利用微动探测研究城市地下空间结构

微动探测技术采用台阵方法来接收天然场源微动信号,提取瑞雷波频散曲线获取面波相速度;通过频散曲线反演获得地层的横波速度,进而分析地下介质的结构特征,最后对土类型进行分层。本文介绍了微动勘探在广西北海市地下空间调查中的应用情况,通过嵌套式等边三角形布置对微动数据进行采集,并利用专业软件提取频散曲线,通过对频散曲线进行反演获得地层的横波速度,对城市软硬土划分、建筑场地类别划分提供了地球物理依据,以此推断城市地下空间结构,并对微动探测的应用进行了探讨。最终根据对北海软硬土的划分分析了北海市坚硬土顶界面起伏情况,为北海地区地下空间资源利用、城市规划建设、城市安全性及重大工程建设等工作提供地质科学支撑,更为我国其他沿海地区开展城市地质调查工作提供示范。     

微动和浅震反射技术在威宁-水城断裂构造隐伏地段的探测应用

威宁-水城断裂近年来地震较为频繁,历史地震最大震级为5.5级,为贵州地震发育较为频繁的一条较大断裂。本文为探查该断裂的隐伏部位的延续,进而判定该断裂隐伏段的位置、走向、倾向、断距等特征,利用微动和浅层地震反射两种物探方法对威宁-水城断裂重点位置进行精确定位。由于面波干扰的影响,根据地震反射剖面很难准确判定浅地表断层的精确位置。本文根据浅地表地层的错断往往会引起地层横向的速度变化的原理,利用微动方法提取2-5Hz频率范围的瑞雷面波相速度频散曲线,再利用面波层析成像方法反演获取面波二维相速度图像,从而反映出浅地表地层速度结构的变化,可以从另一方面揭示浅地表地层断层的精确位置。将这两种方法同时应用于威宁-水城断层勘探中,可在一定程度上弥补浅层地震反射勘探方法上判定断层浅地表地层精确位置上的不足。同时根据两种物探方法判断断层深浅位置不同,使两种方法能够相互验证。     

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.     

多模式面波非线性反演

利用高频面波反演横波速度一直是浅地表地震工程研究的热点。为深入认识利用高频面波（瑞雷波和勒夫波）评价横波速度的能力,本文首先采取高阶交错网格有限差分法实现两层模型的瑞雷波和勒夫波数值模拟,并应用τ-p变换形成频散能量图。相比瑞雷波,不同模式的勒夫波频散能量很接近,这说明易于实现多模式勒夫波反演。然后利用线性映射实现广义模式识别这种非线性反演方法对含软弱夹层的四层模型的基模式、多模式瑞雷波和勒夫波的变厚度反演。若初始模型很拙劣,相比勒夫波,瑞雷波基模式反演不能重建地层中含有软弱夹层这一特征,瑞雷波多模式反演则可以重建这一特征;勒夫波基模式和多模式反演都可以重建这一特征。即使在地层的泊松比与估计值相差很大时,瑞雷波多模式反演仍能重建地层结构,但其频散曲线总是存在"模式接吻"现象,容易模式误判;而勒夫波反演则不用估计地层泊松比,也不存在"模式接吻"现象。一系列算例表明：高模式瑞雷波的加入会显著提高横波速度评价结果的精度;而高模式勒夫波的加入会令反演系统对半空间以上异常层的参数过于敏感,造成参数过度估计,但也会显著提升对半空间横波速度的评价能力。最后,应用本文方法实现了对实测勒夫波数据的分析。     

被动源面波线形台阵在路基采空区勘查中的应用

被动源面波勘探又称作微动勘探,以其野外采集布设灵活、抗干扰、环境适应性强等优点,在城市工程勘察中的应用效果越发明显。文章以某地城市道路交通施工前期的采空区勘探工作为例,开展了被动源面波法线性台阵在探测路基下方采空区的应用效果研究,采用Atlas节点地震仪布置线形台阵采集微动数据,利用SWAINS面波处理软件提取微动数据的频散曲线,进而反演地下介质视横波速度剖面。试验结果表明,线形台阵被动源面波法适合于城市道路复杂场地环境下的采空区探测,钻探验证率高。     

