地震勘探基础及浅层折射反射波法
浅层地震反射波法在地质工程勘探中的应用研究
浅层地震反射波是地震勘探的主要方法。在地表向下完 成地震波的激发工作，地震波在遇到不同分界面的时候会 发生反射，在这个过程中需要运用地震勘探仪器对这些反 射地震波进行记录。在推断地层结构等具体信息时，依据 的原理如下：
反射波在传播过程中，其传播途径和波形等都会发生变 化，主要表现为随介质的不同结构等发生变化，在这个过 程中主要收集地震波的反射速度，以此来获取地层结构的 相关数据，此外在明确反射波频率和速度等基础上可以实
运用地震反射波法进行地质勘探的过程中首先要做好选 择参数的工作，在这个过程中需要明确不同地质环境对勘 探的具体要求，在此基础上选择相应的方法，以此来提高 勘探的效率和质量。
1）需要明确对震源的要求，主要表现在对激发力和激 发装置的要求。首先要求激发力在方向上要保持竖直向 下，其次要保证激发装置和大地的耦合。
反射波方法与层析成像[J].能源与环保,2018,040(004): 73-77. [2] 王树威.地震反射波地质层位标定方法研究[J].中国煤 炭,2018,44(12):30-35. [3] 陈建福.地震反射波法在复杂地层跨海盾构隧道中的应 用[J].中外公路,2020,40(3):102-103.
2 反射波法地震勘探
2.1 地震反射波法的原理 地震反射波法是地质勘探工作中运用最为广泛的一种勘
探方法，在运用过程中主要通过将多种波作为有效波的方 法来开展探测工作。此外，还可以从探测的目的出发选择 特定的波并将其作为有效波进行观测和研究。在这个过程
地震勘探新方法
地震勘探新方法地震勘探是一种通过研究地震波在地下的传播规律来探测地下地质构造的方法。
随着技术的不断发展，地震勘探领域也在不断创新，出现了许多新的方法和技术。
以下是一些常见的地震勘探新方法：1. 三维地震勘探：三维地震勘探是一种基于二维地震勘探的技术，通过在地下布置多个检波器，可以获取地下的三维数据，能够更加准确地探测地下地质构造。
2. 折射波勘探：折射波勘探是一种利用折射波传播特性进行地震勘探的方法。
通过在地面上布置地震仪，可以接收折射波并分析其传播规律，从而确定地下地质构造。
3. 反射波勘探：反射波勘探是一种利用反射波传播特性进行地震勘探的方法。
通过在地面上布置地震仪，可以接收反射波并分析其传播规律，从而确定地下地质构造。
4. 共聚焦点源勘探：共聚焦点源勘探是一种利用共聚焦点源进行地震勘探的方法。
通过在地面上布置多个震源，可以产生共聚焦点源，并接收和分析反射波和折射波的传播规律，从而确定地下地质构造。
5. 多分量地震勘探：多分量地震勘探是一种利用多分量检波器进行地震勘探的方法。
通过在地下布置多个分量检波器，可以同时接收多个方向的地震波，从而更加准确地探测地下地质构造。
6. 宽频带地震勘探：宽频带地震勘探是一种利用宽频带地震仪进行地震勘探的方法。
通过使用宽频带地震仪，可以获取更宽频带的地震信号，从而更加准确地探测地下地质构造。
7. 井中地震勘探：井中地震勘探是一种将地震仪放置在钻孔中的地震勘探方法。
通过在钻孔中放置地震仪，可以获取更加准确的地震数据，从而更加准确地探测地下地质构造。
总之，随着技术的不断发展，地震勘探领域也在不断创新，出现了许多新的方法和技术。
这些新方法和技术在提高探测精度、降低成本、提高工作效率等方面具有重要作用。
地震勘探原理知识点总结讲解
第三章地震资料采集方法与技术一．野外工作概述1.陆地石工基本情况介绍试验工作内容：①干扰波调查，了解工区内干扰波类型与特性。
