第1篇 地震折射波法
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地震第1章 地震数据处理基础
∞ ） 上满足下列条件:
(1) x (t ) dt 存在 (2) 满足狄利克莱(Dirichlet)条件: 以x(t)只有有限个极值点和有限个间断点且在间断点 t 0 处，函数
x( t )=[x( t +0)+( t 0 -0)]，则函数x(t) 傅里叶变换及反变换存在。这 里，函数x(t)的傅里叶变换为：
0 0
X ( w)
~
x(t )e iwt dt
（1-1）
（1-2）
其相应的反变换为
~ 1 x(t ) X ( w)e iwt dw 2 π
式中 —— 傅里叶变换变量； i —— 虚数单位； ~ X ( w) —— 函数x(t)的傅里叶变换。
如果变量t表示时间，x(t)表示地震记录道，由于实际地震记录道通常 是连续的，满足傅里叶变换存在条件，则利用上述(1一1)式可以得到其傅 ~ 里叶变换分X ( w)，其变量 表示圆频率，它与频率 f 之间的关 2 f π 为 X ( w) ，称为地震道x(t)的频谱。 由于傅里叶变换是可逆的，如果已知地震道的频谱 X ( w) ，则利用傅 里叶反变换(1-2)式可以得到原来的地震道函数x(t)。 通常由傅里叶变换(1-l)式得到的频谱为一个复函数，称为复数谱。 它可以写成指数形式
我们知道，在野外地震数据采集中，每一炮在每个检波点所记录的 地震道记录表示在该检波点所观测到的地震波场。在数字地震记录中， 每个地震道是一个按一定时间采样间隔排列的时间序列，如图1-1所示。 t，， , nt排列的振 2 , 图中地震道采样间隔为△t，按采样时刻 t= 幅采样值 x(t ) {x1 , x2 , xn为一个时间序列。 ,}
的傅里叶变换为
地震波的反射投射和折射
§地震波的反射、透射和折射序：在§中讨论了无限均匀完全弹性介质中波的传播情况。
当地震波遇到岩层界面时，波的动力学特点会发生变化。
地震勘探利用界面上的反射、透射和折射波。
一、平面波的反射及透射同光线在非均匀介质中传播一样，地震波在遇到弹性分界面时，也要发生反射和透射。
首先讨论平面波的反射与透射。
（一）斯奈尔（snell）定律1.费马原理（最小时间原理）波从一点传播到另一点，以所需时间最小来取传播路径。
如图，波从匕点传到匕点。
速度均匀时，走路径①，直线，t最小,s也最小。
速度变化时，走路径②，曲线，t最小,S不最小。
注意:时间最小，不一定路程最小（取决于速度）。
例1:人要去火车站（见图）。
方法①从A步行到B,路程短，用时却多。
方法②从A步行到C,再坐车到B,路程长，用时却少。
C公汽站步行速度V：也>>£ 汽车速度V：例2：尽快地将信从A送到B①傻瓜路径②经验路径2.反射定律、透射定律、斯奈尔定律波遇到两种介质的分界面，就发生反射和透射（注：地震透射、物理折射）。
（1）反射定律：反射波位于法平面内，反射角二入射角。
注：法平面——入射线与界面法线构成的平面，也叫入射平面或射线平面。
入射角二反射角与下式等价:③最小时间路径，满足透射定律:sine? _ sin0（2） 透射定律透射线位于法平面内，入射角与透射角满足下列关系：sin a sina 7（3） 斯奈尔定律综合（1）和（2）式，有sin a _ sine/） _ sina 2 _ ------ = -------- = ------- —=r X 匕 V 2这就是斯奈尔定律，P 叫射线参数。
• • • •推广到水平层状介质有：sin er, _ sina 2 _ _ sin a n _V. V 2匕注：斯奈尔定律满足费马原理，上例2中把信曲A 送到B 路径③是最小时 间路径，它满足透射定律（用高等数学求极值可证明）。
地震勘探折射波法
地震勘探折射波法摘要：1.地震勘探折射波法概述2.折射波法的原理3.折射波法的应用4.折射波法的优势与局限性5.我国在地震勘探折射波法方面的发展正文：地震勘探折射波法概述地震勘探折射波法是一种在地震勘探中广泛应用的技术方法，通过对地震波在地下介质中的传播特性进行研究，从而获取地下构造和物质性质的信息。
折射波法在地震勘探领域有着重要的意义，为资源勘查、地质灾害预测等方面提供了有力支撑。
折射波法的原理折射波法是根据地震波在地下介质中传播时，因介质密度、速度等物理性质的变化而产生的折射现象进行研究的。
当地震波从一种介质传播到另一种介质时，会发生折射现象，即波的传播方向发生改变。
