CN103760606A - 适于复杂水域勘探的双向连续走航式地震折射法观测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种适于复杂水域勘探的双向连续走航式地震折射法观测系统，其包括以下步骤：⑴.准备工作；⑵.进行走航式勘测，获取双向的时间参数T和坐标参数S；⑶.绘制互换相遇时距曲线图；⑷.通过公式计算即可获得震源深度H，对复杂水域地震折射勘探进行解释。本发明是一种双向连续走航式观测系统，采用从两岸分别从一岸向对岸连续单支追逐时距曲线，重复追逐观测，利用水声速确定互换炮点而达到相遇目的，再利用地震折射波互换时相等和折射波时距曲线的平行性原理，实现了对水面等复杂水域的的地震折射勘探、简化了勘测过程、提高了勘测精度，保证了隧道等设计的合理性、科学性以及安全性，填补了国内外复杂水域勘探领域的空白。
Description
技术领域
本发明涉及地震勘探领域，尤其是一种适用于复杂水域勘探的双向连续走航式地震折射法观测系统。
背景技术
地震折射法是一种利用地震波的折射原理，对浅层具有波速差异的地层或构造进行探测的地震勘探方法，简称浅层折射波法。
浅层折射波法地震勘探利用人工激发的地震波在地下介质传播。当穿过波速不同的介质的分界面时，波改变原来的传播方向而产生折射。当下层介质的波速大于其上层介质的波速时，在波的入射角等于临界角的情况下，折射波将会沿着分界面以下层介质中的速度“滑行”。这种沿着界面传播的“滑行”波也将引起界面上层质点的振动，并以折射波的形式传至地面。通过地震仪测量折射波到达地面观测点的时间和震源距，就可以求出折射界面的埋藏深度。
地震折射法勘察需要固定排列、固定炮点，相遇时距曲线观测系统。如图1，获得相遇时距曲线。如图2，利用折射波时距曲线的平行性，平移远炮时距曲线，将近炮时距曲线盲区接完整，就可以对地震折射波进行定量解释，求出折射界面的埋藏深度H。
不过，在有一定流速的水流，通航这样的复杂水域（如长江），就不可能固定排列、固定炮点。这样，在复杂水域开展地震折射勘探就不能实现。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种适用于复杂水域勘探的双向连续走航式地震折射法观测系统。
本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：
一种适于复杂水域勘探的双向连续走航式地震折射法观测系统，其特征在于：包括以下步骤：
⑴.准备工作；
⑵.进行走航式勘测，获取双向的时间参数T和坐标参数S；
⑶.绘制互换相遇时距曲线图；
⑷.通过公式计算即可获得震源深度H，对复杂水域地震折射勘探进行解释。
而且，步骤⑴所述的准备工作为：在一侧岸边设置RTK基站，水面上设置震源船和仪器船，震源船上装载电火花震源，仪器船上装载与RTK基站对应的RTK移动站，仪器船上还装载与电火花震源对应的地震仪，仪器船的尾部安装一个等浮电缆，该等浮电缆上安装一组均布设置的检波器。
而且，所述检波器的数量为12的整数倍。
而且，步骤⑵所述的进行走航式勘测，获取双向的时间参数T和坐标参数S为：
①.震源船与仪器船朝一侧岸边航行，震源船位于仪器船的前方；
②.震源船上的电火花震源放炮，仪器船上的地震仪开关开启并记录等浮电缆上检波器的信号，得到接收时间T；其具体过程为：电火花震源连接无线遥控发射器，地震仪连接无线遥控接收开关，电火花震源触发的同时无线遥控发射器就可发出信号，通过无线遥控接收开关打开地震仪，地震仪即可开始接收由等浮电缆检波器拾取的地震波记录；