②地震地质条件调查，了解低速带的特点、潜水面的位置、地震界面的存在与否、地震界面的质量如何（是否存在地震标志层）、速度剖面特点等。
③选择激发地震波的最佳条件，如激发岩性、激发药量、激发方式等。
④选择接收和记录地震波的最佳条件，包括最合适的观测系统、组合形式和仪器因素的选择等。
生产工作过程：地震队的组成（1）地震测量：把设计中的测线布置到工作地区，在地面上定出各激发点和接收排列上各检波点的位置（2）地震波的激发陆上地震勘探的震源类型：炸药震源和可控震源。
激发方式：炸药震源的井中激发、土坑等。
激发井深：潜水面以下1-3m，（6-7m）。
（3）地震波的接收实现方式：检波器、排列和地震仪器2.调查干扰波的方法（1）小排列（最常用）3-5m道距、连续观测目的：连续记录、追踪各种规则干扰波，分析研究干扰波的类型和分布规律。
从地震记录中可以得到干扰波的视周期和视速度等基本特征参数（2）直角排列适用于不知道干扰波传播方向的情况Δt1和Δt2的合矢量的方向近似于干扰波的传播方向（3）三分量检波器观测法（4）环境噪声调查信噪比：有效波的振幅/干扰波的振幅（规则）信号的能量/噪声的能量3.各种干扰波的类型和特点（1）规则干扰指具有一定主频和一定视速度的干扰波，如面波、声波、浅层折射波、侧面波等。
面波（地滚波）：在地震勘探中也称为地滚波，存在于地表附近，振幅随深度增加呈指数衰减。
其主要特点：①低频：几Hz～20Hz；②频散(Dispersion)：速度随频率而变化；③低速：100m/s ～1000m/s，通常为200m/s～500m/s；④质点的振动轨迹为逆时针方向的椭圆。
面波时距曲线是直线，记录呈现“扫帚状”，面波能量的强弱与激发岩性、激发深度以及表层地震地质条件有关。
（能量较强）声波：速度为340m/s左右，比较稳定，频率较高，延续时间较短，呈窄带出现。
地震勘探原理和方法
地震勘探原理和方法地震勘探是一种地球物理勘探方法，通过研究地震波在地壳中的传播规律来推断地下岩层的性质和形态。
本文将介绍地震勘探的基本原理和方法，包括地震波传播原理、地震波探测方法、数据采集技术、数据处理技术、地质解释技术、地球物理测井技术和地震勘探仪器设备等方面。
1.地震波传播原理地震波是指地震发生时产生的波动，包括纵波和横波。
纵波是压缩波，在地壳中以波的形式传播，横波是剪切波，在地壳中以扭动的方式传播。
当地震波在地壳中传播时，遇到不同密度的岩层会发生反射、折射和透射等现象，这些现象是地震勘探的基础。
2.地震波探测方法地震波探测方法包括折射波法和反射波法。
折射波法是通过测量地震波在地壳中传播的速度和时间来推断地下岩层的性质和形态。
反射波法是通过测量地震波在地壳中反射回来的信号来推断地下岩层的性质和形态。
在实际应用中，通常采用折射波法和反射波法相结合的方式来提高地震勘探的精度和分辨率。
3.数据采集技术数据采集技术是地震勘探的关键之一，它包括野外数据采集和室内数据采集。
野外数据采集是在野外布置观测系统，通过激发地震波并记录地震信号来进行数据采集。
室内数据采集则是在室内通过计算机系统对野外采集的数据进行处理和分析。
4.数据处理技术数据处理技术是地震勘探的关键之一，它包括预处理、增益控制、滤波、叠加、偏移、反演等步骤。
预处理包括去除噪声、平滑处理等；增益控制包括调整信号的幅度和相位；滤波包括去除高频噪声和低频干扰；叠加是指将多个地震信号进行叠加，以提高信号的信噪比；偏移是指将反射回来的信号进行移动，以纠正地震信号的偏移；反演是指将地震信号转换为地下岩层的物理性质，如速度、密度等。
5.地质解释技术地质解释技术是地震勘探的关键之一，它包括构造解释、地层解释和储层解释等方面。
