1第一章-地震勘探

1、地震勘探方法原理及分類2、地震波的類型、傳播規(guī)律及形成折射波的條件3、地震波時(shí)距曲線及不同波時(shí)距曲線特征和公式推導(dǎo)4、折射波勘探的觀測(cè)系統(tǒng)5、折射波法解釋中時(shí)間場(chǎng)法(t0法)

的方法6、反射波法觀測(cè)系統(tǒng)的特征7、地震勘探分辨率影響因素及提高分辨率的舉措8、反射波地震勘探資料的常用處理方法9、靜校正處理方法及主要內(nèi)容10、動(dòng)校正及用途11、疊加處理及用途

第1章地震勘探1、地微動(dòng)概念及其特點(diǎn)2、地微動(dòng)振源、分類及應(yīng)用3、周期頻度法的分析處理方法

第2章地微動(dòng)技術(shù)1、面波勘探概念及原理2、面波勘探的特點(diǎn)及應(yīng)用

第3章面波勘探1、探地雷達(dá)的概念及組成2、探地雷達(dá)測(cè)量的設(shè)計(jì)內(nèi)容

第4章探地雷達(dá)1、低應(yīng)變檢測(cè)原理2、應(yīng)力波在樁身中的反射和透射規(guī)律3、引起反射波的常見因素并能根據(jù)檢測(cè)波形能進(jìn)行判別4、低應(yīng)變檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試技術(shù)

第5章低應(yīng)變基樁完整性檢測(cè)

1、高應(yīng)變法概念2、高應(yīng)變法適用范圍3、曲線擬合法的思想4、高應(yīng)變曲線類型和完整性分析

第6章高應(yīng)變基樁承載力檢測(cè)1、超聲波概念、基本參量與分類2、介質(zhì)的聲參量

第7章超聲波探測(cè)一、地震勘探概念

第1章地震勘探

第1節(jié)

地震勘探概述地震勘探：通過觀測(cè)和研究地震波在地下的傳播特性,即在不同界面上將發(fā)生反射、折射、繞射、散射等現(xiàn)象，以查明地層、地質(zhì)構(gòu)造形態(tài)的一種地球物理方法。據(jù)波的類型分：縱波、橫波、面波勘探；據(jù)波傳播特點(diǎn)分：反射、折射、透射波法，反射波法應(yīng)用最廣，折射波法次之，透射波法只作為輔助手段；據(jù)目的層深度分：淺層<100m，中層(100～1000m)，深層>1000m；據(jù)勘探目的任務(wù)：工程(淺層)，煤田，油氣；據(jù)工作環(huán)境：陸上和海（湖）上勘探；二、地震勘探方法分類地震勘探在眾多物探中發(fā)展最快，應(yīng)用最廣，甚至成了物探代名詞，95%油田是地震勘探方法發(fā)現(xiàn)的。其中淺層地震勘探廣泛應(yīng)用于水、工、環(huán)地質(zhì)調(diào)查，巖土力學(xué)參數(shù)原位測(cè)試，人文調(diào)查，工業(yè)找礦。三、地震勘探工程應(yīng)用

第2節(jié)

地震勘探基本理論地震波有兩種類型：體波和面波

體波：在彈性介質(zhì)內(nèi)部向四周傳播的波。面波：在兩種介質(zhì)的界面?zhèn)鞑?。體波分為兩種類型：縱波和橫波面波分為兩種類型：瑞利波和勒夫波(蛇行運(yùn)動(dòng))

一、地震波的類型

縱波：質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波傳播方向相同；

橫波：質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波傳播方向垂直;瑞利波：沿自由表面(介質(zhì)與大氣層的界面)傳播的波；勒夫波：在低速巖層覆蓋于高速巖層的情況下，沿兩巖層界面?zhèn)鞑サ牟ā?/p>

二、地震波的反射、透射和折射

當(dāng)上、下巖層的波阻抗(即密度與速度的乘積)時(shí)，入射波傳播到兩種巖層的界面上，就會(huì)使其中一部分能量返回原來(lái)的介質(zhì)，形成反射波，且入射角與反射角相等。這種具有波阻抗差異的界面稱為反射界面。

