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1、工程地震勘探软件设计与应用,王运生 郑州大学.水利与环境学院 云南航天工程物探检测股份有限公司,主要内容,简介 面波勘探 反射波法 总结,工程物探简介,工程物探是地球物理学发展的一个新的前沿领域，是解决工程与环境中的地质及其相关问题的一种物理勘探方法。 地球物理学是地球科学的主要学科之一，是应用物理学方法研究地球环境的科学。 近几年来，随着我国的大规模经济建设和国土整治的迫切需要，工程物探得到了迅速发展。工程物探作为一种重要的测试和监测手段，同时也得到了工程界的普遍关注。 物探方法具有设备轻便、勘察速度快，投入费用少等优点。并且能对场地进行连续勘探，所生成剖面图像非常直观，能更好的了解和掌握地
2、质构造分布情况。,主要方法,电法勘探 地震勘探 工程CT 地质雷达 瞬变电磁 ,面波勘探 反射波法 折射波法 超前预报 ,地震波的传播,地震波的分类(体波),地震波的分类(面波),一、瞬态面波勘探,瞬态面波法广泛应用在软土地基加固效果评价、加固地基承载力的检测，以及碎石桩、粉喷桩质量检测等方面。 其基本原理是在地面上产生一瞬时冲击力，由此产生一定频率范围内的瑞雷波面波。利用面波分析处理软件，可以计算出不同频率信号在介质中的传播速度，得出面波频散曲线。 频散曲线的变化规律与地下地质条件存在着内在联系。通过对频散曲线进行解释，可获得地下某一深度范围内的地质构造情况和不同深度的面波速度，据此可以很容
3、易计算出横波速度，进而对地基质量进行评价。,面波特点,与体波相比面波能量衰减很慢，在传播时具有较大能量,面波性质,不同波长的面波具有不同的穿透深度。 因此在地表所测得的面波速度被认为是某一深度内的平均速度。,Source,Short wave length,Long wave length,测试方法原理,1、小能量小间距、高频信号、探测浅部 2、大能量大间距、低频信号、探测深部 与电法“温纳装置”惊人相似!,1.相位差法原理,t,信瞬态信号 FFT 谐波分析F(),频散曲线计算,0,2,n-1,n,n+1,n=?,2. “F-K”法原理,1、时域信号分析 2、采样周期T/2 3、f=1/T,1
4、、空间波形分析 2、测点间距/2 3、k=1/=1/（v/f） 4、X最小深度,中间梯度?,3. “F-V”法原理,提取CMP信号对 进行相关计算,方法灵活：可使用两通道或者多通道仪器采集信号,3. “F-V”法原理,n=?,互相关函数求取时差,坐标变换法自动求波速,3. “F-V”法原理,频散曲线计算方法,主要计算步骤,软件设计,外业工作,应用实例1,面波法对地基进行分层及强度划分,应用实例2,地基夯实效果评价 地质剖面分层及强度评价,应用实例3,公路表面裂缝深度探测,二、地震剖面成像,浅层地震反射波法是水、工、环物探方法中最重要最常用的方法之一。 弹性波CT需要钻孔配合，才能完成数据采集工
5、作。地震成像直接在地表进行测试，因此具有更重要的实际意义。 然而，长期以来浅层地震基本上都是照搬石油地震中的方法技术以及理论基础，应用效果受到限制。 综合运用地震勘探、信号分析、概率统计等技术，对浅层地震反射与散射信号进行联合成像研究，实现快速高精度直接成像，具有重要的学术价值和实际意义。,共炮点信号记录,共中心点信号记录,CMP=CDP,复杂条件信号反射与散射,CMPCDP,联合成像原理,反射法确定信号， 基于第一菲涅尔带内反射点。 散射法偏移成像， 基于绕射扫描偏移叠加原理。,波速扫描,叠加半径:r=3m 信号个数:N=50 扫描点位:x=60m,模型分析,主要计算步骤,软件设计,外业工作,应用实例1,在地表沿隧道轴向应用地震成像技术进行地质构造勘探。 在剖面中部存在一个较为明显的岩溶地质异常，分析结果在隧道开挖过程中得到了充分验证。,应用实例2,隧道施开挖验证结果；隧道内探测岩溶分布,应用实例3,地质调研资料表明，有岩溶暗河与隧道轴线相交通过。在隧道施工前后，虽然已经应用过其它多种探测方法，仍然无法确定岩溶位置。 在隧道施工即将完成之时，使用EGS09 仪器在隧道内（底板为2m 厚钢筋混凝土）进行地震成像，图中岩溶异常区域十分明显，且与验证结果相一致。,总结.计划,完善提高 应用推广 知识产权申报 仪器优化设计,欢迎交流！,谢谢!,