构造解释是指根据地震信号推断地下岩层的构造特征和形态；地层解释是指根据地震信号推断地下岩层的年代、沉积环境和地层组合；储层解释是指根据地震信号推断地下油气储层的性质和特征。
浅层地震勘探实验报告
一、实验目的1. 了解浅层地震勘探的基本原理和方法；2. 掌握地震资料的采集、处理和分析技术；3. 通过实验，提高对浅层地质结构的认识。
二、实验原理浅层地震勘探是利用地震波在地下传播的特性，通过采集地震波数据，分析地震波在不同地层中的传播速度、反射和折射等现象，从而推断地下地质结构的一种地球物理勘探方法。
实验中，我们主要采用反射波法，即通过激发地震波，接收其反射波，分析反射波的特征，推断地下地质结构。
三、实验内容1. 实验器材（1）地震仪：用于采集地震波数据；（2）震源：用于激发地震波；（3）接收器：用于接收地震波；（4）计算机：用于数据处理和分析；（5）实验场地：用于进行地震波数据采集。
2. 实验步骤（1）实验场地选择：选择合适的实验场地，确保场地平坦、开阔，便于地震波传播。
（2）地震波数据采集：按照设计好的测线，布置震源和接收器，激发地震波，接收其反射波。
采集过程中，注意控制震源和接收器的间距、排列方向等参数。
（3）地震资料处理：将采集到的地震波数据传输到计算机，利用地震数据处理软件进行预处理、去噪、叠加等操作。
（4）地震资料分析：对处理后的地震资料进行分析，识别反射波特征，推断地下地质结构。
四、实验结果与分析1. 实验结果通过实验，我们采集到了一定数量的地震波数据，并对这些数据进行了处理和分析。
根据分析结果，我们得到了以下地质结构信息：（1）地下存在一个明显的反射界面，推断为沉积层与基岩的接触面；（2）地下存在一个倾斜的断层，推断为该地区的主要断裂；（3）地下存在一些小型的地质构造，如溶洞、地裂缝等。
2. 分析与讨论（1）实验结果表明，浅层地震勘探方法可以有效地探测地下地质结构，为地质勘探、工程地质、地质灾害防治等领域提供重要依据。
（2）在实验过程中，我们发现地震波数据采集、处理和分析的质量对实验结果具有重要影响。
因此，在实际应用中，应严格控制实验参数，提高数据处理和分析的精度。
（3）针对不同地质条件，选择合适的地震波数据采集、处理和分析方法，以提高实验结果的可靠性。
《浅层地震勘探》总结
《浅层地震勘探》总结绪论：地震勘探方法简介：地震勘探：人工震源激发地震波，研究其在地下介质中的传播规律，解决地质问题。
各物探均以各种物性为前提，地震勘探依据岩、矿石的弹性，研究地下弹性波场的变化规律。
浅层地震勘探：常用于“水、工、环”地质调查，主要用于解决：工程地质填图、建筑、水电、矿山、铁路、公路、桥梁、港口、机场等各种工程地质问题，因此，多被人称之为：“工程地震勘探”。
分类据波的类型分:纵波、横波、面波勘探据波传播特点分：反射、折射、透射波法据目的层深度分：浅层<n.100m，中层(n.100～n.1000m)，深层>n.1000m 据勘探目的任务：工程(浅层), 煤田, 石油, 地震测深地震测深: 研究大地构造、深部地质问题。
浅震的特点：工作面积小，勘探深度浅，探测对象规模小，浅部各种干扰因素复杂。
优点：精度高、分辨率高、抗干扰能力强、仪器轻便第一章地震勘探的理论基础第一节弹性理论概述一、弹性介质与粘弹性介质1.弹性介质弹性: 外力体积、形状变化外力去掉恢复原状:具有这种特性的物体称为弹性体，其形变称为弹性形变：……如弹簧、橡皮等。
塑性: 外力 体积、形状变化 去掉外力 不恢复原状，保持外力作用时的状态：具有这种特性的物体称为塑性体，其形变称为塑性形变：……. 如橡皮泥外力下，是弹是塑，取决于: 是否在弹性限度之内，即三个方面: 外力大小、作用时间长短、物体本身的性质。