入射波到達(dá)界面時(shí)，還將使一部分能量透過界面，在下層介質(zhì)中傳播，形成透射波。

令入射角為α，透射角為β，則它們之間的關(guān)系應(yīng)滿足斯奈爾（Snell）定律：

當(dāng)V2>V1

時(shí)，β>α。隨著入射角α的增大，透射角β將更快地增大。當(dāng)α增至某一臨界角i時(shí)，β=90。透射波在下層介質(zhì)中以速度V2

沿界面滑行，這種沿界面滑行的透射波又稱為滑行波。臨界角i應(yīng)滿足下列關(guān)系：

由于界面兩側(cè)的質(zhì)點(diǎn)存在著彈性聯(lián)系，因此在臨界點(diǎn)以后，由于滑行波經(jīng)過所引起的界面以下質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)必然會(huì)引起上層各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)，于是在上層介質(zhì)中就會(huì)形成一種新波，稱為折射波或首波。

形成折射波的條件：

界面下介質(zhì)的波速應(yīng)大于上覆介質(zhì)的波速。

在多層介質(zhì)中，要使任一地層頂面形成折射波，必須該層波速大于上覆所有各層的波速。如果上覆地層中某一層波速大于下伏所有各層的波速，則在這些下伏層頂面都不能形成折射波。

可見，形成折射的條件較苛刻。

在同一層剖面中，折射界面的數(shù)目總是少于反射界面。因而用折射波法劃分地質(zhì)剖面的能力要比反射波法差。

三、有效波和干擾波有效波：用于解決所提出地質(zhì)問題的波。干擾波：妨礙分辨有效波的其它波。例如，在折射波法中，折射波是有效波，但在反射波法中，折射波又是干擾波了。無(wú)論哪種地震勘探方法，爆炸引起的聲波，風(fēng)吹草動(dòng)、機(jī)械、車輛等形成的微震都屬于干擾波。

多次反射波的存在，降低了對(duì)一次波的分辨能力。因此，分辨和壓制多次波是地震資料處理和解釋中的重大課題。

四、地震波時(shí)距曲線圖中各道記錄振幅開始增大(或振幅最大)的點(diǎn)，將這些點(diǎn)連接起來(lái)，就構(gòu)成了該種波的同相軸。這些同相軸反映了炮點(diǎn)至檢波點(diǎn)的距離x與波到達(dá)各檢波點(diǎn)的旅行時(shí)t之間的函數(shù)關(guān)系。在x-t

平面內(nèi)，此函數(shù)關(guān)系稱為時(shí)(間)距(離)曲線。

1、直達(dá)波時(shí)距曲線

假設(shè)地下充滿均勻介質(zhì),波在其中傳播的速度為V。以震源O作為坐標(biāo)原點(diǎn)，則在炮檢距為x的點(diǎn)上直達(dá)波的旅行時(shí)可表示為上式就是直達(dá)波的時(shí)距方程。

2、反射波時(shí)距曲線反射波時(shí)距曲線是一條位于上部的雙曲線，且以縱軸為對(duì)稱軸。

3、折射波時(shí)距曲線

取震源O為坐標(biāo)原點(diǎn)，假設(shè)地面和折射界面都是水平的，震源至界面的法線深度為h，上層介質(zhì)的波速為V1

，下層介質(zhì)的波速為V2

，且V1<V2

。當(dāng)在盲區(qū)以外炮檢距為x的任意點(diǎn)S觀測(cè)時(shí)，水平界面的折射波時(shí)距曲線是以M和M′為始點(diǎn)，以縱軸為對(duì)稱的兩條直線段。

第3節(jié)折射波法在工程地震勘探中，地震折射波法是一種簡(jiǎn)便經(jīng)濟(jì)的勘探方法，它可為工程地質(zhì)提供淺層地層起伏變化和速度橫向變化資料以及潛水面的變化資料等，還可為反射波法勘探提供用于靜校正的表層速度和低速帶起伏變化資料。

