工程地震勘探的科技进展

我国工程地震勘探已经历了一个较长的发展时期。80年代初,随着信号增强型浅层地震仪的出现,我国的工程地震科技取得了显著进展。浅层横波反射、城市工程勘察以及农药中的浅层地震测量技术已先后开发并得到应用,开始在我国一些重大工程项目中发挥积极作用。     

横波地震探测应用实例CSCD

横波与纵波相比,具有速度低、频率低、波长短,且不受地下水影响的优点。因此横波地震勘探可以达到纵波地震勘探所无法达到的分辨率和精确度,能很好地完成对第四纪覆盖物及其下伏基岩探测的任务。这里以汉旺镇某地为例,介绍了横波地震在对浅层地区勘探的数据采集方法以及后期地震资料处理流程,结合相关资料,对浅层地层层面进行了划分,收到了较为理想的效果,从而得出了横波地震勘探技术具有实际可行性和良好的应用发展前景的结论。     

横波地震探测应用实例

横波与纵波相比,具有速度低、频率低、波长短,且不受地下水影响的优点.因此横波地震勘探可以达到纵波地震勘探所无法达到的分辨率和精确度,能很好地完成对第四纪覆盖物及其下伏基岩探测的任务.这里以汉旺镇某地为例,介绍了横波地震在对浅层地区勘探的数据采集方法以及后期地震资料处理流程,结合相关资料,对浅层地层层面进行了划分,收到了较为理想的效果,从而得出了横波地震勘探技术具有实际可行性和良好的应用发展前景的结论.     

地面岩溶塌陷的高分辨地震勘查

地面岩溶塌陷是地质灾害主要灾种,由于其突发性,对人类的生产和生活造成威胁。浅层高分辨地震技术可以查明形成塌陷的基岩地质条件,特别是横波反射法可以查明覆盖层中地下水作用形成的潜蚀带或土洞等覆盖层地质条件。勘查洞穴是岩溶塌陷地震勘查方法面临的特殊问题,为了解土洞、溶洞形成的地震反射信号特征,专门进行二维固体超声波模型试验。唐山市岩溶塌陷勘查实例表明,高分辨地震技术可探明基岩埋深、断层、破碎带及覆盖层潜蚀扰动区,为防冶工程设计提供地质背景资料。     

路基下伏地质缺陷弹性波数值模拟

针对我国西部黄土地区特殊的地形地貌、近地表条件和地下浅层目标体,开展了路基下伏地质缺陷地震探测技术的应用研究。为检验不同地震方法的探测能力,设计了一个综合地质地球物理模型,包含凹陷、断层、地裂缝、地下低速体、软弱夹层及滑坡等典型地质缺陷,利用有限差分波场模拟,计算出多分量反射地震记录和面波地震记录,分别进行了反射波成像和高阶面波反演横波速度成像。数值模拟结果表明,反射波成像和高阶面波反演横波速度成像技术对真实模型中的凹陷、断层、浅层低速体、软弱夹层及滑坡等主要地质缺陷均能清晰成像,验证了地震方法探测路基下伏地质缺陷的可行性。数值计算结果表明,不同的地球物理探测方法对地质缺陷的探测效果和适用范围不同。     

宽频地震方法技术在地震探测工作中的应用

在江苏东海中国大陆科学钻探址区进行了方法试验工作。使用法国生产的便携式3分量地震台站54台，并将各台的3个分量的记录道与3个垂直检波器串(6Hz和10Hz)相连，形成一个150多道的地震排列，进行了180km的反射和折射探测，总花费比常规反射剖面节省一半，获得了与常规方法类似的成果，提高了广角地震探测的分辨率。采用二维空间变量分离速度成像方法，利用广角地震波反射的“动校正”，使解释结果更加直观，获得了测区地震浅部的地壳速度精细结构。利用纵、横波联合解释，建立了大陆钻址区超高压变质带地区的地壳波速结构与泊松比结构。方法试验是成功的。     

