橫波地震在工程勘察中的應(yīng)用模板

資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請聯(lián)系改正或者刪除。橫波地震在工程勘察中的應(yīng)用許強(qiáng),張學(xué)強(qiáng)(中國地質(zhì)大學(xué)地球物理與空間信息學(xué)院,武漢430074)摘 要:與縱波相比,橫波具有波速低、波長短,不受地下水影響的特點(diǎn),這使橫波地震勘探反射方法能夠提供傳統(tǒng)縱波方法無法比擬的分辨率和解釋精度,它所提供的反射地震剖面,是真正意義上的”淺層”,完全能夠和工程地基的深度范圍相匹配。本文對在塘沽某場地的采集的橫波地震數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理解釋,并驗(yàn)證了其與工程勘察中的鉆孔數(shù)據(jù)-柱狀圖的良好匹配,從而得出了橫波地震在工程勘察中具有良好應(yīng)用前景的結(jié)論。關(guān)鍵詞:橫波地震,地震解釋,工程勘察Theapplicationofs-waveseismicinengineeringinvestigationXuQiang,ZhangXueqiang(InstituteofGeophysicsandGeomatics,ChinaUniversityAbstract:Comparedwithp-wave,s-wavehasthecharactersoflowvelocityandlowwavelength;itcanalsogetoutoftheaffectionbygroundwater.ThismakesS-waveseismicmethodscanprovidetheresolutionandpreciseinterpretationthatthetraditionalP-wavemethodscannotmatch.Theseismicsectionitprovidesistherealmeaningof"shallow",itcanmatchthedepthrangeoffoundationengineering.Inthispaper,wetestandverifythattheseismicdatacanmatchthedrillingdatawellafterprocessingandinterpretation,andgetaconclusionthats-waveseismichasagoodprospectinengineeringinvestigation.Keywords:s-waveseismic,seismicinterpretation,engineeringinvestigation作者簡介:許強(qiáng),(1984—),男,中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)地球物理與空間信息學(xué)院,地球探測與信息技術(shù)專業(yè)研究生,研究方向?yàn)?地震數(shù)據(jù)模擬、處理與解釋等。E-mail:T:61138862張學(xué)強(qiáng)(1964－),男,博士,副教授,中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)地球物理與空間信息學(xué)院教師,主要從事地震數(shù)據(jù)處理及軟件開發(fā)工作。E-mail:1引言:橫波地震反射技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用前景傳統(tǒng)地震勘探方法主要是指縱波勘探方法。對橫波技術(shù)利用較少,主要是因?yàn)闄M波的激發(fā)、接收和識別在技術(shù)上要復(fù)雜、困難得多,而且其勘探深度也受到限制。1986年,地礦部物探局邀請日本專家介紹反射地震勘探技術(shù),曾提到了橫波反射方法。80年代末,水電、鐵路、地礦部門做了大量的工程地震實(shí)驗(yàn)工作,掀起了工程地震勘探的小高潮,其中也有些橫波反射的實(shí)驗(yàn)工作。據(jù)悉成都水利水電勘察設(shè)計院、天津水利水電勘察設(shè)計院、北京水利水電勘察設(shè)計院、北京水利水電物探研究所等單位曾做過零星的橫波反射實(shí)驗(yàn)研究工作。但國內(nèi)外很少見關(guān)于應(yīng)用橫波反射地震勘探技術(shù)解決工程問題的正式、詳細(xì)報導(dǎo)?？