根據(jù)炮點(diǎn)和檢波點(diǎn)的相對(duì)位置關(guān)系，可將地震勘探測(cè)線分為縱測(cè)線和非縱測(cè)線兩類?？v測(cè)線：炮點(diǎn)與檢波點(diǎn)在一條直線上;非縱測(cè)線：炮點(diǎn)與檢波點(diǎn)不在一條直線上。一.折射波觀測(cè)系統(tǒng)

不完整對(duì)比觀測(cè)系統(tǒng)（追逐時(shí)距曲線觀測(cè)系統(tǒng)）完整對(duì)比觀測(cè)系統(tǒng)（相遇時(shí)距曲線觀測(cè)系統(tǒng)）:可彌補(bǔ)單一時(shí)距曲線的不足，可以從不同方向反映界面變化。

有時(shí)工作條件或地質(zhì)條件復(fù)雜，用一般時(shí)距曲線得不到目的層折射波的相遇段，這時(shí)可在兩端增加激發(fā)點(diǎn)并擴(kuò)大觀測(cè)段，采用多重時(shí)距曲線觀測(cè)系統(tǒng)。二.時(shí)距曲線的解釋(t0法)可見，可利用直達(dá)波時(shí)距曲線求出V1，利用折射波時(shí)距曲線求出V2和截距時(shí)間t0，即可按上述公式求出震源點(diǎn)下界面的埋藏深度。第4節(jié)反射波法1、反射波法觀測(cè)系統(tǒng)多次覆蓋觀測(cè)系統(tǒng)：把不同激發(fā)點(diǎn)，不同接收點(diǎn)上接收來(lái)的來(lái)自同一反射點(diǎn)的地震記錄進(jìn)行迭加。優(yōu)點(diǎn)：可以壓制多次波和各種隨機(jī)干擾波，大大提高信噪比（有效波與干擾波能量之比）和地震剖面質(zhì)量，可以提取速度等重要參數(shù)。單次覆蓋與多次覆蓋比較具體做法：選定偏移距和檢波距后，每激發(fā)一次，激發(fā)點(diǎn)和整個(gè)排列同時(shí)向前移動(dòng)一個(gè)距離，直至測(cè)完全部剖面。常用綜合平面法來(lái)表示。單邊放炮以24道接收，6次覆蓋觀測(cè)系統(tǒng)為例：

在觀測(cè)系統(tǒng)中，炮點(diǎn)移動(dòng)距離（或移動(dòng)道數(shù)）可根據(jù)ｎ、Ｎ、S求得:2、四種道集記錄（1）共炮點(diǎn)記錄從炮點(diǎn)出發(fā)的45度斜線代表一個(gè)排列，在此線上所有的接收點(diǎn)有共同的炮點(diǎn)，屬于同一炮點(diǎn)的各道記錄稱為共炮點(diǎn)記錄。（2）共接收點(diǎn)記錄

從接收點(diǎn)出發(fā)的－450斜線代表地面同一接收點(diǎn)位置，此線上不同炮點(diǎn)的所有道都是同一地面點(diǎn)接收，由此組成的記錄稱為共接收點(diǎn)記錄。（3）共炮檢距記錄

與炮點(diǎn)線平行的水平線表示等炮檢距情況，各接收點(diǎn)的炮檢距都相等，由此形成的記錄稱為共炮檢距記錄。（4）共中心點(diǎn)記錄

垂直于共炮檢距線的垂線表示共中心點(diǎn)的位置，此線上各點(diǎn)接收到來(lái)自地下同一反射點(diǎn)的反射，由此組成的記錄稱為共反射點(diǎn)記錄。3、提高地震勘探精度——分辨率以往的地震勘探只能接收到中、低頻成分的地震波。地震波頻率低，分辨能力就低，所以地震資料只能分出厚度為幾十米到上百米的大套地層。