通过分析折射波的传播特性，可以推断地下介质的结构和性质。
折射波法的原理主要基于地下介质中的波场分布和波的传播规律。
折射波法的应用折射波法在地震勘探中具有广泛的应用，主要包括以下几个方面：1.区域构造调查：通过分析折射波在地下介质中的传播特性，可以推断区域的构造格局和构造演化历史。
2.资源勘查：折射波法在石油、天然气、煤炭等资源勘查中发挥着重要作用，有助于提高资源勘查的效果和准确性。
3.地质灾害预测：折射波法可以用于分析地震波在地质灾害易发区的传播特性，从而预测地质灾害的发生可能性。
4.工程地质勘察：折射波法在工程地质勘察中具有重要意义，有助于为各类工程建设提供地质依据。
折射波法的优势与局限性折射波法在地震勘探中具有一定的优势，如分辨率高、探测深度大等。
但同时，折射波法也存在一定的局限性，如受地下介质物理性质变化影响较大，数据处理和解释较为复杂等。
我国在地震勘探折射波法方面的发展我国在地震勘探折射波法方面取得了显著成果。
在理论研究方面，我国学者对折射波法的原理进行了深入探讨，为实践应用奠定了基础。
在技术发展方面，我国已经掌握了折射波法的各项关键技术，并在资源勘查、地质灾害预测等领域取得了实际效果。
地球物理勘探 1-4地震波的反射、透射和折射
r
r
▪ 式中正负号的确定方法为：r 的x分量沿x轴增大为正，反之为负；
▪
r 的z分量沿z轴增大为正，反之为负.
▪ 根据P波和s波的质点振动特性，可得5个位移矢量各自在x,z方向得 位移分量u和w为（见书图1-12 和（1.4-5)式)
▪ 将位移分量代入位移边界条件：（见书（1.4-6)式)
▪ 及应力边界条件： （见书（1.4-7)式)
Q
V2 T
e
T f
：入射角（入射线和界面法线的夹角）
：反射角（反射线和界面法线的夹角） 1
：透射角（透射线和界面法线的夹角）
2
4.1 平面波的反射和透射
▪ 从图中可看出： AS BQ V1 T，
▪
ABQ ASQ 90
▪
共边 AQ
▪ 可证明：
• 另一类是一定的密度比和速度比条件下，反射系数 与入射角的关系。（见书P24）
21
22
4.4 地震面波
一、面波的分类
在三维空间中,凡是能量向整个空间中传播的波,都称为 体波。例如在弹性分界面上形成的反射、折射、透射波，它 们随着时间的增加，在整个弹性空间的介质内传播。
能量只分配在弹性界面附近的波称为面波（ 在Z方向振 幅呈指数衰减）。常见的面波有三类：
12
4.2 在弹性分界面上波的转换，
能量分配，法向入射和倾斜入射
4.2.5 倾斜入射、折射波的形成
1、 非法向入射的情况（称为倾斜入射）。
设 有
Vp,i1，入Vp射,i 角和透射角分别为 和 ，根 据斯 奈尔定律，
sin VP,i sin
VP,i1
总能找到一个入射角 i，pp使
地震折射波法课件
折射波的解析方法
波动方程建立
波速结构反演
基于波动理论，建立折射波的波动方 程，描述波在地下介质中的传播规律 。
利用折射波的传播特征，反演地下介 质的波速结构，为地质解释提供依据 。
波场分离
将复杂的地震波场分离为折射波分量 和其他分量，以便单独研究折射波的 传播特征。
折射波的解释技术
波形分析
对折射波的波形进行详细分析， 提取关键参数，如初至时间、振
地震折射波法可用于研究 地球内部结构和地球动力 学过程。
资源勘探
地震折射波法可用于石油 、天然气和矿产资源勘探 ，确定地下资源的分布和 储量。
工程地质勘查
地震折射波法可用于工程 地质勘查，评估地质灾害 风险和地下工程稳定性。
02
折射波的形成与传播
折射波的形成
折射波的形成
当地震波在地下介质中传播时， 如果遇到不同介质的分界面，波 的传播方向会发生改变，形成折
折射波法的缺点
对地表条件要求高
折射波法需要地表平坦、无障碍物，限制了其应用范围。
对地下介质变化敏感
折射波法对地下介质的均匀性要求较高，介质变化可能导致结果 失真。
数据处理复杂
折射波法的数据处理较为复杂，需要专业的技术人员进行解释和 分析。
折射波法的发展趋势与展望
技术改进
01
随着科技的发展，折射波法将不断改进，提高分辨率和穿透能
力。
数据处理自动化
02
未来将发展更高效的数据处理方法，实现折射波法的自动化解
释。
多方法综合应用
03
将折射波法与其他地球物理方法结合使用，提பைடு நூலகம்探测精度和可
靠性。
THANKS
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地震折射波法反射波法
