CN1288163A - 水域工程物探冲击震源及其全自动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种在水中产生大能量宽频冲击应力波的方法,产生的应力波除了能量大、频带宽外,还余振小,能定向传播,克服了以往大能量震源因气泡效应,频带窄或余振长的缺陷,达到水域工程勘察的目的。并设计出产生这种震源的装置。该方法的原理是通过机械动力带动两刚性物体互相撞击产生震动波,震动产生的应力波在水中通过喇叭状口定向传播,产生应力波的物体周围空间充填吸音材料和减震材料来消除余振。利用该方法原理设计的全自动冲击装置是由电机、减速机、偏心涡轮、压杆、受拉弹簧、尼龙锤、锤垫和触发开关等组成。

Description

水域工程物探冲击震源及其全自动装置
本发明涉及水域工程物探设备，提出一种适用于水域地震映象法或其他的水域地震方法进行的工程物探勘察震源装置。
水域工程物探中的地震映象法是一种非常有效的水域工程物探新方法，可以高效、快速、廉价地解决许多水上钻探难以解决的工程地质问题，但其震源是个难题。我们知道，在水域进行地震勘探时，先在水中激发短脉冲应力波，应力波通过水体向水下地层传播，然后在不同地层界面产生反射。通过设在水中的接收传感器来接收反射波信息而达到分辨地层的目的，对于水域工程物探勘察而言，产生的应力波需要有以下几个指标：
1．为了使应力波有较大的穿透能力，频率范围应在500-1000Hz。
2．振动波余振要小，一般在1.5-2个子波。
3．能量要大，至少要达到2000焦耳以上。
以往水上地震法采用的炸药振源、子弹振源、电火花振源和气枪震源对勘察十几米到几十米深度甚至浅至几米深度不适用，因为这些振源能量虽大，但有气泡效应，噪声掩盖了几十毫秒以内的主要有用信号，且有些设备庞大，工程中难以使用；另有一些震源如声脉冲、超声波震源虽无气泡效应，但由于能量太小、频率太高，应力波难以穿透水下坚硬土层。
本发明提出一种产生大能量宽频冲击应力波的方法，并设计出产生这种震源的装置。
图一为该方法的原理：
在图一中1为容器壳体，用8-10mm厚钢板焊成约2.0m×1.0m×1.0m的容器，容器上部钢板用螺栓、橡胶垫圈与容器压密，使之不漏水。容器外形制成船型，以利于在水中勘探时减少水对其阻力。尼龙冲击头2在机械动力的带动下向喇叭状口3处锤垫4冲击，使之产生震动应力波，喇叭状口3起应力波传播定向作用。用不同材料的锤垫可以改变冲击产生的应力波频率，容器底必须贴上厚约3cm的木板5，以消除共振及余振。壳体6必须为双层，中间充以发泡塑料。在壳体内空余位置也充以发泡塑料7，以消除共振及余振。喇叭状口3处的钢材厚度应小于容器厚度，厚度为5cm，喇叭状口3与容器底的交角为45度，这样有利于喇叭状口处产生大能量低频震动，减少能量损失。
图二为设计的装置。
在图二中容器内的单相异步电动机1转速为1440转/分，功率为1.5千瓦，其动力通过变速比为1∶50的减速机2带动偏心涡轮3运动，使压杆4一头压下，另一头翘起。运动半圈后冲击头6在拉弹簧5的拉力下迅速向下冲击，冲击能量可通过加大弹簧力来达到，激发频率可通过改变垫层材料来达到，冲击时间间隔可通过减速机变挡来实现，冲击产生的应力波在喇叭状口处向水下传播。触发开关7产生触发信号供记时用。
使用这种装置可达到以下几个指标：
1、冲击能量达3000焦耳以上；
2、冲击时间间隔在1-2秒；
3、激发应力波中心频率在500～900Hz；
4、激发应力波延续一般在1.5～2个子波。

Claims (3)

1、水域工程物探地震法的震源，它的外壳是一个金属容器，容器底为喇叭形，应力波的产生靠机械动力带动尼龙棒或金属棒冲击容器底产生，冲击处有不同材料的锤垫，以改变冲击产生的应力波频率；金属容器是双层的、内部充以吸音材料(如发泡塑料)充填物，容器底贴上木板，容器内多余空间亦充填吸音材料，以消除余振和共振。
2、根据权利要求1所述的震源方式设计的一套全自动冲击装置，其内容有电机、减速机、偏心涡轮、压杆、受拉弹簧、尼龙锤、锤垫、触发开关等。
3、根据权利要求1、权利要求2所述的震源，其工作特征是：电动机转动，通过减速机变速，带动偏心轮转动，使压杆一头压下，另一头翘起，而后在弹簧拉力下迅速向下冲击，冲击能量可通过加大弹簧力来达到，激发频率可通过改变垫层材料来达到，冲击间隔时间可通过减速机变挡来实现，冲击产生的应力波在喇叭状口处定向向水下传播。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101369023B (zh) * 2008-10-08 2011-04-20 铁道部第三勘测设计院岩土工程总公司 一种地震勘探中的软金属地震触发装置及触发方法
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