隨著勘探程度的提高，要求地震工作者不僅能搞清大套地層，而且還要準(zhǔn)確地劃分出十幾米甚至幾米厚的薄層，這就需要研究地震勘探的分辨能力，即分辨率問題。地震勘探分辨率提高分辨率要求減小采樣周期和道間距提高地震勘探分辨率的核心問題是提高高頻成分的能量，它要求地震儀相應(yīng)提高采樣速率，即縮短采樣周期T。為了保證不產(chǎn)生空間假頻，要求道間距小于或等于地震信號(hào)最小波長(zhǎng)的1／4，即4、勘探深度

速度是地震勘探的重要參數(shù)，為了求準(zhǔn)深層速度，一般認(rèn)為，最大炮檢距應(yīng)與界面深度相當(dāng)。為了擴(kuò)大勘探深度就應(yīng)增加排列長(zhǎng)度?？碧椒直媛逝c勘探深度的提高都要求增加儀器的記錄道數(shù)。

最大炮檢距與界面深度相當(dāng)。為了擴(kuò)大勘探深度就應(yīng)增加排列長(zhǎng)度，而提高分辨率又要求縮小道間距，因而就更需要增加道數(shù)。第5

節(jié)地震資料的處理

對(duì)野外取得的地震資料必須進(jìn)行加工處理，以便消除或壓制地震記錄中的噪音，改善或加強(qiáng)地質(zhì)信息，提高有效波的分辨率，為解釋提供可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

反射波資料的處理方法有數(shù)值校正、數(shù)字濾波、速度分析，疊加處理等。一.數(shù)值校正

1.動(dòng)校正：介質(zhì)均勻時(shí)，水平界面的反射波時(shí)距曲線為雙曲線。將各道記錄的反射波旅行時(shí)ti

逐點(diǎn)地校正為各檢波點(diǎn)至炮點(diǎn)O的中點(diǎn)處的回聲時(shí)間t0，這時(shí)時(shí)距曲線就變成了一條水平直線。

動(dòng)校正值(稱為正常時(shí)差)

Δti

＝ti

－t0

將各道記錄的反射波旅行時(shí)ti

逐點(diǎn)地校正為各檢波點(diǎn)至炮點(diǎn)O的中點(diǎn)處的回聲時(shí)間t0，這時(shí)時(shí)距曲線就變成了一條水平直線。

動(dòng)校正值(稱為正常時(shí)差)

Δti

＝ti

－t0

通常將校正后時(shí)間軸翻轉(zhuǎn)向下，此時(shí)t0

同相軸就可以近似地反映界面形態(tài)。2.靜校正：由于地形起伏、地下介質(zhì)不均勻、地表低速帶以及炮點(diǎn)深度的影響，會(huì)使反射波時(shí)距曲線產(chǎn)生畸變。這時(shí)即使動(dòng)校正準(zhǔn)確，時(shí)距曲線也仍存在畸變。也就是說，僅作動(dòng)校正是不夠的，還必須消除由于上述原因造成的反射時(shí)差Δt。計(jì)算靜校正值時(shí)要任意選定一個(gè)基準(zhǔn)面(一般選取地形起伏的中線)，并將所有炮點(diǎn)和檢波點(diǎn)都校正到這個(gè)基準(zhǔn)面上。靜校正包括三項(xiàng)內(nèi)容：

經(jīng)過靜校正后，就把實(shí)際觀測(cè)得到的不規(guī)則曲線變成規(guī)則的雙曲線了。二、疊加處理

將多次覆蓋觀測(cè)系統(tǒng)獲得的來(lái)自同一反射點(diǎn)的地震記錄道抽出，就可以繪成共反射點(diǎn)時(shí)距曲線。

對(duì)這種雙曲線形的時(shí)距曲線進(jìn)行動(dòng)校正，經(jīng)校正后屬于同一反射點(diǎn)的反射波振動(dòng)相位完全相同，將它們疊加以后，反射信號(hào)幅度大大增強(qiáng)。而其它干擾波，如多次波、隨機(jī)干擾等，仍有剩余時(shí)差。由于它們的相位不相同，故疊加后干擾信號(hào)的幅度必然削弱。水平疊加原理示意圖