二、地震测线的布置 布置测线的原则： 测线为直线，尽量垂直地层或构造线走向； 测线均匀分布于全测区，最好与钻探线重合； 测线间距和疏密程度应根据地质任务、测区勘探程度 及探测对象等因素确定。 三、反射波法观测系统 1、简单连续观测系统 2、间隔连续观测系统 3、多次叠加观测系统
折射法：多用时距平面图表示。 反射法：多用综合平面图表示。形式简单，直观地表示 炮点和排列之间的关系。 1. 如图所示，O1、O2…O5是激发点，A、B、C、D表示互 换点，实线段O1A、AO2、O2B…等在水平直线上的投影正好 连续单次地覆盖了整条测线。
检波器又叫检震器，是把地震波到达引起地面微弱振动 转换成电讯号的换能装置。目前常用的检波器主要由线 圈、弹簧片和永久磁钢架及外壳组成。
检波器输出的信号电压和其振动时的位移初速度有关， 因此又叫速度检波器。
用晶体压电效应特性制成的晶体检波器，固有频率高的 特点，可以测量物体震动加速度，又叫加速度检波器。
如下图示：在O1、O2、O3…激发，在与M点为对称的S1、 S2、S3…接收R界面上同一点A的反射波。
A点：共反射点或共深度点。 M点：A的投影点，共中心点或共地面点。
S1、S2、S3…地震道：共反射点或共深度点）叠加道。 集合称CDP(共深度点)道集。
以炮检距X为横坐标，以反射波到达各叠加道的时间t为 纵坐标，可绘出对应A点的半支时距曲线。将炮点和接收点 互换，得到另半支时距曲线。
观测系统适用条件
单支时距曲线观测系统 适用于地质情况简单，折射界面规则且近水平情况。 特点：施工简单，效率高，界面起伏较大误差大，不适用。
相遇时距曲线观测系统 折射界面起伏明显，不规则。 特点：解释精度高，中间部分重复观测。
追逐时距曲线观测系统 对折射界面连续追踪，曲线形态和折射界面形态相关。 特点：时距曲线平行相似；界面上凸，则不平行
地震折射波法
5 地震折射波法
在工程地震勘探中， 在工程地震勘探中 ，地震折射波法是一种 简便经济的勘探方法， 简便经济的勘探方法，在精度要求不高的情况 它可为工程地质提供浅层地层起伏变化和 下，它可 为工程地质提供浅层地层起伏变化和 速度横向变化资料以及潜水面的变化资料等 速度横向变化资料以及潜水面的变化资料等， 还可为反射波法勘探提供用于静校正的表层速 还可为反射波法勘探提供用于静校正的表层速 度和低速带起伏变化资料。 度和低速带起伏变化资料。 有关折射波的形成 及正演时距曲线的特征等问题已在本篇的第一 和第二章中讨论过了，在此， 和第二章中讨论过了，在此 ，仅就资料的采集 和处理解释问题进行论述。 和处理解释问题进行论述。
1 L′ = VP t ′ 2
（1.8.2）
（1.8.5）
对于一完整摩擦桩， 对于一完整摩擦桩 ， 其桩底反射的相位与入射 波或激振信号的相位是相反的。 波或激振信号的相位是相反的。 1）摩擦桩 ） 在计算承载力时， 采用较大的力锤击桩边土 自 （ 在计算承载力时， 由落锤） ，迫使桩土体系共同振动 由落锤） 迫使桩土体系共同振动 ，
8.2.1 方法原理
1．桩体缺陷检测 ． 在桩顶部竖直向下施加一瞬间力F， 在桩顶部竖直向下施加一瞬间力 ，并在震 源点附近接收时， 源点附近接收时，其断裂面和桩底面上将产生 反射和透射的P波 由于为近法线入射， 反射和透射的 波。由于为近法线入射，转换 横波可不考虑。 横波可不考虑。
VP = 2L / t
8.2 锤击法
锤击法是一种瞬态动测法。 锤击法是一种瞬态动测法。嵌入土中的桩 瞬态动测法 基相当于一根在阻尼介质中上端自由而下端弹 性连结的弹性杆。 性连结的弹性杆。当在桩顶或桩侧施加瞬间外 力F时，桩体内相邻质点间的应力发生变化， 时 桩体内相邻质点间的应力发生变化， 引起应变的传递，产生弹性波。 引起应变的传递，产生弹性波。 可定量确定出桩体的质量以及估算出承载力 的大小。 的大小。
在工程地震勘探中， 在工程地震勘探中 ，地震折射波法是一种 简便经济的勘探方法， 简便经济的勘探方法，在精度要求不高的情况 它可为工程地质提供浅层地层起伏变化和 下，它可 为工程地质提供浅层地层起伏变化和 速度横向变化资料以及潜水面的变化资料等 速度横向变化资料以及潜水面的变化资料等， 还可为反射波法勘探提供用于静校正的表层速 还可为反射波法勘探提供用于静校正的表层速 度和低速带起伏变化资料。 度和低速带起伏变化资料。 有关折射波的形成 及正演时距曲线的特征等问题已在本篇的第一 和第二章中讨论过了，在此， 和第二章中讨论过了，在此 ，仅就资料的采集 和处理解释问题进行论述。 和处理解释问题进行论述。
