專題）

7瑞雷波法

瑞雷波法勘探實(shí)質(zhì)上是根據(jù)瑞雷面波傳播的頻散特性，利用人工震源激發(fā)產(chǎn)生多種頻率成分的瑞雷面波，尋找出波速隨頻率的變化關(guān)係，從而最終確定出地表巖土的瑞雷波速度隨場(chǎng)點(diǎn)座標(biāo)的變化關(guān)係，以解決淺層工程地質(zhì)和地基巖土的地震工程等問題。

和已有的淺層折射波法和反射波法相比，瑞雷波的獨(dú)特之處是它不受地層速度差異的影響，折射波法和反射波法對(duì)於波阻抗差異較小的地質(zhì)體介面反映較弱，不易分辨，尤其是折射波法要求下覆層速度大於上覆層速度，否則為其勘探中的盲層，瑞雷波法則不存在這類問題。但瑞雷波法的勘探深度受方法本身的限制，明顯不如前兩者，而縱橫向解析度又高於前兩者。8樁基無損檢測(cè)（不涉及以動(dòng)力機(jī)器設(shè)計(jì)為目的的樁基動(dòng)力試驗(yàn)）8.1樁基的類型和品質(zhì)問題目前採(cǎi)用的樁基主要有鑽孔灌注樁、成管灌注樁、挖孔樁、打入預(yù)製樁、旋噴樁

樁基品質(zhì)檢測(cè)包括兩方面的內(nèi)容：樁基品質(zhì)評(píng)價(jià)和樁基的承載力確定。8.2錘擊法錘擊法是一種瞬態(tài)動(dòng)測(cè)法。嵌入土中的樁基相當(dāng)於一根在阻尼介質(zhì)中上端自由而下端彈性連結(jié)的彈性桿。當(dāng)在樁頂或樁側(cè)施加瞬間外力F時(shí)，樁體內(nèi)相鄰質(zhì)點(diǎn)間的應(yīng)力發(fā)生變化，引起應(yīng)變的傳遞，產(chǎn)生彈性波。可定量確定出樁體的品質(zhì)以及估算出承載力的大小。

8.2.1方法原理1．樁體缺陷檢測(cè)

在樁頂部豎直向下施加一瞬間力F，並在震源點(diǎn)附近接收時(shí)，其斷裂面和樁底面上將產(chǎn)生反射和透射的P波。由於為近法線入射，轉(zhuǎn)換橫波可不考慮。

有關(guān)樁體質(zhì)量的綜合評(píng)價(jià)分類標(biāo)準(zhǔn)如下：①A類：結(jié)構(gòu)完整，混凝土品質(zhì)優(yōu)良。②B類：結(jié)構(gòu)完整，樁徑有變化或混凝土品質(zhì)基本正常。③C類：局部斷裂或混凝土有嚴(yán)重離析層或混凝土品質(zhì)較差。④D類：結(jié)構(gòu)破壞，混凝土品質(zhì)極差。9、地震社區(qū)劃中的物探方法在區(qū)域地殼穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，按天然地震作用強(qiáng)度和特徵對(duì)居民區(qū)、工業(yè)區(qū)、單獨(dú)大型建築場(chǎng)地進(jìn)行（預(yù)測(cè)天然地震對(duì)於結(jié)構(gòu)物的影響程度）的分區(qū)，這種分區(qū)稱為地震社區(qū)劃分，簡(jiǎn)稱地震社區(qū)劃。地震效應(yīng)的詳細(xì)分區(qū)，即依據(jù)強(qiáng)震時(shí)的破壞效應(yīng)與土層條件、地下水位、彈性波傳播速度的關(guān)係以及與層狀結(jié)構(gòu)有關(guān)的地面波譜特徵的關(guān)係進(jìn)行分區(qū)。

地震社區(qū)劃工作的定量方法有多種，與應(yīng)用地球物理有關(guān)的方法主要有綜合物探法，平均剪切模量法、地震剛度法、常時(shí)微動(dòng)法和一維反應(yīng)分析法。9.1地震剛度法“地震剛度”是地震時(shí)抵抗巖石內(nèi)形變傳播的特徵指標(biāo)。在某種意義上，“剛度”可解釋為抵抗“鬆散”。

地震剛度愈大的巖石，則地震震級(jí)增量較??；地震剛度愈小的鬆散、飽和水堆積土，則地震剛度增量較大。如果地震震級(jí)增量用花崗巖作為標(biāo)準(zhǔn)，地震剛度不同的巖土，其震級(jí)增量差可達(dá)1—3級(jí)（表1.9.1）。地震剛度r用彈性波傳播速度V與巖土密度

的乘積表示，即。

表1.9.1不同類型巖土的地震震級(jí)增量9.2常時(shí)微動(dòng)法

地球表層任何地點(diǎn)、任何建築物的地基，都在以微小的振幅不停地振動(dòng)著，其振幅通常不超過數(shù)微米，振動(dòng)週期一般為0.5秒至數(shù)秒，這種不停的微小振動(dòng)被稱為常時(shí)微動(dòng)。微動(dòng)的發(fā)生源可分為自然因素和人文因素兩大類，前者如風(fēng)、雨、海浪、火山活動(dòng)等，後者如工廠生產(chǎn)、交通運(yùn)輸、建築施工等。通常將有特定振源的微動(dòng)稱作振動(dòng)，而將無特定振源且週期較長(zhǎng)（長(zhǎng)於5秒）的微動(dòng)稱作脈動(dòng)。