可見水平疊加是突出有效波、壓制干擾波的有效手段。當(dāng)反射界面傾斜時(shí)，由于實(shí)際上并不存在共反射點(diǎn)，這時(shí)必須引入一種“偏移疊加”技術(shù)，才能使各種波歸到地下正確的位置上。三、時(shí)間剖面

實(shí)測(cè)地震資料經(jīng)各種處理后，同相軸變換成地下界面的形狀。由于同相軸代表的界面到地表的距離不是深度，而是時(shí)間，故這種剖面稱為時(shí)間剖面

時(shí)間剖面有不同的顯示方式，常用的是波形變面積時(shí)間剖面。變面積就是在地震波形極大值附近，按一定的閥值截取出的面積所形成的小梯形黑塊。小梯形面積的大小和形狀反映了地震波能量的強(qiáng)弱。根據(jù)該剖面上的波形還可以了解波的振幅和頻率等。

通過對(duì)時(shí)間剖面中各反射同相軸的對(duì)比追蹤，可識(shí)別出斷層、隆起、不整合、尖滅、超覆等地質(zhì)現(xiàn)象。

波形變面積時(shí)間剖面(a)變面積的說明(b)波形變面積時(shí)間剖面四、時(shí)間剖面的對(duì)比

時(shí)間剖面的對(duì)比工作是整個(gè)解釋工作中最基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)，直接影響到地質(zhì)解釋工作和構(gòu)造圖的可靠性。

在時(shí)間剖面上反射層位表現(xiàn)為同向軸的形式。在地震記錄上波動(dòng)的相同相位的連線叫做同向軸。所以在時(shí)間剖面上反射波的追蹤實(shí)際上就變?yōu)橥蜉S的對(duì)比。

來(lái)自同一反射界面的反射波，直接受該界面的埋藏深度、巖性、產(chǎn)狀以及覆蓋層等因素影響。如上述因素在一定范圍內(nèi)變化不大，具有相對(duì)的穩(wěn)定性，這就會(huì)使同一反射波在相鄰接受點(diǎn)上反映出相似的特點(diǎn)。屬于同一反射界面的的反射波其同向軸有如下特征：1）振幅顯著增強(qiáng)：在時(shí)間剖面上，有較大的梯形面積。2）波形相似：在時(shí)間剖面上，是梯形“黑疙瘩”的形狀，面積大小，數(shù)目及其時(shí)間間隔相等或相似。3）同相性：

由于同一反射波到達(dá)相鄰檢波器的路程是相近的，因而同一反射波相同相位在相鄰地震道上的記錄時(shí)間是相近的。同相軸應(yīng)是一條園滑的曲線，同一反射波的不同相位同相軸應(yīng)彼此平行，這稱為同相軸平行，或稱為同相性。在時(shí)間剖面上，同相軸近似為一條直線，并有一定的長(zhǎng)度。同相軸在時(shí)間剖面上還具有漸變的特點(diǎn)，它在時(shí)間上、能量上和波形上都是連續(xù)、平滑和漸變的。因?yàn)榈卣鸩ㄔ诮橘|(zhì)中傳播也是漸變的，則波場(chǎng)是連續(xù)和漸變的。時(shí)間剖面上的同相軸面波５０Hz干擾隨機(jī)相干干擾各種噪音壓制后五、數(shù)字濾波

地震記錄中包含有效波和干擾波，在反射波法地震勘探中，主要研究對(duì)象就是來(lái)自地下反射界面的一次反射波。為了壓制干擾波、獲得高信噪比的地震記錄，最常用的手段就是數(shù)字濾波。1、數(shù)字濾波的概念

所謂濾波，就是對(duì)信號(hào)（或波形）進(jìn)行加工、改造的過程。而數(shù)字濾波，就是利用數(shù)學(xué)手段或數(shù)學(xué)方法對(duì)信號(hào)進(jìn)行改造的過程。地震勘探中的濾波，其實(shí)是對(duì)地震記錄進(jìn)行分解的一種手段，其目的是通過分解最終達(dá)到壓制干擾波、突出有效波，提高資料的信噪比。2、地震記錄的時(shí)域表示與頻域表示

地震道記錄的是某點(diǎn)的地面振動(dòng)情況，它是