浅层地震反射方法在工程物探中的应用

1、第26卷第 3期 2004年 8月物探化探计算技术V ol. 26 N o . 3A ug. 2004CO M PU T ING T ECHNIQ U ESF OR G EO PHY SI CA L A NDGEOCHEM ICA L EXP LO RA T ION文章编号: 10011749( 2004) 03022704浅层地震反射方法在工程物探中的应用李澎, 王山山( 成都理工大学地球物理与信息技术系, 成都 610059)摘 要: 通过设计合理的观测系统和数据处理流程来获取可靠的地震数据, 经数据处理后的地震剖面具有更明显的地球物理和地质特征。利用浅层反射波方法获得的反射地震剖面, 成

2、功地揭示原成都理工学院主楼所在场地的浅层地下结构, 就是浅层地震反射法勘探应用的一个成果。关键词:浅层地震反射; 数据处理; 工程物探; VISTA 系统中图分类号:P631. 4+ 43文献标识码: AAN APPLICATION OF SHALLOW SEISMIC REFLECTIONIN ENGINEERING GEOPHYSICSLI Peng, WANG Shan-shan( Chengdu Univer sity of T echnology , Chengdu 610059, China)Abstract: T his paper presents a case of shal

3、low seismic reflection. The feasible setup of acquisition and scheme of data processing is desig ned to obtain qualified seismic data. After data processing , the geophy sical and geological characteristics of the seismic profiling becom e m ore obvious. The seism ic profiling w ith the shallow refl

4、ection technique successfully maps the shallow underg round structure in a field of Chengdu Insti-tute of Technolog y.Key words: shallow seism ic reflection; data processing ; eng ineering geophy sics; VIST A sy stem0 引言浅层地震勘探是工程地质勘察中的一种重要手段, 其特有的高分辨率特性有利于确定地层界面, 基岩起伏变化的形态和地层的弹性波速度。勘探成果的优劣取决于野外采集数据的

5、质量, 更取决于资料的数据处理水平。观测系统的设计对获取可靠的浅层地震数据非常重要, 而一个合理的处理流程可帮助我们得到理想的地震剖面。在本文的勘探实例中, 野外观测是基于多次覆盖系统, 利用合适的观测系统取得了可靠的地震数据。数据处理所采用的 VISTA 系统是一种适合地质勘察和工程物探的地震数据处理系统, 我们充分利用 VISTA 系统的处理功能强、参数设计方便等特点, 在合理的处理流程配合下获得了较理想的处理效果。最终成果明显地反映出勘探场地地下地层的变化, 并结合钻井的解释结果得到了其构造和岩性特征。收稿日期:2003- 05-07 228物探化探计算技术26卷1 野外数据采集对原成都

6、理工学院主楼所在场地的浅层地震反射波法勘探中, 采取了六次覆盖观测系统。多次叠加方法对于压制干扰波, 提高信噪比具有良好的效果。从最终的成果看, 六次叠加效果较好, 比较便于实现。根据最佳窗口理论, 通过参数试验, 选择道间距1 m, 偏移距15 m, 单边放炮方式。采用 GCK- 24工程地震仪采集系统, 采样间隔为0. 125 ms, 记录长度为256 ms。震源采用锤击方式, 锤击是目前浅层地震勘探中广泛运用的一种安全、轻便的激发方式, 采集数据以 SEG- 2格式记录在地震仪的硬盘上。图1为六次覆盖的观测系统图。2 数据处理资料处理是浅层地震勘探的重要环节, 处理参数选择适当, 能明显

7、提高剖面质量。在浅层地震资料中,一般面波干扰大, 容易掩盖反射波的信息。因此, 在资料的处理中重点使用了 FK 二维滤波, 并结合了叠后的去噪方法, 最大程度地压制干扰, 获得了高质量的地震剖面, 为资料解释奠定了良好的基础。图2为部分原始记录, 从图2中可以看到, 反射同相轴较为清晰。原始记录中存在的主要干挠波是面波等地滚波, 其特征明显, 视速度约为255 m/ s。面波掩盖了部分有效波。在原始记录中还存在高频干挠波。根据本次处理的资料, 其信噪比低的特点, 在分析和反复试验的基础上设计了以突出提高信噪比为特色的资料处理流程( 如图3所示) 。记录的频谱反映出有效波的主频范围约在20 Hz

8、90 Hz 之间。设计了一维带通滤波, 通频带在20 Hz 3期李澎等: 浅层地震反射方法在工程物探中的应用229 90 Hz, 过渡带宽度是5 Hz。图4是一维带通滤波结果, 高频干扰成份虽然被滤除了, 但有效波和面波的主频在同一个频段内, 一维滤波未能有效地滤除面波。二维滤波器设计为一个扇形滤波器, 即H ( f , k) =1f / k V *f f c0f / k f c其中V * = 260 m / s; f c = 90 Hz 是高端截止频率。从二维滤波的结果( 见图5) 可见, 消除了面波的影响。可识别出原来被面波掩盖住的有效反射波。本次处理将静校正与速度分析结合, 即提高静校正

9、的效果, 还提高了拾取速度的准确性和精度。速度拾取这一步的处理至关重要, 速度谱及速度拾取见图6。由于初步叠加剖面信噪比仍然比较低、反射波能量较弱, 因此选用了叠后的去噪处理。图7是经中值滤波和信噪分离处理后的时间剖面, 剖面质量大为提高,界面层次清晰突出, 通过时间剖面上的波组对比就可以确定反射层的构造形态, 接触关系等情况。3 结果分析图6速度拾取F ig . 6P icking velocity图8( 见下页) 是图7( 见下页) 经时深转换后的深度剖面。从图8可看出, 反射层次齐全, 同相轴连续, 资料信噪比高, 地层起伏变化清晰, 剖面反映的地质现象是可信的。结合钻井资料可知, 在第

10、一反射界面以上是粉砂质粘土。第一至第二反射界面是黄色膨胀粘土, 该层从北( 图8右) 到南( 图8左) 落差约为5 m, 起伏较大, 最深处超过20 m。粘土层以下的地层是砂卵石层, 最大深度可达75 m 。砂卵石层内的界面连续性差, 横向变化大, 部分地段含砂量较大。从剖面上还可看到, 在测线的中部( 约在 CDP45附近) , 黄色膨胀粘土层埋藏深度发生了突变。在突变位置两侧的黄色膨胀粘土层下面, 砂卵石层结构有明显的差异, 这说明突变位置两侧的深部基础明显不同, 这一特征对认识该场地的地下地质结构是有益的。230物探化探计算技术26卷图7时间剖面Fig. 7T ime section图8深度剖面F ig . 8Depth section4 结语浅层地震勘探对小规模的场地勘探是一种有效、经济的勘探手段, 可在短期内获得与地下地质结构有关的信息。浅层地震勘探的观测系统设计简便灵活, 便于实现。VISTA 地震资料处理系统处理方法比较先进 , 参数选择方便, 非常适合处理工程地震资料( 合理的处理流程也是重要的一环) 。该浅层地震反射勘探成果成功地揭示了原成都理工学院主楼所在场地的浅层地下结构, 其反映的地质结构特征是可信的。参考文献: 1 贾