自然界中绝大部分物体，在外力作用下，既可显弹，也可显塑地震勘探，震源是脉冲式的，作用时间很短（持续十几～几十毫秒），岩土受到的作用力很小，可把岩、土介质看作弹性介质，用弹性波理论来研究地震波。
各向同性介质：凡弹性性质与空间方向无关的介质 各向异性介质: 凡弹性性质与空间方向有关的介质 沉积稳定的沉积岩区，各项同性，简化问题地震勘探中，只要岩土性质差异不大，都可以将岩土作为各向同性介质来研究，这样可使很多弹性理论问题的讨论大为简化。
地震反射波法在浅层勘探中的应用
④ 叩板震源 。这种震源具有 良好的方向性 ， 用
于横 波 勘探 。可 以重 复击震 ， 于多 次垂 直叠加 。 利
１ 浅 层 反 射 法
１１数 学原 理 。
⑤枪弹震源等其他震源。由仿制的震源枪激发
实 现 激振 。提高 激 发能 量 和激 发 频 率 ， 现 高分 辨 实
率 地 震勘 探 的 目的 ， 浅层 地 震 反射 勘 探 中的理 想 是
２ １小排 列接 收 ， 源激 发 ． 震
对 于 单 层 均 匀 介 质 倾 斜 界 面 ｔ＝４ ± ｏ （ｈ 拟
４ｈ ｉ￣ ： ｘｓ ） ｎ
鹤 岗市振 兴 花 园 高层 建 筑 位 于鹤 岗市 区 ， 了 为 查 清 其地基 下及 其周 围是否有 采 空 区以及 由采空 区 引起 的浅层 塌 陷 ， 地基 地 层评 价 提 供所 需 的物探 为 资料 ， 故采 用 浅层地 震方 法 ， 行 较大范 围 的排查 。 进
蒋维平 ， 孟宪 民
（ 龙 江 省 煤 田地 质 局 ． 龙 江 哈 尔 滨 １０ ０ ） 黑 黑 ５０ １ 摘 要 ： 规 多 次覆 盖 反 射 波 法 地 震 勘 探 难 以获 得 ｌＯ ｓ－ 般 相 当 于 ８ ｍ） 上 的 有 效 地 震 反 射 信 息 ， 成 浅 部 地 常 Ｏｍ（ ０ 以 形
收 稿 日期 ：０ ８ ０ — ０ ２ ０ — ｌ ｌ 责 任 编 辑 ： 常长 孙
的施 工方法 ， 采用 小药 量震 源激 发 ， 组合 小排列 故 点 接 收 的施工 方法 ， 共施 工测 线 ６条 ， 获剖 面总长 度 为
效 划 分 １０ ｓ以 内的 层 位 ； 单 道 锤 击 自激 自收 反 射 波 法 ， 地 下 敷 设 电 缆 、 市 排 水 沟 、 下 管 道 及 人 防工 程 的探 ０ｍ 而 对 城 地 测 效 果 明 显 高 于 常规 地 震 勘探 。 关键词 ： 排列接收 ； 小 自激 自收 ； 射 波 法 ； 震 勘 探 反 地
地震勘探的主要方法
地震勘探的主要方法嘿，咱今儿个就来讲讲地震勘探的主要方法哈！你说这地震勘探啊，就像是给地球做一次全面的身体检查。
那它主要有哪些方法呢？首先就是反射波法，这就好比是地球给我们发出的信号反射回来让我们去捕捉。
想象一下，地球内部就像一个神秘的大宝藏，反射波法就是我们寻找宝藏的重要线索呢！通过对反射回来的波进行分析，我们就能了解地下的结构啦。
还有折射波法呢，这就好像是光线在不同介质中折射一样。
地震波在地下传播时，遇到不同的地层也会产生折射现象，我们就可以根据这些折射的情况来推断地下的情况呀。
这是不是很神奇？另外呢，还有地震测井法。
这就像是给地球打个深井，直接去探测里面的情况。
通过在井中激发地震波，然后接收返回的信号，就能更准确地了解地层的特性啦。
你看哈，这些方法各有各的用处，就像我们生活中的各种工具一样。
反射波法能让我们大致了解地下的轮廓，折射波法能让我们知道地层的变化，地震测井法更是能让我们深入了解地下的细节。