傮w說來,國內(nèi)橫波反射地震勘探技術(shù)處于起步狀態(tài)。與縱波相比,橫波波速低、波長短(軟土地區(qū)一般為縱波的1/5－1/10),不受地下水影響的特點(diǎn),使橫波地震勘探反射方法能夠提供傳統(tǒng)縱波方法無法比擬的分辨率和解釋精度,它所提供的反射地震剖面,是真正意義上的”淺層”,完全能夠和工程地基的深度范圍相匹配。另一方面,橫波反射地震勘探方法能夠直接提供土的橫波(剪切波)波速——這是工程上非常關(guān)心的物性參數(shù)。橫波地震勘探反射方法作為巖土工程勘察的一種新技術(shù),已得到國內(nèi)外工程界的廣泛重視,到面前為止,橫波反射已經(jīng)在淺層巖溶勘察[1]、淺層松散沉積物勘察、巖性劃分、判斷砂土液化[2]等幾個方面得到了比較廣泛的應(yīng)用。2橫波地震的處理及解釋2.1橫波地震反射數(shù)據(jù)的采集和處理在震源上,首先要選擇一塊大小和重量合適的枕木,在枕木底部釘上鋸齒狀鐵釘,以保證枕木能夠和地面良好接觸,而后應(yīng)用鐵錘側(cè)敲枕木作為觸發(fā)。12次覆蓋觀測系統(tǒng)如下:單邊放炮;偏移距2米;道間距1米;每炮共移動距離1米;接收道數(shù)24道。其中需要注意的是一定要使用橫波檢波器。數(shù)據(jù)處理上,處理方法和縱波地震基本相同,基本操作步驟如下:預(yù)處理,抽道集,求速度參數(shù),動校正,疊加,修飾處理。2.2橫波地震反射數(shù)據(jù)的解釋經(jīng)由以上步驟,得到了如下的地震時間剖面,參考以往的天津各個地區(qū)的地震和地質(zhì)資料,對剖面進(jìn)行解釋。圖中水平道距離為0.5米,縱坐標(biāo)為反射時間。根據(jù)剖面上反射波的特征,將其劃分為5個波組[3],按時間(埋深)順序簡述如下:圖1塘沽某學(xué)校場地時間地震剖面地質(zhì)解釋圖形T1波組:反射時間在0－150ms之間,在這個區(qū)域內(nèi)一個振幅相對較強(qiáng),同相軸斷斷續(xù)續(xù)(峰值時間大約在150ms)。這個波組視周期為30ms左右,對應(yīng)的全新統(tǒng)中組第一海相層()頂界形成的反射。T2波組:反射時間在150－300ms之間,在這段時間內(nèi)有6個反射段,其中有3個振幅強(qiáng),連續(xù)性好的反射段和3個連續(xù)性弱,振幅強(qiáng)弱間斷變化的反射段。其中反射波組(峰值時間在200ms)是一個強(qiáng)反射層,為全新統(tǒng)中組第ⅰ海相層()的底界與全新統(tǒng)下組第ⅱ陸相層的沼澤相沉積()的頂界形成的反射。反射波組(峰值時間在225ms左右)是一個很弱的反射層,反射波組(峰值時間在240ms)是一個較強(qiáng)的反射層,這兩個反射層對應(yīng)的是為全新統(tǒng)下組第ⅱ陸相層河床-河漫灘相沉積()的頂界和底界形成的反射。強(qiáng)反射波組(峰值時間在270ms左右)與弱反射波組(峰值時間在290ms左右),應(yīng)該是上更新統(tǒng)五組第ⅲ陸相層(的頂界和底界形成的反射。反射波組(峰值時間為320ms)也是一個強(qiáng)反射層,為上更系統(tǒng)四組第ⅱ海相層()的頂界形成的反射。T3波組:反射時間在320－460ms范圍內(nèi),這段范圍只有視周期約30ms的兩個強(qiáng)相位反射波。這兩個反射波組振幅最強(qiáng),橫向連續(xù)性極好。在這段時間范圍內(nèi)出現(xiàn)了一些斷續(xù)的反射段,連續(xù)性不好,振幅變化也較大,這表明這些反射形成的原因是由于土質(zhì)不同而造成的,不是明顯的地質(zhì)年代界面。反射波組(峰值時間為440ms左右)的反射波組是一個強(qiáng)反射段,為上更新統(tǒng)三組第ⅳ陸相層()底界所形成的反射。反射波組(峰值時間為460ms左右)也是一個強(qiáng)反射層,為上更新統(tǒng)二組第ⅲ海相層()的底界形成的反射。T4波組:反射時間在460－600ms之間。反射振幅較大,這段時間內(nèi)之有2個比較明顯的反射段,其中一個反射波組振幅能量強(qiáng),同相軸連續(xù)性好,另外一個波組振幅能量間斷性變化,同相軸分段連續(xù),但都在一個水平線上,為一個弱反射層。弱反射層(峰值時間為530ms左右)經(jīng)判斷,應(yīng)該是上更新統(tǒng)一組第ⅴ陸相層()的頂界形成的反射。強(qiáng)反射波組(峰值時間在550ms左右)應(yīng)該是中更新統(tǒng)上組第ⅳ海相層(的頂界形成的反射。