浅层地震勘查在第四系分层及基岩调查中的应用

在第四系分层和基岩构造调查中,浅层地震勘探是主要的地球物理方法,包括横波反射、纵波反射和面波勘探等。根据探测目标深度的不同,选择合适的地震勘探方法是取得高品质地震勘探资料的关键。在南京查区、南通查区和云南查区分别采用横波反射和纵波反射方法,选取合适的震源,结合调查区的区域地质和钻孔资料,对勘探测线上的第四系分层和基岩构造进行分析和推断。     

地震绕射波在小煤窑探测中的应用

用地震法探测小煤窑,一般多用浅层折射法和浅层反射法,近几年又出现了横波的浅层折射法和反射法。由于小窑开采区地表物性不均匀,地下老巷分布混乱、错综复杂,使地震工作往往得不到预期的折射波和反射波,而记录到的却是大量地震异常波,其中出现最多的是绕射波。图1是小煤窑开采区地震异常波的实际波形记录。能否把绕射波作为勘探的有效波进行采集和解释,是一个值得探讨的课题。一些试验资料表明,用绕射波资料解释的成果预测小窑老巷的分布是可行的,有前景的。     

采空超声波正演物理模拟

通过超声波地震正演模拟试验分析，对矿山典型单巷道采空条件下，不同空区尺寸的反射波动力学特征研究，揭示了不同空区尺寸与波长比时的地震波振幅特征关系，得出矿山采空区地震探测的最小分辨率为３ｍ；阐述了简化后的大面积采空类型相应地震反射波的运动学和动力学特征规律；讨论了复合巷道采空类型的反射纵波及横波模拟。     

多分量地震勘探技术新进展

多分量地震勘探可以解除传统纵波反射法地震勘探的均匀各向同性介质弹性理论的局限性。本文介绍了利用万向调节机构，并考虑三个分量的隔离度，提高了三分量检波器的抗噪能力；利用纵波和转换渡剖面计算纵横波速度比，用转换后的纵波作模型道做转换波的剩余静校正；根据波在裂缝性介质中其振幅、速度、偏振存在的方位差异特性识别裂缝；并结合多波识别裂缝系统中是否含气。纵、横波剖面的直接对比，即可发现裂缝性储层的含气信息。利用纵、横波速度比可直接检测含气层。     

三维三分量地震勘探基础简介

三维三分量（３Ｄ３Ｃ）精细地震勘技术的理论和实验基础是弹性各向异性,本文介绍了在煤田地震勘探中的一个模拟资料,模型为发育有一组平行裂缝的煤层顶底反射波,考虑了二种典型情形。结果表明利用煤层底部Ｐ反射波和Ｓ反射波,可以在一般爆炸震源情况下对煤系地层的小断裂进行方位角各向异性研究而得到煤层破碎带的分布和小断层位置。这一结果已在多个地区得到应用。     

中国大陆科学钻探孔区反射地震剖面的数值模拟与分析

本初步分析了苏鲁超高压变质带大陆科学钻探孔区的地震波速度结构，在此基础上对在东海孔区三维反射地震勘探过井孔的NNW-SSE主剖面和该周围地区的DH99二维反射地震剖面进行了数值模拟分析。结果表明，数值理论模拟结果与三维反射主剖面地震波到时吻合良好，模拟法能实现有效的时深转换，也表明数值模拟中采用的速度结构是合理的。东海钻井孔区实施反射地震勘测，所得地震记录剖面图是单一P波记录，在超高压变质岩区反射地震记录图中S波的影响甚微。DH99二维反射地震剖面的模拟结果表明东海孔区2000米深度以上的密度，波速结构不随深度加大而变化；而且苏鲁超高压变质岩区地表浅层的地震波速和密度较高，是高速高密地区。岩心结果反映的反射地震阻抗差大的地段，数值模拟的理论剖面上强反射面与孔区反射地震剖面图中的强反射体基本吻合．它意味着在非沉积层的结晶岩区，反射地震勘测手段是研究地下复杂结构的有效方法。数值模拟方法可以进一步提取地震反射记录信息，是利用地震反射方法研究地球构造的一种有效的方法。     