那这些方法是怎么操作的呢？比如说反射波法，得先在地面上布置好多好多的检波器，就像一个个小耳朵在听地球的声音呢。
然后通过激发地震波，让这些小耳朵去接收反射回来的波，再经过复杂的处理和分析，才能得出有用的信息。
这可不是一件简单的事儿啊！折射波法呢，则需要我们仔细观察地震波的传播路径和折射情况，就像是侦探在寻找线索一样。
地震测井法就更不用说啦，得下到井里去操作，那可是很有技术含量的呢。
哎呀，说了这么多，你是不是对地震勘探的主要方法有了更清楚的认识啦？这可是地质勘探中非常重要的一部分呢！没有这些方法，我们怎么能了解地球内部的奥秘呢？怎么能找到那些隐藏的宝藏呢？所以啊，可别小看了这些方法，它们可是地质学家们的宝贝呢！总之呢，地震勘探的主要方法就像是一把钥匙，能打开地球内部奥秘的大门。
让我们一起好好利用这些方法，去探索地球更多的秘密吧！你说好不好呢？。
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四、工程地震勘探的特点
研究浅层地质情况(h<200米)，具有激发能量小、 勘查范围窄、布设网度密、勘探精度高的特点。
五、工程地震勘探的主要用途
1、工程地质调查
确定地质构造、基岩面深度；对第四系地层分层 (确定层厚、层速)；确定地基的持力层；探测地层 中的低速带或软弱夹层；追索浅水面、空洞及掩 埋物等。
球面 波前
2、等时面
在时间场中t值相同的各点 连接而成的空间面。
如：在均匀各向同性的弹性介质中，由点震源产生 的波动的等时面是同心球面；该面与波射线正交。
三、视速度定理
1、真速度
沿波射线观测的速度； V = △S/△t；
2、视速度 沿地表面观测的速度； α
V﹡=△X/△t；
3、视速度定理 描述了真、视速度的关系；
三、地震勘探的方法分类及其特点
•以波的传播特点分
折射波法 反射波法 透射波法
下层介质波速要大于上层介质； 可用于岩性分层和层速度估算。
各层介质间应有明显的波阻抗(ρV)差 异；可 用于岩层厚度和层速度估算。
研究钻孔间或坑道中的直达波；可准确 测定层速度；计算岩、土动力学参数。
•以波的类型分 纵波法、横波法、面波法
横波(S剪切波)
传播方向与质点 振动方向垂直
SV (垂直分量) SH (水平分量)
面波
瑞利波 勒夫波
在自由界面传播，波速接近S波， 低频、向下衰减快、水平衰减慢。
在覆盖层下伏界面传播（类似SH波）
二、地震波的频率和振幅
1、频谱的定义 波的特性随频 振幅谱～(A-ｆ)
率变化的规律 相位谱～(φ-ｆ)
波形特征 振幅A；周期T；持续时间△t；初相位Ф。
2、波剖面图 描述某时刻的振动幅度
µｐ=A（ｘ） 随震源距的变化情况。
波形特征 波前 a；波尾 b；波长λ。λ= T﹒V
二、时间场和等时面
1、时间场 描述波前的传播时间与其空间位置关系
的三维坐标系；t =T（x,y,z）
如：点源地震波的传播 时间与其空间位置关系
一、形变与弹性介质
•形变的定义
固体介质在外力作用下， 其形状或大小发生的变化。
•弹性的定义
固体介质的形变随外力的 去除而消失这一性质。
•弹性介质 具有弹性的介质。
•塑性和 塑性介质
大部分岩土介质在外力作用下即可以显示 出弹性，也可能显示出塑性；这取决于介 质的物理性质、外力的大小及其作用时间 的长短。
二、地震勘探的基本原理
人工震源激 发的地震波
将这些具有不同传播速度、路径、频率和 强度的波记录并分析，就可以间接推断出 有关岩层的性质、结构和几何位置等参数， 从而达到解决地质问题的目的。