T5波組:把反射時間在600ms之下的反射序列統(tǒng)稱為T5波組,在這段時間區(qū)域內(nèi),只有一個振幅能量強(qiáng),同相軸連續(xù)性好的反射波組,深度大概估計在130米左右,反映中更新統(tǒng)上組以下的沉積地層[4,5]。2.3剖面的時深轉(zhuǎn)換及與工程對比把反射時間轉(zhuǎn)換為埋藏深度,即將地震時間剖面轉(zhuǎn)變?yōu)榈刭|(zhì)剖面,將大大方便工程上利用地震資料。這只要經(jīng)過一個簡單計算即可:式中H為埋深,t0為反射走時,V(t0)即速度函數(shù)(場地平均波速)。能夠在場地上用反射地震資料分析計算V(),也能夠用檢層法實(shí)測H-曲線進(jìn)行剖面的時深轉(zhuǎn)換。經(jīng)過對測井資料和速度譜分析資料,我們求得了塘沽進(jìn)修學(xué)校(貽港城項(xiàng)目)場地地震時間剖面的時深轉(zhuǎn)換速度(平均剪切波速)如表3.3所示:表3.3塘沽進(jìn)修學(xué)校場地速度隨深度變化表深度(米)時間(秒)平均剪切波速(米/秒)100.182110200.285140300.375160400.444180500.500200600.554220700.583240800.614260900.6432801000.667300根據(jù)上表的速度時間關(guān)系,我們把塘沽學(xué)校的時間地震剖面轉(zhuǎn)化為了深度剖面(見圖2)以便和工程鉆孔資料進(jìn)行對比。圖中深度刻度的變化是由于由地面到地下橫波速度逐漸變大,在時深轉(zhuǎn)換后,導(dǎo)致同樣的時間段所表示的深度不同。圖2塘沽某學(xué)校場地地震深度剖面圖3場地柱狀圖根據(jù)天津市地質(zhì)工程勘察院6月編制的港通(天津)置業(yè)有限公司貽港城巖土工程勘察報告中鉆孔資料(KCⅰ364)的柱狀圖(見圖3),我們再來分析深度時間剖面上的反射層和工程上的土層的對應(yīng)關(guān)系。觀察上面的深度剖面,14米左右的反射是一個弱反射,對應(yīng)的是淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土和粉質(zhì)粘土的分界。后面14米到22米深度之間的一系列反射在工程地質(zhì)上反映了粉質(zhì)粘土層的變化。22米處有一個強(qiáng)反射,對應(yīng)了粘土和淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土的分界。23米—37米之間有一系列的弱反射層,對應(yīng)的土質(zhì)變化為:淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土-淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土-粘土-細(xì)粉砂。在37米和41米處有2個強(qiáng)反射,對應(yīng)的土質(zhì)界面為細(xì)粉砂和粘土的界面與粘土和粉質(zhì)粘土的界面。60米左右有一個強(qiáng)反射,對應(yīng)的土質(zhì)變化為粘土過渡到粉質(zhì)粘土。80米以下在80米處、108米處和127米處分別有一個強(qiáng)反射,可是由于沒有鉆孔資料,已經(jīng)無法準(zhǔn)確考證,可是參考其它文獻(xiàn),能夠分析其可能為以河流相和湖沼相沉積為主形成的粉砂、細(xì)沙、粘土等界面的反射。表3.1塘沽進(jìn)修學(xué)校地震剖面地質(zhì)解釋表波組反射峰值時間(ms)反射界面與地質(zhì)年代界面的關(guān)系大致深度(m)T1150頂界形成的反射7T2200的底界與的頂界形成的反射11225的頂界形成的反射13240的底界形成的反射15270的頂界形成的反射17290的底界形成的反射19320的頂界形成的反射25T3440的底界形成的反射39460的底界形成的反射460T4530的頂界形成的反射54550的頂界形成的反射60T5沒有參考資料3結(jié)論:經(jīng)過如上對橫波地震的研究,我們能夠看到橫波地震勘探的數(shù)據(jù)分辨率高,成圖效果好,能精確地反映出地層的土質(zhì)變化情況和提供連續(xù)的地質(zhì)剖面,而且能夠與鉆孔資料非常完好的吻合。綜上,橫波地震勘探在工程勘察中有巨大的應(yīng)用前景,能夠?yàn)楣こ炭辈鞄硇碌募夹g(shù)活力,值得大家在其上面進(jìn)一步分析、研究。參考文獻(xiàn):[1