工程地震勘探软件设计与应用

1、工程地震勘探工程地震勘探软件设计与应用软件设计与应用王王运运生生郑州郑州大学大学.水利与环境水利与环境学院学院云南航天工程物探检测云南航天工程物探检测股份有限公司股份有限公司主要内主要内容容1. 简介简介2. 面波勘探面波勘探3. 反射波法反射波法4. 总总结结工程工程物探简介物探简介 工程工程物探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，

2、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质构造分布情况。主要方法主要方法1.电法勘探电法勘探2.地震勘探地震勘探3.工程工程CT4.地质雷达地质雷达5.瞬变电磁瞬变电磁6.面波勘探面波勘探反射波法反射波法折射波法折射波法超前预报超前预报地震波的地震波的传播传播地震波地震波的分类的分类(体波体波)地震波地震波的分类的分类(面波面波)一一、瞬态瞬态面波勘探面波勘探 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

3、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，据此可以很容易计算出横波速度，进而对地基质量进行评价。面波特点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面波性质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。SourceShort wave lengthLong wave length测试方法原理测试方法原理ABh

4、hVVhABsp67.05.11)/(221、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“温纳装置温纳装置”惊人相似!1.相位差法原理相位差法原理tf2信瞬态信号 FFT 谐波分析F()频散曲线频散曲线计算计算202)()()()()(，neFFFFSiBABAAB02n-1nn+1n=?2. “F-K”法原理法原理1、时域信号分析2、采样周期T/23、f=1/T1、空间波形分析2、测点间距/23、k=1/=1/（v/f）4、X最小深度最小深度中间梯度中间梯度?3. “F-V”法原理法原理提取CMP信号对进行相关计算方法灵活：方法灵活：可使用两通道两通道或者多通

5、道多通道仪器采集信号3. “F-V”法原理法原理)()()()()()(sin)(sin)()(sin)/(sin)(1122111BAtBAABABAAYYFdtytyRtttAVxxtAtyttAVxtAtyRABRRtXXVTtnTtt/)(,0,11n=?互相关函数求取时差互相关函数求取时差, ,坐标变换法自动求波速坐标变换法自动求波速3. “F-V”法原理法原理TttR011TttR112频散曲线计算方法FFTSASB频谱FA()FB()IFFTFAFB相关曲线R(t)坐标变换R(t)曲线R(V)R(V)最大值频散曲线（f-VR)主要计算步骤信号预处理计算频散曲线绘制波速剖面软件设计

6、外业工作应用实例应用实例1 面波法对地基进行分层及强度划分应用应用实例实例2 地基夯实效果评价 地质剖面分层及强度评价应用实例应用实例3公路表面裂缝深度探测二、地震剖面成像二、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

7、录共中心点信号记录CMP=CDP复杂条件信号反射与散射CMPCDP联合成像原理联合成像原理 反射法确定信号反射法确定信号，基于第一菲涅尔带内反射点。 散射法偏散射法偏移移成像成像，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信号预处理波速扫描分析剖面联合成像软件设计外业工作应用应用实例实例1l 在地表沿隧道轴向应用地震成像技术进行地质构造勘探。l 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。应用应用实例实例2隧道施开挖验证结果；隧道内探测岩溶分布A单元B单元C单元掌子面G8G7G6G5G4G1G2G3G13G11G12G 10G9D1D2应用应用实例实例3l 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。l 在隧道施工即将完成之时，使用在隧道施工即将完成之时，使用EGS09 仪器在隧道内（底板为仪器在隧道内（底板为2m 厚钢筋混凝土）进