1 L′ = VP t ′ 2
（1.8.2）
（1.8.5）
对于一完整摩擦桩， 对于一完整摩擦桩 ， 其桩底反射的相位与入射 波或激振信号的相位是相反的。 波或激振信号的相位是相反的。 1）摩擦桩 ） 在计算承载力时， 采用较大的力锤击桩边土 自 （ 在计算承载力时， 由落锤） ，迫使桩土体系共同振动 由落锤） 迫使桩土体系共同振动 ，
8.2.1 方法原理
1．桩体缺陷检测 ． 在桩顶部竖直向下施加一瞬间力F， 在桩顶部竖直向下施加一瞬间力 ，并在震 源点附近接收时， 源点附近接收时，其断裂面和桩底面上将产生 反射和透射的P波 由于为近法线入射， 反射和透射的 波。由于为近法线入射，转换 横波可不考虑。 横波可不考虑。
VP = 2L / t
8.2 锤击法
锤击法是一种瞬态动测法。 锤击法是一种瞬态动测法。嵌入土中的桩 瞬态动测法 基相当于一根在阻尼介质中上端自由而下端弹 性连结的弹性杆。 性连结的弹性杆。当在桩顶或桩侧施加瞬间外 力F时，桩体内相邻质点间的应力发生变化， 时 桩体内相邻质点间的应力发生变化， 引起应变的传递，产生弹性波。 引起应变的传递，产生弹性波。 可定量确定出桩体的质量以及估算出承载力 的大小。 的大小。
第1篇地震折射波法详解
5 地震折射波法
在工程地震勘探中，地震折射波法是一种 简便经济的勘探方法，在精度要求不高的情况 下，它可为工程地质提供浅层地层起伏变化和 速度横向变化资料以及潜水面的变化资料等， 还可为反射波法勘探提供用于静校正的表层速 度和低速带起伏变化资料。有关折射波的形成 及正演时距曲线的特征等问题已在本篇的第一 和第二章中讨论过了，在此，仅就资料的采集 和处理解释问题进行论述。
（1.5.5）
5.2.2.3
t 相遇时距曲线的 法
0
t 该方法又称 差数时距曲线法
0
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6 地震透射波法
在工程地震勘探中，透射波法主要用于地 震测井（地面与井之间的透射）、地面与地面 之间凸起介质体的勘查和井与井之间地层介质 体的勘查。地质目的不同，所采用的方法手段 也不同。但从原理上讲，均是采用透射波理论， 利用波传播的初至时间，反演表征岩土介质的 岩性、物性等特性以及差异的速度场，为工程 地质以及地震工程等提供基础资料或直接解决 其问题。
2．透射CT成像技术（专题）
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7 瑞雷波法
瑞雷波法勘探实质上是根据瑞雷面波传播的 频散特性，利用人工震源激发产生多种频率成分 的瑞雷面波，寻找出波速随频率的变化关系，从 而最终确定出地表岩土的瑞雷波速度随场点坐标 的变化关系，以解决浅层工程地质和地基岩土的 地震工程等问题。
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6.1 地面与井的透射
井口附近激发，井中不同深度上接收透 射波或反之的地震工作称为地震测井。
6.1.1 透射波垂直时距曲线
成都线方程为
n
z1 z z1 t V1 V2
从两层介质很容易推广到 层介质，对应的透射波垂 直时距曲线方程为
在工程地震勘探中，地震折射波法是一种 简便经济的勘探方法，在精度要求不高的情况 下，它可为工程地质提供浅层地层起伏变化和 速度横向变化资料以及潜水面的变化资料等， 还可为反射波法勘探提供用于静校正的表层速 度和低速带起伏变化资料。有关折射波的形成 及正演时距曲线的特征等问题已在本篇的第一 和第二章中讨论过了，在此，仅就资料的采集 和处理解释问题进行论述。
（1.5.5）
5.2.2.3
t 相遇时距曲线的 法
0
t 该方法又称 差数时距曲线法
0
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6 地震透射波法
在工程地震勘探中，透射波法主要用于地 震测井（地面与井之间的透射）、地面与地面 之间凸起介质体的勘查和井与井之间地层介质 体的勘查。地质目的不同，所采用的方法手段 也不同。但从原理上讲，均是采用透射波理论， 利用波传播的初至时间，反演表征岩土介质的 岩性、物性等特性以及差异的速度场，为工程 地质以及地震工程等提供基础资料或直接解决 其问题。
2．透射CT成像技术（专题）
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7 瑞雷波法