面波法与折射波法在研究基岩弹性力学性质中的应用

面波法与折射波法地震勘探能够获得岩体的横波速度和纵波速度,而且可采用同一地震仪器完成.本文主要阐述面波法频散曲线的分层拟合对整个地层进行速度分层,确定覆盖层、风化层的厚度以及基岩层界面,并与折射渡法相结合计算出基岩层的弹性力学指标.此外,对单一采用面波法计算弹性力学指标进行了探讨.     

含煤地层转换波叠后横波波阻抗反演

叠后地震反演方法适用于纵波和横波地震资料的反演,但对转换波地震资料却不适用。为了实现利用转换波剖面得到横波波阻抗信息,通过建立转换波反射系数和横波反射系数之间的关系,直接从转换波地震数据中获取横波反射系数,把转换波叠后波阻抗反演问题转化为横波波阻抗反演问题。基于测井约束反演原理,利用横波反射系数和转换波解释层位建立初始横波波阻抗模型,优选反演处理参数,实现转换波叠后横波波阻抗反演。含煤地层转换波横波波阻抗反演结果,为进一步研究岩性参数比属性奠定了基础。和横波勘探相比,转换波勘探施工方便,工作成本相对低廉,因此利用转换波叠后地震反演获得横波波阻抗,是一种经济的办法。但由于在计算横波反射系数时采用了近似公式,所以反演结果精度会受到一定影响。     

横波地震勘探排列长度的选择

在以往很长一段时间内,地震勘探仅利用纵波,而把横波作为一种干扰波。本世纪五十年代开始的一些利用横波的地震勘探试验,表明了横波地震勘探的优越性:由于横波的传播速度往往只有纵波传播速度的二分之一,因而横波地震勘探比起纵波地震勘探的分辨率要高得多,它更利于对浅层及小幅度构造、小断层、尖灭、超覆等现象的勘探;此外,横、纵波的综合应用,对于构造地震勘探和岩性地震勘探都是有利的。      

基于SPAC法探测松科二井深层地热储水构造

微动探测技术作为一种获取地下地层速度结构和探测隐伏断裂构造的方法, 具有无须人工源、勘测过程便捷、抗干扰能力强的优势, 在城市、村庄浅层勘探中很受青睐。为进一步探索松辽盆地北部深层地热资源潜力, 在黑龙江省安达市南部松科二井及周边, 布设了一条微动探测剖面, 以获取该区嫩江组至坳陷层底部登娄库组地层的横波速度结构。基于空间自相关法(SPAC)从微动信号的垂直分量中提取S波频散曲线, 通过内插、光滑与反演计算, 获得了一条长9 km、探测深度达到地下4000 m的二维S波速度结构剖面。探测结果表明: 研究区地下S波速度总体呈现西高东低的趋势, 在松科二井西侧100 m、东侧2300 m、东侧3700 m处, 深度1400~2800 m范围内存在三个明显的低速异常带, 推测这些位置很可能存在断层或隐伏断裂构造。结合地层分层资料, 在该深度范围内以泉头组和登娄库组为主, 岩性多为砂岩和泥岩互层, 是良好的水热储层。本研究探索了基于空间自相关法的微动探测在识别深层地热储水构造的适用性, 为松辽盆地北部清洁能源调查指明方向。     

煤田三维地震勘探技术的应用及发展前景

以典型实例说明三维地震勘探技术在矿井开采中的应用.随着数字地震仪和数字处理解释技术的广泛应用,利用3D、3C和全波三维地震勘探技术将拓宽在岩性参数方面的研究,可以利用纵、横波速度比、传播时间比、振幅比、泊松比等来研究岩石孔隙度的变化等,也可以利用横波分裂现象研究介质的各向异性,提高勘探精度,提供接近实际地层的岩性参数.并逐步地实现地表面以下的信息数字化,为矿井高产、高效提供可靠的地质保障.     