不同岩层具有不同的 波通过这些岩层的分界面时 弹性特征（速度,密度） 产生透射、反射和折射现象
以及纵波、横波和面波之分
2、研究岩土状态及性质
测量纵、横波速；评价地基加固效果；测定岩土 密实度、孔隙度；判识饱和沙土层的液化程度。
3、工程质量检测 检测道路、混凝土构件和堤坝质量。
4、环境地质灾害调查
调查滑坡体的厚度、结构； 隐伏岩溶塌陷范围； 采空区及影响范围。
5、工程地震安全性评价
测定场地卓越周期； 场地地震响应分析； 地震小区划。
•概述
地震勘探的主要内容、基本 原理、方法分类及其特点；
工程地震勘探的主要用途和特点；
•弹性介质与地震波的形成
•地震波的描述、类型及其传播特征
•地震勘探的地质基础
一、地震勘探的主要内容
研究人工激发的地震波 在介质中的传播规律。
即两个特征： 波的运动学特征(v、s、t) 波的动力学特征(波的成因、
振幅、频率和相位)
设入射角为α(波前面与地面的夹 角；或波射线与地面法线的夹角）
4、讨论 当α=90°时：射线与测线重合；V=V﹡
α=0°时：V﹡→∞；表示波前面同时到达地面各测点；
一般情况下 V﹡ ＞ V；其差别反映了入射角的变化。
一、地震波的类型
地震波 体波(在介质体内传播）
面波(在介质界面传播）
体波
纵波(P压缩波) 传播方向与质点振动方向一致
区不同地层、不同 折射波 仪器及工作方法；
采集的地震波的频 谱会有所不同
反
面 波
射 波
声 波
面波主频～30--40Hz 折射波主频～50Hz 反射波主频～75Hz 声波频谱＞ 80Hz
4、地震波的振幅及其衰减规律
三、地震波的传播速度
结论： •由σ可以确定纵横波速比，或反之。
•σ对S波、R波影响不大；σ↑→VP↑→VP/VS↑(=1.4→∞) •一般岩石σ= 0.25 ∴VP=√3VS ；VR= 0.92VS = 0.53VP
2、付氏理论 一个非周期波动可以由许多不同振幅、
不同频率、不同初相的谐和振动合成。
3、频谱分析的作用
发现地震波特征（振幅、初相位）的频率差异，为 野外工作方法的选择、干扰波的压制、资料的解释 提供依据。
由地震勘探的各 种资料统计得到
某一浅层地震的干扰波调查剖面，
经频谱分析后得到其频谱特征； 不同地区、同一地
质中的传播所形成的波动。
3、地震波的形成
•激振～围绕爆破点产生非线性形变带；
•向外延伸～压强下降→形成弹性形变带；
•弹性振动形成弹性波～初始地震子波； •地震子波在介质中沿射线传播→地震波。
地震波
一、振动图和波剖面图
1、振动图 描述某点的振动幅度
随时间的变化情况。 µｐ=A（ｔ）
μp T
0
A
t
Φ
Δt
•切变模量(剪切)（Pa）
剪切应力与 切变角之比； 液体 µ=0。
•泊松比
横、纵向应变之比； 在0.05～0.45； 越硬越小，液体为0.5。
•拉梅系数（Pa）
PXX～横向拉应力
•互换关系
三、振动与地震波
1、弹性振动 在应力和惯性力的作用下，质点
围绕原平衡位置发生的、地震波的传播原理
消振点曲面
1、波前、波尾和振动带；
2、惠更斯原理（波前原理）
t0时刻的波前面上的各点都可以 看成是新的振动源，并形成新的 子波向外传播，△t时间后这些 子波的波前面所构成的包络面就 是t+△t时刻的新的波前面。
二、应力、应变与弹性参数
•内应力 介质内部产生的一种反抗形变的内力
•应力 作用在单位面积上的内应力（P=F/S）
•应变 介质受应力的作用，其大
小和形状的相对改变量；
•弹性参数
线应变△L/L 体应变△V/V 切应变△θ/L
杨氏模量(拉伸)（Pa）
应力与纵向应变之比；介质越硬越大。 体变模量(压缩) (Pa) 流体静压力