瑞雷波法勘探实质上是根据瑞雷面波传播的 频散特性，利用人工震源激发产生多种频率成分 的瑞雷面波，寻找出波速随频率的变化关系，从 而最终确定出地表岩土的瑞雷波速度随场点坐标 的变化关系，以解决浅层工程地质和地基岩土的 地震工程等问题。
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6.1 地面与井的透射
井口附近激发，井中不同深度上接收透 射波或反之的地震工作称为地震测井。
6.1.1 透射波垂直时距曲线
成都线方程为
n
z1 z z1 t V1 V2
从两层介质很容易推广到 层介质，对应的透射波垂 直时距曲线方程为
折射波
三层构造时，除与二层构造情况相同，偏 移距小于盲区外，还需同时考虑来自第二层 和第三层的折射波出现的范围，来自某一层 的折射波在时距曲线上应有3－4个点的线段， 能够有效地决定这一层地折射波速度。因此， 在要求同时获得二个界面深度地情况下，需 要在工作中根据具体情况设计激发点间距。
二、折射波法的观测系统
(3)地震仪滤波器的选择
工程地震仪中，大部分都装有较完善的滤波系 统。例如，声波的主频段一般大于100Hz。而折 射波的主频段为40Hz，比声波低，可以用低通 滤波装置来压制声波。工业电通过电磁感应影响 地震记录，所以接收点应尽量避开干扰源，并利 用仪器的滤波器压制工业电的干扰。
对于一个特定的工作地区，是否需要使用滤波 器或使用什么频率段的滤波器，要通过试验来确 定。
3、追逐时距曲线观测系统 是在剖面上测得一段时距曲线S1之后，将激发点沿
剖面移动一定的距离再进行激发观测得到另一段时距 曲线S2，这种互相对应的时距曲线就称为‘‘追逐’ 时距曲线。如图所示。
追逐时距曲线观测系统还可以了解折射界面有无横 向速度变化。如图所示，水平三层大地与有覆盖层 的直立接触面上的简单观测系统的时距曲线形态相 似，无法仅根据单支时距曲线判断地下的地层结构。
在浅层工程地震中一般采用2－5m的 道间距．12－24道地震仪接收。
3、激发点位置及间距
折射波的接受地段必须在盲区 范围之外，但盲区范围随折射界面 的深度、倾斜情况以及临界角的大 小而变化。因此，要根据试验工作 设计激发点位置及激发点距离。
二层构造时情况比较简单，偏移距小于盲 区，设计的排列应能够接收到直达波和折射 波。激发点的间距应能够连续探测目的折射 界面。
在此，仅就资料的采集和处理 解释问题进行论述。
第一节 野外工作方法
二、折射波法的观测系统
(3)地震仪滤波器的选择
工程地震仪中，大部分都装有较完善的滤波系 统。例如，声波的主频段一般大于100Hz。而折 射波的主频段为40Hz，比声波低，可以用低通 滤波装置来压制声波。工业电通过电磁感应影响 地震记录，所以接收点应尽量避开干扰源，并利 用仪器的滤波器压制工业电的干扰。
对于一个特定的工作地区，是否需要使用滤波 器或使用什么频率段的滤波器，要通过试验来确 定。
3、追逐时距曲线观测系统 是在剖面上测得一段时距曲线S1之后，将激发点沿
剖面移动一定的距离再进行激发观测得到另一段时距 曲线S2，这种互相对应的时距曲线就称为‘‘追逐’ 时距曲线。如图所示。
追逐时距曲线观测系统还可以了解折射界面有无横 向速度变化。如图所示，水平三层大地与有覆盖层 的直立接触面上的简单观测系统的时距曲线形态相 似，无法仅根据单支时距曲线判断地下的地层结构。
在浅层工程地震中一般采用2－5m的 道间距．12－24道地震仪接收。
3、激发点位置及间距
折射波的接受地段必须在盲区 范围之外，但盲区范围随折射界面 的深度、倾斜情况以及临界角的大 小而变化。因此，要根据试验工作 设计激发点位置及激发点距离。
二层构造时情况比较简单，偏移距小于盲 区，设计的排列应能够接收到直达波和折射 波。激发点的间距应能够连续探测目的折射 界面。
在此，仅就资料的采集和处理 解释问题进行论述。
第一节 野外工作方法
工程与环境物探_第1.3节_工程地震勘察_折射波法
1
OM 2h1 tan c 2 1500 tan 41.81 2683.3m
O M
P
C C
A
P
v1=2000m/s h1=1500m P v2 =3000m/s
（华东）
2 P / 2
二层水平模型折射波的时距方程
0 1 1000 2000 3000 4000 5000 6000
t (0)
1.0
2h0 cos c v1
①上、下倾方向的斜 率不同，分别为：
sin(c ) k v1 ) ②上、下倾方向的盲 区“半径”不同； ③交叉时间相同。
