CN106772554A - 一种用于复杂地形条件下的多道瞬态面波勘探方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于复杂地形条件下的多道瞬态面波勘探方法，首先选用多台主频分别为4.5Hz的垂直分量检波器，尾锥采用尖锥式；接着以设计要求的测点为中心排列检波器，结合地形条件进行观测系统布置；布置检波器后进行现场数据采集，分别在检波器排列的两端各激发两次，收集相应的地震记录，然后固定检波器排列，移动激发点位置，形成以测试点为中心，共激发4次，即一个测点采集四组数据；根据测得的数据，通过两侧不同偏移距激发，并通过对频散谱进行综合分析，可以控制面波数据以及反演结果质量；对面波记录进行频散计算、频散曲线提取、遗传算法反演，确定地层的面波速度结构。

Description

一种用于复杂地形条件下的多道瞬态面波勘探方法

技术领域

本发明涉及瞬态面波勘探方法领域，具体是一种用于复杂地形条件下的多道瞬态面波勘探方法。

背景技术

岩土层的剪切波速度是最重要的工程技术参数之一，通过原位测试计算成本较高且效率较低。岩土介质剪切波波速与面波速度相近，地质勘探中可以通过多道瞬态瑞雷波采集及面波速度计算进行获取。在复杂地形地区进行瑞雷波勘探，需要对观测系统、排列参数等进行优化设置，以避免近场与远场效应，以获取最优瑞雷波记录。目前，采集排列参数的选择大多还是根据经验准则，没有统一标准，不易对瑞雷波数据质量进行控制。

发明内容 本发明的目的是提供一种用于复杂地形条件下的多道瞬态面波勘探方法，以解决现有技术瞬态面波勘探方法存在的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种用于复杂地形条件下的多道瞬态面波勘探方法，其特征在于：具体过程如下：

（1）、测试检波器设备选型：

鉴于地表条件起伏不定，检波选用多台主频分别为4.5Hz的垂直分量检波器，尾锥采用易于插入山地地形的尖锥式，个别土质疏松处可利用长尾锥加长固定，检波器间距选择1.0-2.0m为宜，检波器个数可选用12-24个形成固定通道数；

（2）、以测点为中心布置观测系统：

数据采集时检波器布设以设计要求的测点为中心排列，结合地形条件进行观测系统布置，通常其勘探深度在30-50m；

（3）、现场数据采集：

布置检波器后，设定采集参数，进行现场数据采集；分别在检波器排列的两端各激发两次，收集相应的地震记录，采样间隔0.5ms，采样点数4k，总采样时间2s；

然后固定排列，移动激发点位置，通过重锤激发，锤击位置在排列的延长线方向，在测线两侧分别以2m、4m为偏移距敲击4次，激发点按两端各激发两次，偏移距分别为2、4m；固定各检波器，形成以测试点为中心，共激发4次，即一个测点采集四组数据，利于进行综合对比判断；

（4）、数据处理与解释：

由于激发位置的岩性不同导致采集地震信号频率直接存在差异，多道瞬态面波法的勘探深度与波长较大的低频信号密切相关，通过两侧不同偏移距激发，并通过对频散谱进行综合分析，可以控制面波数据以及反演结果质量；

对面波记录进行频散计算、频散曲线提取、遗传算法反演，确定地层的面波速度结构；同时可结合不同测点，对整个测线进行面波速度剖面显示，依据不同速度分层对地下介质结构及构造异常等进行精细分辨。

所述的一种用于复杂地形条件下的多道瞬态面波勘探方法，其特征在于：步骤（2）中布设检波器时，当地形条件为非倾斜时，根据现场条件选择同一水平标高布置测线，多个检波器以近似同一标高直线形展布或是弧形线为主进行检波器布置及数据采集；

当地形条件为山形倾斜时，以测点为中心，多个检波器在山形倾斜方向进行测线布置，各检波器通过电缆与地震仪相连，在排列的下部激发，固定排列，移动激发点位置。

本发明一种用于复杂地形条件下的多道瞬态面波勘探方法，通过针对不同地形选择合适的排列方式及有效的技术参数。采用遗传算法反演，得到排列中心点一定深度范围内的面波速度结构。通过对复杂地形条件下的数据采集、处理与解释探索，形成一套有效的多道瞬态面波勘探装置系统及方法。

附图说明

图1为本发明方法流程框图。

图2为近水平标高直线型检波器布置方式示意图。

图3为近水平标高弧线型检波器布置示意图。

图4为近水平标高排列示意图。

图5为非水平标高排列示意图。

图6为同一控制点多组频散曲线图。

图7为面波岩性分层解释图。

图8为复杂地形面波测点连线剖面图。

具体实施方式

如图1所示，一种用于复杂地形条件下的多道瞬态面波勘探方法，具体过程如下：

（1）、测试检波器设备选型：

鉴于地表条件起伏不定，检波选用多台主频分别为4.5Hz的垂直分量检波器，尾锥采用易于插入山地地形的尖锥式，个别土质疏松处可利用长尾锥加长固定，检波器间距选择1.0-2.0m为宜，检波器个数可选用12-24个形成固定通道数；