③.地震仪接收检波器信号的同时，仪器船上的RTK移动站反馈信号给岸边的RTK基站，得到仪器船的坐标，即可得到等浮电缆上检波器的坐标S，此时获得在第一个炮点放炮时检波器的接收时间T和坐标S；
④.重复②和③，即可获得在多个炮点放炮时检波器的接收时间T和坐标S；
⑤.震源船与仪器船返航，震源船仍位于仪器船的前方，重复步骤①-④，得到返航过程中在多个炮点放炮时检波器的接收时间T和坐标S。
而且，步骤⑶所述的绘制互换相遇时距曲线为：
①.按照步骤⑵获得的两个方向的时间T和坐标S绘制成两个连续追逐单支时距曲线图；
②.将两个连续追逐单支时距曲线图画在同一个时距曲线图中，选择其中任意一条直线，由于水的直达波（水声波）的速度是恒定的，因此可以找到该炮的激发点位置，将一个方向重复追逐时距曲线利用折射波时距曲线的平行性，平移为如同由一个激发点得到的长时距曲线，由于炮点足够密，利用地震折射波互换时相等的原理，再在激发点上找到另一支相遇时距曲线，同样经过平移，便可以得到一对互换时距曲线。
本发明的优点和有益效果为：
1、地震折射波法勘探可以查明断层等不良地质构造和岩层的纵波速度，依据《铁路工程物理勘探规范》，岩层的纵波速度可直接用来划分隧道围岩级别，用于隧道设计，这是其它物探方法所不可代替的优势。随着江底隧道、跨海湾隧道和海底隧道建设增多，物探工作者需要能够实现复杂水域地震折射的观测系统，采用本发明方法实现了对复杂水域的勘测、简化了勘测过程、提高了勘测精度，为工作人员提供了方便，保证了隧道等设计的合理性、科学性以及安全性。
2、本发明是一种双向连续走航式观测系统，采用从两岸分别从一岸向对岸连续单支追逐时距曲线，重复追逐观测，利用水声速确定互换炮点而达到相遇目的，再利用地震折射波互换时相等和折射波时距曲线的平行性原理，实现了对水面等复杂水域的的地震折射勘探，填补了国内外复杂水域勘探领域的空白。
附图说明
图1是地面地震折射波法的示意图；
图2是图1的相遇时距曲线图；
图3是本发明走航式地震折射波法示意图；
图4是连续追逐单支时距曲线图；
图5是反向的连续追逐单支时距曲线图；
图6是互换相遇时距曲线图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
一种适于复杂水域勘探的双向连续走航式地震折射法观测系统，包括以下步骤：
⑴.准备工作：
在一侧岸边设置RTK基站1，水面上设置震源船2和仪器船4，震源船上装载电火花震源3，仪器船上装载与RTK基站对应的RTK移动站5，仪器船上还装载与电火花震源对应的地震仪6，仪器船的尾部安装一个等浮电缆8，该等浮电缆上安装一组均布设置的检波器7，检波器的数量为12的整数倍。
⑵.进行走航式勘测，获取双向时间参数T和距离参数S：
①.震源船与仪器船朝一侧岸边航行，震源船位于仪器船的前方。
②.震源船上的电火花震源放炮，仪器船上的地震仪开关开启并记录等浮电缆上检波器的信号，得到接收时间T。其具体过程为：电火花震源连接无线遥控发射器，地震仪连接无线遥控接收开关，电火花震源触发的同时无线遥控发射器就可发出信号，通过无线遥控接收开关打开地震仪，地震仪即可开始接收由等浮电缆检波器拾取的地震波记录。
③.地震仪接收检波器信号的同时，仪器船上的RTK移动站反馈信号给岸边的RTK基站，得到仪器船的坐标，即可得到等浮电缆上检波器的坐标S，此时获得在第一个炮点放炮时检波器的接收时间T和坐标S。
④.重复②和③，即可获得在多个炮点放炮时检波器的接收时间T和坐标S。
⑤.震源船与仪器船返航，震源船仍位于仪器船的前方，重复步骤①-④，得到返航过程中在多个炮点放炮时检波器的接收时间T和坐标S。