金属矿转换波地震勘查技术模拟

结合金属矿体地震地质数学模型,对多波多分量地震勘探的数据采集和资料处理方法进行了探讨和研究,主要针对多波资料的分离、去噪、共转换点道集选排、动校叠加、偏移等特殊技术进行了处理试验。在无法得到有效反射纵波资料的地区,可尝试采用转换波地震勘探方法技术;也可利用多波多分量地震勘探分析纵、横波速度以获得较多的岩性参数,降低多解性。模拟研究结果对今后开展金属矿转换波地震勘探方法技术的应用与研究有一定的借鉴作用。     

Rayleigh面波各阶模式频散曲线对横波速度和层厚的敏感性探讨

Rayleigh面波勘探的目的在于有效利用频散曲线反演地层厚度及横波速度,而不同模式的频散曲线对横波速度和层厚的敏感性不同。通过求取介质参数变化10%后与参数不变化时的二组频散曲线的差值,得到各阶模式的频率～相速度差曲线,分析了Rayleigh面波各模式频散曲线对横波速度、层厚的敏感性。试验结果表明,基阶模式对于浅层的横波速度和层厚比较敏感,敏感区域主要集中在较窄的频带范围内。而高阶模式对于相对较深层的横波速度和层厚比较敏感,且频率范围分布较大,敏感性强的频段分布比较分散。研究结果可以为Rayleigh面波多模式联合反演提供理论依据。     

物探新技术——微动探测技术介绍

微动探测技术是中国科学院地质与地球物理研究所副研究员徐佩芬博士等近年来在传统微动测深的基础上研究发展的一种探测新技术,并率先应用于国内多个勘探领域。该方法是利用拾震器在地表接收各个方向的来波,通过空间自相关法提取其瑞雷面波频散曲线,经反演获取S波速度结构的地球物理探测方法。该方法不受电磁及噪声干扰影响,探测深度大,虽然当前仍存在一定的局限,但其显示的优越性表明该技术是一种很有前景的新技术。     

微动信号模拟及其在微动勘探中的应用

对于简正振型叠加法合成的微动信号,使用空间自相关法计算的频散曲线与理论频散曲线对比,发现两者具有较好的一致性。模拟微动信号时涉及许多参数,这些参数对微动勘探开展具有重要意义。对这些参数进行了数值试验,试验结果表明：震源距离和台阵尺寸对结果有明显影响,在复杂地层情况下应考虑高阶面波,在安静的观测场地应用小尺寸台阵往往能获得更高频率的频散信息从而提高浅层分辨率。因此,在实际开展微动勘探时,应考虑震源分布、台阵尺寸和高阶面波等因素对勘探结果的影响。     

被动源面波法在水电工程勘察中的应用研究

水利水电工程大多坐落于高山峡谷中,地质条件复杂,物探方法作为主要勘探手段,在勘测设计中发挥着重要作用。近年来随着水利水电工程建设不断向难度更大的上游地区转移,对物探工作提出了更高的要求。被动源面波法是通过记录地球表面微弱振动的垂直分量,从中提取瑞雷波频散信息,推断地下介质横波速度结构的一种物探方法。这里首次将被动源面波方法应用于大型水利水电工程勘察中,基本上查明了坝址区地下约100m以内地层的横波速度结构,满足了勘探任务要求。在本次勘察中,除了在河谷阶地采用三角形台阵进行观测外,在陡峻河谷段尝试使用了直线排列方式,采用空间自相关法提取频散曲线,取得了良好的应用效果。实验结果表明,与其他物探方法相比,被动源面波法以其抗干扰能力强、分辨率高、受场地条件影响小等特点,在水利水电工程勘察中具有一定的技术优势和良好的应用前景。     