2h cos c x sin(c ) t1 ( x) 0 v1 v1
1.5
2.0
t2 ( x)
2 P / 2
B
（华东）
初至区的意义
• 由于各层波速差异使得各层折射波时距曲线的斜率也 不同，会出现多个界面的折射波相互干涉的情况。 • 浅层折射波不一定总表现为初至，而深层折射波也不 一定永远在续至区，有时也可能某些深层折射波为初 至，而浅层折射进入续至区。 • 由于记录上只有初至波是在平静的背景上出现的，能 够较准确、清楚地判断其时间，所以在进行折射波工 作的时候，检波器应该布臵在与勘探目的层相对应的 折射波的初至区内，以提高工作质量。采集工作前应 先做实验，确定勘探目的层的最佳接收地段。
1.5
2
2.5
3
O P
M
G v1=2000m/s h1=1500m B P v2 =3000m/s
在盲区范围内有反射波， 无折射波； 在盲区半径点上，折射 路径等同于反射路径， 传播路程（时间）相同， 出射角（视速度）相同， 两曲线相切； 在盲区半径以外，折射 波旅行时间小于反射波 时间，折射波先到。
OM 2h1 tan c 2 1500 tan 41.81 2683.3m
O M
P
C C
A
P
v1=2000m/s h1=1500m P v2 =3000m/s
（华东）
2 P / 2
二层水平模型折射波的时距方程
0 1 1000 2000 3000 4000 5000 6000
t (0)
1.0
2h0 cos c v1
①上、下倾方向的斜 率不同，分别为：
sin(c ) k v1 ) ②上、下倾方向的盲 区“半径”不同； ③交叉时间相同。
2h cos c x sin(c ) t1 ( x) 0 v1 v1
1.5
2.0
t2 ( x)
2 P / 2
B
（华东）
初至区的意义
• 由于各层波速差异使得各层折射波时距曲线的斜率也 不同，会出现多个界面的折射波相互干涉的情况。 • 浅层折射波不一定总表现为初至，而深层折射波也不 一定永远在续至区，有时也可能某些深层折射波为初 至，而浅层折射进入续至区。 • 由于记录上只有初至波是在平静的背景上出现的，能 够较准确、清楚地判断其时间，所以在进行折射波工 作的时候，检波器应该布臵在与勘探目的层相对应的 折射波的初至区内，以提高工作质量。采集工作前应 先做实验，确定勘探目的层的最佳接收地段。
1.5
2
2.5
3
O P
M
G v1=2000m/s h1=1500m B P v2 =3000m/s
在盲区范围内有反射波， 无折射波； 在盲区半径点上，折射 路径等同于反射路径， 传播路程（时间）相同， 出射角（视速度）相同， 两曲线相切； 在盲区半径以外，折射 波旅行时间小于反射波 时间，折射波先到。
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（1.7.12）
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r21 ( )
u 2 (t )u1 (t )dt
（1.7.16）
对求出的互相关函数做 Fourier 变换：
R 21 ( f )
* r21 ( )e i 2f d u 2 ( f )u1 f
| u 2 ( f ) || u1 ( f ) | e i ( 2 1 ) | R 21 ( f ) | e
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理论上的特征导纳有
1 N c Vc Ac
（1.8.15）
Nm N
若 N m N ，为正常桩；
c Vc 或 A 变 ，说明 、 C
小。 c 、Vc 变小反映砼质量差，AC 变小反映有缩径； 若 Nm 随频率增高而变小，表示桩径上大下小，一般 为缩颈桩。
r2 为桩周土容重加权平均值； 为内摩擦角加权平 均值；d 为桩身直径。此外，W 还可采用下式计算，
2
W 2 L t A r2
时， 当
L t 1 .8 m
，其中 为桩折算长度（m） ，当L 10m
Lt
Lt ； 当 10m<L<15m 时，
1.8 0.12 ( L 10 )
（1.7.1）
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（ V R f 曲线→（λ =VR/f）→ V R R 曲线→(H=β ×λ R)→VR—H 曲线） 7.2.2 瞬态法
瑞雷波的传播速度为：
V R x / t
（1.7.7）