⑶.绘制互换相遇时距曲线图：
①.按照步骤⑵获得的两个方向的时间T和坐标S绘制成两个连续追逐单支时距曲线图。
②.将两个连续追逐单支时距曲线图（即两组平行线）画在同一个时距曲线图中，选择其中任意一条直线，由于水的直达波（水声波）的速度是恒定的，因此可以找到该炮的激发点位置（图6中所示为O1），将一个方向重复追逐时距曲线利用折射波时距曲线的平行性，平移为如同由一个激发点得到的长时距曲线，可得到T0。由于炮点足够密，我们利用地震折射波互换时相等的原理，再在O1点上可以找到另一支相遇时距曲线，同样经过平移，得到激发点位置O2，便可以得到一对互换时距曲线。
⑷.通过公式计算即可获得震源深度H，对复杂水域地震折射勘探进行解释。
Claims (5)
1.一种适于复杂水域勘探的双向连续走航式地震折射法观测系统，其特征在于：包括以下步骤：
⑴.准备工作；
⑵.进行走航式勘测，获取双向的时间参数T和坐标参数S；
⑶.绘制互换相遇时距曲线图；
⑷.通过公式计算即可获得震源深度H，对复杂水域地震折射勘探进行解释。
2.根据权利要求1所述的一种适于复杂水域勘探的双向连续走航式地震折射法观测系统，其特征在于：步骤⑴所述的准备工作为：在一侧岸边设置RTK基站，水面上设置震源船和仪器船，震源船上装载电火花震源，仪器船上装载与RTK基站对应的RTK移动站，仪器船上还装载与电火花震源对应的地震仪，仪器船的尾部安装一个等浮电缆，该等浮电缆上安装一组均布设置的检波器。
3.根据权利要求2所述的一种适于复杂水域勘探的双向连续走航式地震折射法观测系统，其特征在于：所述检波器的数量为12的整数倍。
4.根据权利要求1所述的一种适于复杂水域勘探的双向连续走航式地震折射法观测系统，其特征在于：步骤⑵所述的进行走航式勘测，获取双向的时间参数T和坐标参数S为：
①.震源船与仪器船朝一侧岸边航行，震源船位于仪器船的前方；
②.震源船上的电火花震源放炮，仪器船上的地震仪开关开启并记录等浮电缆上检波器的信号，得到接收时间T；其具体过程为：电火花震源连接无线遥控发射器，地震仪连接无线遥控接收开关，电火花震源触发的同时无线遥控发射器就可发出信号，通过无线遥控接收开关打开地震仪，地震仪即可开始接收由等浮电缆检波器拾取的地震波记录；
③.地震仪接收检波器信号的同时，仪器船上的RTK移动站反馈信号给岸边的RTK基站，得到仪器船的坐标，即可得到等浮电缆上检波器的坐标S，此时获得在第一个炮点放炮时检波器的接收时间T和坐标S；
④.重复②和③，即可获得在多个炮点放炮时检波器的接收时间T和坐标S；
⑤.震源船与仪器船返航，震源船仍位于仪器船的前方，重复步骤①-④，得到返航过程中在多个炮点放炮时检波器的接收时间T和坐标S。
5.根据权利要求1所述的一种适于复杂水域勘探的双向连续走航式地震折射法观测系统，其特征在于：步骤⑶所述的绘制互换相遇时距曲线为：
①.按照步骤⑵获得的两个方向的时间T和坐标S绘制成两个连续追逐单支时距曲线图；
②.将两个连续追逐单支时距曲线图画在同一个时距曲线图中，选择其中任意一条直线，由于水的直达波（水声波）的速度是恒定的，因此可以找到该炮的激发点位置，将一个方向重复追逐时距曲线利用折射波时距曲线的平行性，平移为如同由一个激发点得到的长时距曲线，由于炮点足够密，利用地震折射波互换时相等的原理，再在激发点上找到另一支相遇时距曲线，同样经过平移，便可以得到一对互换时距曲线。
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