對(duì)於無特定振源、週期又比較短（小於5秒）的微動(dòng)稱作常時(shí)微動(dòng)。

因?yàn)楦鞣N振源的綜合作用產(chǎn)生的波動(dòng)在傳播過程中必然要攜帶途中介質(zhì)（地基）特性的某些資訊，所以觀測(cè)研究地基（地表或地下）的常時(shí)微動(dòng)，可以推斷地基的彈性（速度）構(gòu)造和振動(dòng)特性。

1.4高密度電阻率法1.4.1基本原理高密度電阻率法是根據(jù)水文、工程及環(huán)境地質(zhì)調(diào)查的實(shí)際需要而研製的一種電阻率法觀測(cè)系統(tǒng)。與常規(guī)電阻率法相比，高密度電阻率法在野外資訊採(cǎi)集過程中可組合使用多種裝置形式，因而採(cǎi)集的資訊量大，數(shù)據(jù)觀測(cè)精度高，在電性不均勻體的探測(cè)中取得了良好的地質(zhì)效果。高密度電阻率法實(shí)際上是一種陣列勘探方法。

由於高密度電阻率法可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速採(cǎi)集和微機(jī)處理，從而改變了電阻率法勘探傳統(tǒng)的工作模式，大大地提高了工作效率，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，使電法勘探的智能化程度大大地向前邁進(jìn)了一步。圖2.1.50為高密度電阻率法勘探系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖2.1.50高密度電阻率法勘探系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

1.4.2高密度電阻率法野外工作方法1．三極測(cè)量裝置圖2.1.51高密度電阻率法三極測(cè)量裝置圖見圖2.1.51，首先以1、2為測(cè)量電極，供電用裝換開關(guān)依次接3、4、5、……、n，觀測(cè)每個(gè)數(shù)據(jù)上的值、值

圖2.1.52西安市

區(qū)高密度電阻率法等值線擬斷面圖

2．三電位電極系測(cè)量裝置為獲得地電斷面結(jié)構(gòu)特徵的資訊，可選擇三電位電極系測(cè)量裝置。三電位電極系是將等間距的對(duì)稱四極，偶極及微分裝置按一定方式組合後所構(gòu)成的一種測(cè)量系統(tǒng)。三電位電極系的電極排列方式如圖2.1.53所示。當(dāng)點(diǎn)距設(shè)為x時(shí)，其極距。

三電位電極系的電極排列方式如圖2.1.53所示。當(dāng)點(diǎn)距設(shè)為x時(shí)，其極距

a=nx(n=1,2,3^)圖2.1.53三電位電極系4．資料處理及結(jié)果圖示圖2.1.54為高密度電阻率法數(shù)值模擬等值線斷面圖。其中（a）圖下部為水文物探中一種模擬古河道中含水透鏡體的常見的地電模型，上部為經(jīng)過濾波處理後的比值參數(shù)面圖，它比較簡(jiǎn)捷地反映了局部透鏡體(高阻體)的存在。（b）圖為隆起基巖中的低阻破碎帶，比值參數(shù)不僅反映出基底的起伏，還清楚地反映出低阻破碎帶的存在。圖2.1.54高密度電阻率法數(shù)值模擬斷面圖應(yīng)用實(shí)例1、高密度電阻率方法在地下空洞墓穴探測(cè)實(shí)例圖4d是總剖面的照片，e是電阻率反演結(jié)果，與剖面對(duì)應(yīng)的b和c（放大圖）是先前發(fā)現(xiàn)的墓穴，位置a（放大圖）是先前沒有注意到的另一個(gè)墓穴。採(cǎi)用溫納裝置，電極距為1米。

2、高密度電法在××地區(qū)規(guī)劃水泥廠地基勘察中的應(yīng)用圖6為測(cè)線2的電阻率剖面及鑽井驗(yàn)證結(jié)果。4.5.1脈衝時(shí)間域探地雷達(dá)的基本原理

脈衝時(shí)間域探地雷達(dá)利用超高頻短脈衝電磁波在地下介質(zhì)中的傳播規(guī)律來探測(cè)地下介質(zhì)的分佈。因?yàn)棰偃魏蚊}衝波都可以分解成不同頻率的單諧波；②對(duì)稱振子型、發(fā)射和接受天線間距離很小。因此電偶極源產(chǎn)生的單諧電磁波場(chǎng)及傳播特徵是探地雷達(dá)的理論基礎(chǔ)。4.5.1.1電偶極源的電磁場(chǎng)1、

均勻介質(zhì)中的電磁場(chǎng)l．剖面法與多次覆蓋（1）剖面法剖面法是發(fā)射天線（T）和接收天線（R）以固定間距沿測(cè)線同步移動(dòng)的一種測(cè)量方式。

（2）多次覆蓋

應(yīng)用不同天線距的發(fā)射——接收天線在同一測(cè)線上進(jìn)行重複測(cè)量．然後把測(cè)量記錄中相同位置的記錄進(jìn)行疊加，這種記錄能增強(qiáng)對(duì)深部地下介質(zhì)的分辨能力。4.5.2.2探地雷達(dá)的技術(shù)參數(shù)

1．解析度

解析度是方法分辨最小異常體的能力。解析度可分為垂向解析度與橫向解析度。

（1）

垂向解析度一般把地層厚度b=λ／4作為垂直解析度的下限。（2）橫向解析度4.5.2.4探地雷達(dá)測(cè)量的設(shè)計(jì)1．目的體特性與所處環(huán)境分析（1）天線中心頻率選擇（2）時(shí)窗選擇（3）採(cǎi)