（2）、以测点为中心布置观测系统：

数据采集时检波器布设以设计要求的测点为中心排列，结合地形条件进行观测系统布置，通常其勘探深度在30-50m；

（3）、现场数据采集：

布置检波器后，设定采集参数，进行现场数据采集；分别在检波器排列的两端各激发两次，收集相应的地震记录，采样间隔0.5ms，采样点数4k，总采样时间2s；

然后固定排列，移动激发点位置，通过重锤激发，锤击位置在排列的延长线方向，在测线两侧分别以2m、4m为偏移距敲击4次，激发点按两端各激发两次，偏移距分别为2、4m；固定各检波器，形成以测试点为中心，共激发4次，即一个测点采集四组数据，利于进行综合对比判断；

（4）、数据处理与解释：

由于激发位置的岩性不同导致采集地震信号频率直接存在差异。多道瞬态面波法的勘探深度与波长较大的低频信号密切相关。如在地表岩石上进行锤击激震，信号中包含大量高频信号，低频组分受到压制，影响频散曲线在低频范围的高精度的提取。通过两侧不同偏移距激发，通过对频散谱进行综合分析，可以控制面波数据以及反演结果质量。

对面波记录进行频散计算、频散曲线提取、遗传算法反演，确定地层的面波速度结构。图6为同一控制点获得的多组频散曲线图，由此可根据速度分层对地下地层岩性等分层解释（图7）。同时可结合不同测点，对整个测线进行面波速度剖面显示（图8）。依据不同速度分层对地下介质结构及构造异常等进行精细分辨。

步骤（2）中布设检波器时，当地形条件为非倾斜时，根据现场条件选择同一水平标高布置测线， 以12个检波器为例，以近似同一标高直线形展布（如图2所示）或是弧形线为主（如图3所示）进行检波器布置及数据采集。其中弧形测线布置适宜于近同一标高的山形表层勘探。图4为近水平测线布置装置系统图。

当地形条件为山形倾斜时，以测点为中心，在山形倾斜方向进行测线布置。沿地形倾斜方向，在地表布置12道4.5Hz垂直分量检波器。各检波器间距1.0-2.0m。各检波器通过电缆与地震仪相连。在排列的下部激发，固定排列，移动激发点位置。图5为倾斜方向瞬态面波测线布置示意图。

Claims (2)

1.一种用于复杂地形条件下的多道瞬态面波勘探方法，其特征在于：具体过程如下：

（1）、测试检波器设备选型：

鉴于地表条件起伏不定，检波选用多台主频分别为4.5Hz的垂直分量检波器，尾锥采用易于插入山地地形的尖锥式，个别土质疏松处可利用长尾锥加长固定，检波器间距选择1.0-2.0m为宜，检波器个数可选用12-24个形成固定通道数；

（2）、以测点为中心布置观测系统：

数据采集时检波器布设以设计要求的测点为中心排列，结合地形条件进行观测系统布置，通常其勘探深度在30-50m；

（3）、现场数据采集：

布置检波器后，设定采集参数，进行现场数据采集；分别在检波器排列的两端各激发两次，收集相应的地震记录，采样间隔0.5ms，采样点数4k，总采样时间2s；

然后固定排列，移动激发点位置，通过重锤激发，锤击位置在排列的延长线方向，在测线两侧分别以2m、4m为偏移距敲击4次，激发点按两端各激发两次，偏移距分别为2、4m；固定各检波器，形成以测试点为中心，共激发4次，即一个测点采集四组数据，利于进行综合对比判断；

（4）、数据处理与解释：

由于激发位置的岩性不同导致采集地震信号频率直接存在差异，多道瞬态面波法的勘探深度与波长较大的低频信号密切相关，通过两侧不同偏移距激发，并通过对频散谱进行综合分析，可以控制面波数据以及反演结果质量；

对面波记录进行频散计算、频散曲线提取、遗传算法反演，确定地层的面波速度结构；同时可结合不同测点，对整个测线进行面波速度剖面显示，依据不同速度分层对地下介质结构及构造异常等进行精细分辨。

2.根据权利要求1所述的一种用于复杂地形条件下的多道瞬态面波勘探方法，其特征在于：步骤（2）中布设检波器时，当地形条件为非倾斜时，根据现场条件选择同一水平标高布置测线，多个检波器以近似同一标高直线形展布或是弧形线为主进行检波器布置及数据采集；

当地形条件为山形倾斜时，以测点为中心，多个检波器在山形倾斜方向进行测线布置，各检波器通过电缆与地震仪相连，在排列的下部激发，固定排列，移动激发点位置。