密集线性台阵地震背景噪声速度成像及其在湖南沃溪金钨锑矿勘探中的应用

多道面波分析技术在近地表勘探领域有着广泛应用,准确的提取频散曲线成为面波勘探成像的关键。文章介绍了一种新的地震背景噪声互相关面波频散成像方法——拓距相移法。该方法在传统相移法的基础上,利用阵内相移对小孔径范围的面波中高频信号进行提取,并利用阵外相移对大孔径范围的面波中低频信号进行提取,然后将两部分频散曲线融合从而得到更宽频带的面波频散曲线用于地下速度结构的反演。该方法在保证对近地表结构进行较高分辨率成像的同时,大大增加对深部结构的有效约束。2019年9月到10月期间,作者在湖南沃溪布设了8条密集测线,进行了1个月的地震背景噪声数据采集,并利用上述拓距相移法提取了0.1~2 s的瑞利面波宽频带相速度频散曲线。通过初步反演其中3条测线的背景噪声数据,获得了该矿区深度2.5 km以浅的地震横波速度结构。经与已知地质资料比对,160测线的地震横波速度反演结果与断层、岩性分界面及矿脉有着较好的对应关系,表明获得的沃溪矿区地震横波速度结构较好地反映了控矿构造、岩性分界以及矿体的分布位置等信息,为该区中—深部找矿提供了重要依据。该研究利用实际数据检验了拓距相移法的有效性,为今后深部找矿提供了一个有效的高精度成像方法。     

天然源面波勘探方法在安徽小包庄铁矿区的应用研究

为研究天然源面波勘探方法在固体矿产勘查尤其是在深部找矿中的应用效果,选择小包庄铁矿区已知勘探线进行方法试验。在前期研究的基础上,采用线性排列的方式部署了天然源面波测点,共完成了32个测点、总长度3 100 m的数据采集工作;采用扩展空间自相关法获取了每个测点的频散曲线,并对频散曲线进行反演并通过插值计算,获得了整条剖面的横波速度结构;根据地质和钻孔资料,划分了岩性层和断裂。通过与已知资料对比分析,认为该方法取得了较好的勘查效果,表明天然源面波勘探方法在深部找矿中具有较好的应用前景,该区深部具有较大的找矿潜力。     

地震勘探方法在薄覆盖层区城市活断裂探测中的应用

地震勘探方法是当前探测城市活断层的主要物探方法。在新沂市活断层探测中,由于局部地区覆盖层较薄,单单依靠纵波反射法勘探,只能识别出来自于基岩顶面的反射波。一般情况下,根据地震反射剖面上单个同相轴的变化很难判定断层的准确位置及上断点的埋深。横波反射法分辨率高、分层能力强,能够弥补纵波反射勘探的缺点,因此可以提高勘探的精度;另外,该勘探区内个别断裂两侧存在两种不同年代的地层年代差异较大,两者在速度上有着明显的差异,利用地震层析成像法获得的地震速度剖面,能够反映地下速度结构的变化,可以从另一方面揭示浅埋断层的存在。通过对这几种物探方法取得的成果相互比较和综合分析,并结合地质资料得到了理想的物探成果,取得了良好的勘探效果。     

微动谱比法在构造发育地区试验效果的应用研究

微动-谱比探测方法的联合应用可以克服传统物探方法在山区、植被茂密地区或地质情况复杂地区勘探效果不佳的缺陷,微动-谱比探测法具有地形适应能力强、施工快捷安全并具备一定抗干扰能力的优点,成为山区物探技术的重要补充手段。文章选择东南沿海某构造发育地区开展微动-谱比法的试验工作,布置微动测线2条,谱比法测线1条,分别拾取频散曲线和计算H/V谱曲线,获得横波速度剖面和微动-谱比法联合反演剖面。通过与试验区地质资料和大功率电法资料对比,证实微动谱比法技术在山区浅层(0～120 m)具备一定的勘查效果,尤其对构造、侵入岩体反应灵敏,可区分大套地层,所得横波速度信息可直接为工程建设提供弹性参数,为在山区复杂地形地质条件下确定构造、侵入岩体和地层分布情况提供了快速准确的解决方案。