煤矿井下随掘地震震源特征及探测性能研究

煤矿智能化背景下,随掘地震已经成为掘进工作面安全掘进的地质保障关键技术之一,可实时、超前、精细探明掘进前方的隐蔽地质构造,如采空区、断层、陷落柱等,有效促进掘进生产安全高效。不同于广泛采用的反射槽波超前探测技术,随掘地震采用了掘进机掘进时震动信号作为激发源,替代了常规地震勘探中的炸药震源,具有震源绿色、安全、成本低、可重复、探掘同步等优点。由于掘进机震源在激发方式、能量、频率、带宽等方面与炸药震源差别较大,因此其探测性能受到很多关注。从随掘地震的震源机制、波场特征、传播距离、成像准确率等方面进行研究,详细分析其探测性能,认为随掘地震波场中槽波和横波发育,可利用槽波或横波进行超前探测;Y分量具有更好的信噪比优势,但在实际应用时考虑到反射面的走向,相同设备量情况下,Z分量更有优势;随掘地震的直达横波传播距离可达700 m以上,横波超前探测距离可达到300 m以上;随掘地震的直达槽波传播距离可达400 m 以上,槽波超前探测距离可达到170 m以上;常规掘进速度下,反射波叠加次数可达到16次,相比常规的一次探测,信噪比可提升4倍,有效提高了探测精度和准确度。后续将通过大量的随掘应用数据进一步修正随掘地震技术的性能参数。      

Seismic anisotropy of the crystalline crust: what does it tell us?

The study of the directional dependence of seismic velocities (seismic anisotropy) promises more refined insight into mineral composition and physical properties of the crystalline crust than conventional deep seismic refraction or reflection profiles providing average values of P-and S-wave velocities. The alignment of specific minerals by ductile rock deformation, for instance, causes specific types of seismic anisotropy which can be identified by appropriate field measurements.
Vice versa , the determination of anisotropy can help to discriminate between different rock candidates in the deep crust. Seismic field measurements at the Continental Deep Drilling Site (KTB, S Germany) are shown as an example that anisotropy has to be considered in crustal studies. At the KTB, the dependence of seismic velocity on the direction of wave propagation in situ was found to be compatible with the texture, composition and fracture density of drilled crustal rocks.     

高阻尼检波器在浅层地震勘探纵波反射法中的应用

在浅层地震勘探纵波反射法中,常规的动圈式检波器抗干扰能力有限,所接收的信号信噪比不高.高阻尼检波器能在信噪比等方面有很大提高,从而使我们的所采集的数据可信度更高更准.阐述了高阻尼检波器的各项性能指标及分析了其应用于浅层地震勘探纵波反射法中可行性和优越性,并介绍了一系列的实验和一个查找断裂构造带的工程实例,通过与其它类型检波器的对比分析,表明高阻尼检波器有较高的精度和信噪比,明显优于常规检波器.     

人工地震横波地质勘察——查明复杂、疑难地质问题的新方法

人工横波地震是工程物探的一种新技术，但由于理论上存在一些误区，在工程实践中给地质解释带来一定困难。正确理解和计算横波波速是解决这个问题的首要任务，利用多次叠加时动校正的速度能量团计算横波速度比较可靠，该技术的应用已成功地解决了一些疑难复杂地质问题。准确的横波波速计算可使横波勘探得到更好地推广和应用，为工程设计和建设提供可靠的地质资料。     

利用瑞雷波法评价既有铁路路基

根据瑞雷波频散相速度能够反演地层的剪切波速度结构 ,瑞雷波的特性使得瑞雷波法具有良好的场地适应性 ,在望京至和平里的既有铁路路基探测中 ,结合反射波法的CDP技术和瑞雷波谱分析技术 ,获得了 2 -D剪切波速度剖面 ,根据剪切波速度与轻型动力触探击数的一致性 ,从而能够在垂直和水平两个方向上对铁路路基进行评价     

An integrated multi-scale 3D seismic model of the Archaean Yilgarn Craton, Australia