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u1 (t ) A1 cos (t
T1 x / V1 T2 x / V 2 2 z1 cos i12 / V1 x / V 2 T3 x 2 z1 cos i13 2 z 2 cos i 23 V3 V1 V2 2 z1 1 (V1 / V 2 ) 2 v1
x / V3
2 z1 1 (V1 / V3 ) 2 V1
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7.1 勘探原理 瑞雷波沿地面表层传播，表层的厚度约为一个波长，因此， 同一波长的瑞雷波的传播特性反映了地质条件在水平方向的变 化情况，不同波长的瑞雷波的传播特性反映着不同深度的地质 情况。
V Ri x / t i V Ri 2f i x / i
5 地震折射波法
在工程地震勘探中，地震折射波法是一种 简便经济的勘探方法，在精度要求不高的情况 下，它可为工程地质提供浅层地层起伏变化和 速度横向变化资料以及潜水面的变化资料等， 还可为反射波法勘探提供用于静校正的表层速 度和低速带起伏变化资料。有关折射波的形成 及正演时距曲线的特征等问题已在本篇的第一 和第二章中讨论过了，在此，仅就资料的采集 和处理解释问题进行论述。
1．初至拾取及井源距校正
1）初至拾取
2）井源距校正
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2．速度计算及成图 1）层速度计算 先根据垂直时距曲线上， 观测点的分布规律按折线 段分层，折点与分界面位置相对应，各段直线的斜
V 率倒数就是对应层的层速度 ，即
i
Vi
H i H i H i 1 t i t i t i 1
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8 桩基无损检测
（不涉及以动力机器设计为目的的桩基动力试 验）
8.1 桩基的类型和质量问题
目前采用的桩基主要有钻孔灌注桩、成管 灌注桩、挖孔桩、打入预制桩、旋喷桩
桩基质量检测包括两方面的内容：桩基质量 评价和桩基的承载力确定。
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8.2 锤击法
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有等间距和不等间距两种方式。在不等间距接 收中，一般可把接收排列的道距设计成小一大 一小方式，也可把它设计成小一大方式。道距 的选择一般为1~10m，可按勘探目的层深度、 地层展布、仪器道数以及激发能量等情况而定。
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5.2.2.2
单支时距曲线的解释
t z z n 1 z1 z 2 z1 z 3 z 2 V1 V2 V3 Vn
z 1 V1
i 3
n
z i 1 z i 2 z z n 1 Vi 1 Vn
（1.6.1）
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图1.6.1 地震测井
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（1.6.4）
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2）平均速度计算
t 和对应的H ，根据公式 由垂直时距曲线上的
H hc Vm t
（1.6.5）
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6.2.1 跨孔法
跨孔法可以用来测量钻孔之间岩体纵、横 波的传播速度、弹性模量及衰减系数等，这些 参数可用于岩体质量的评价。
VP(m/s)
优
质
>4120
>250
良
好
3300-4120
200-250
一
般
2750-3300
100-150
较
差
1920-2750
>100
劣
质
<1920
<100
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有关桩体质量的综合评价分类标准如下： ①A类：结构完整，混凝土质量优良。 ②B类：结构完整，桩径有变化或混凝土质量 基本正常。
2 z 2 1 (V 2 / V3 ) 2 V2
（1.5.3）
上式中V1 、 2 和
V
V3பைடு நூலகம்
可由各自的时距曲线的斜率求出。
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故有
Z1
1
2
V1 1 (V1 / V 2 ) 2
V2 1 (V / V ) 2 2 3
2 Z 1 1 (V1 / V3 ) 2 1 Z2 2 2 V1
2．透射CT成像技术（专题）
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7 瑞雷波法
瑞雷波法勘探实质上是根据瑞雷面波传播的 频散特性，利用人工震源激发产生多种频率成分 的瑞雷面波，寻找出波速随频率的变化关系，从 而最终确定出地表岩土的瑞雷波速度随场点坐标 的变化关系，以解决浅层工程地质和地基岩土的 地震工程等问题。
（1.5.5）
5.2.2.3
t 相遇时距曲线的 法
0
t 该方法又称 差数时距曲线法
0
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6 地震透射波法
在工程地震勘探中，透射波法主要用于地 震测井（地面与井之间的透射）、地面与地面 之间凸起介质体的勘查和井与井之间地层介质 体的勘查。地质目的不同，所采用的方法手段 也不同。但从原理上讲，均是采用透射波理论， 利用波传播的初至时间，反演表征岩土介质的 岩性、物性等特性以及差异的速度场，为工程 地质以及地震工程等提供基础资料或直接解决 其问题。
锤击法是一种瞬态动测法。嵌入土中的桩 基相当于一根在阻尼介质中上端自由而下端弹 性连结的弹性杆。当在桩顶或桩侧施加瞬间外 力F时，桩体内相邻质点间的应力发生变化，引 起应变的传递，产生弹性波。 可定量确定出桩体的质量以及估算出承载力 的大小。
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8.2.1 方法原理
1．桩体缺陷检测
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(2f n ) 2 w g
w 因 m g
(1.8.8)
(2f n ) 2 w PK g
W1 W2 1 AL0 r1 3 1 2 1 r ( L 16 r ) A L r2 z z 3 9 3
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和已有的浅层折射波法和反射波法相比， 瑞雷波的独特之处是它不受地层速度差异的 影响，折射波法和反射波法对于波阻抗差异 较小的地质体界面反映较弱，不易分辨，尤 其是折射波法要求下覆层速度大于上覆层速 度，否则为其勘探中的盲层，瑞雷波法则不 存在这类问题。但瑞雷波法的勘探深度受方 法本身的限制，明显不如前两者，而纵横向 分辨率又高于前两者。
③C类：局部断裂或混凝土有严重离析层或混 凝土质量较差。
④D类：结构破坏，混凝土质量极差。
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8.3 8.3.1
机械阻抗法 方法原理
该方法又称为稳态正弦扫频激振法。 即对桩顶施加 幅值不变的变频激振力， 利用速度导纳随激振频率 变化的特征来检测桩基质量并计算承载力。
F( f ) 当在桩顶施加一激振力f (t ) ， 其频谱为 ， 则桩体内
i( f )
（1.7.17）
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对于一般岩石泊松比 0.25 左右，穿透深度约为 0.65λ R。对于土体而言，泊松比 0.4 0.45 ，则穿 透深度 H (0.79 0.84) R 。实际应用中，对于淤泥质 软塑土层，穿透深度可取0.85 R 。
x1 ) VR
（1.7.8）
u 2 (t ) A2 cos (t
x2 ) VR
（1.7.9）
两个记录在何时最相似
1 R ( ) N
n 1
N
u1 (n)u 2 (n )
（1.7.11）
此时速度计算公式为：
V R ( x 2 x1 ) / 0
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图 1.6.1 为多层介质的透射波垂直时距曲线图。由 图可知，利用垂直时距曲线的折点，可以确定相应 地层的厚度，根据折线各段的斜率，能求出各层的 层速度
Vi h 进一步就得到地震波在不同深度 H t ，