The collection of a range of different seismic data types has greatly improved our understanding of the crustal architecture of Australia's Archaean Yilgarn Craton over the last few years. These seismic data include broadband seismic studies, seismic receiver functions, wide-angle recordings and mine-scale to deep seismic reflection transects. Each data set provides information on the three-dimensional (3D) tectonic model of the Yilgarn Craton from the craton scale through to the mine scale. This paper demonstrates that the integration and rationalisation of these different seismic data sets into a multi-scale 3D geological/seismic model, that can be visualised at once in a single software package, and incorporating all available data sets, significantly enhances this understanding. This enhanced understanding occurred because the integrated 3D model allowed easy and accurate comparison of one result against another, and facilitated the integrated questioning and interrogation across scales and seismic method. As a result, there are feedback questions regarding understanding of the individual seismic data sets themselves, as well as the Yilgarn Craton as a whole.The methodology used, including all the data sets in the model range, had to allow for the wide range of data sets, frequencies and seismic modes. At the craton scale, P-wave, S-wave and surface wave variations constrained the 3D lithospheric velocity model, revealing noticeable large-scale velocity variations within and across the craton. An interesting feature of the data, easily identified in 3D, is the presence of a fast S-wave velocity anomaly (> 4.8 km s^− 1) within the upper mantle. This velocity anomaly dips east and has a series of step-down offsets that coincide approximately with province and terrane boundaries of the Yilgarn Craton.One-dimensional receiver function profiles show variations in their crustal velocity across the craton. These crustal velocity variations are consistent with the larger-scale geological subdivision of the craton, and provide characteristic profiles for provinces and terranes. The receiver function results and the deep seismic reflection data both agree on the depth to the Moho, and both indicate an increase in Moho depth to the east. The 2D seismic refraction results in the south-west of the craton provide crustal thickness information, an indication of middle and lower crustal compositions, and information regarding the broad-scale architectural framework.At the province- and terrane-scale, the deep seismic reflection data and the mine-scale seismic data provide geometric constraints on crustal architecture, in particular the orientation of the region's fault systems as well as variations in the thickness of the granite–greenstone succession. Integration of the results from wide-angle seismic refraction data coincident with the deep seismic reflection data provided additional constraints on likely upper crustal lithologies.The integrated 3D seismic model implies the dominant geodynamic process involved the development of an orogenic belt that developed with a series of contractional (folding and thrusting) events, separated by equally important extensional events. The seismic reflection data in particular suggests that extensional movement on many shear zones was more common than previously thought.The seismic reflection data suggest that the dominant mineral systems involved deeply sourced fluid flowing up crustal-penetrating shear zones. These deeply sourced fluids were further focussed into sites located above fault-breached domal regions in the upper crust.     

第84届SEG年会多分量地震技术评述

综合分析2014年度美国SEG年会上多分量地震技术方面的学术论文,不难发现:在多波地震偏移成像研究中,叠前时间偏移仍是实际应用的主要方法;相比于PS折射波初至拾取,径向-道域变换的射线路径一致性静校正方法效果更好;全波形反演在四维地震应用中具有诱人的前景,基于纵波反射系数的流体因子反演方法在稳定性、准确性方面显示出很大的优势,有望产生实际的应用效果。多分量地震技术的发展特点可归纳为"一批亮点,一个重点",即:页岩的岩石物理实验与数值模拟分析、地震波的低频衰减气溶机理、六分量矢量波场特征的研究、多组多尺度裂缝系统的响应特征是该领域研究的亮点;综合利用海洋四分量压制鬼波及径向波、去除海底多次波、提高纵波的信噪比是海洋多分量地震技术发展的重点。      

波速测试在岩土工程中的应用

通过波速测试技术进行岩土体弹性波速度原位测试,利用岩土体的纵、横波速度值能够进行场地类别划分,确定场地卓越周期,以及计算地基土的动参数,为岩土工程提供必要的设计参数。通过计算获得了徐州苏宁广场场地土的纵、横波速度以及场地土的动参数,根据《建筑抗震设计规范》确定徐州苏宁广场场地为二类场地,利用波速值计算场地卓越周期为0. 415 s与规范中查表获得的特征周期一致。为该工程场地工程地质评价和抗震设计提供了丰富的参数。