浅层地震反射波法在地质工程勘探中的应用
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
浅层地震在建筑场地的第四系覆盖层厚度探测中的应用
浅层地震在建筑场地的第四系覆盖层厚度探测中的应用引言覆盖层厚度勘查是建筑岩土工程地质勘查中的工作之一，对高层建筑来说，岩土工程勘查的分析与评价尤为重要，覆盖层厚度直接影响桩基工程的方案设计的合理性。
覆盖层的波速通常比基岩低，地下水面通常是一个良好的速度界面，且基岩顶界面一般为一个良好的折射界面，这样就为运用浅层地震的折射波法划分覆盖层，确定其厚度及其深度提供了有利的物性条件。
技术原理折射波法是接收并研究在一类特殊弹性分界面(下伏岩层比上覆岩层的地震波速度大) 上滑行运动的波所引起的振动。
当地震波以临界角入射到这类界面时，在下伏岩层中会产生一种界面滑行波，它也会引起上覆岩层质点振动，并返回地面。
折射波法能从折射信息中提取下伏界面的界面速度，这是折射波法不同于其它方法的一大特点。
利用这个特点，折射波法可以用于寻找覆盖层下不同岩性的分界面。
设地下有任一水平折射层，其深度为z，下伏介质速度v2大于上覆介质波速v1，入射波以临界角i投射到界面R上，在平坦的地面观测，激发点O至某一接收点D的距离为x，如图1。
根据波的传播路径，可得时距曲线方程为：t=xv2+2zcosiv1（1）图1单一水平折射层折射波时距曲线图时距曲线在轴上t的截距时间为：t0=2zcosiv1=2z v2−v122v1v2（2）则z=t0v12cosi =0212v22−v12（3）根据直达波和折射波时距权限的斜率可求出v1，v2和t0时间，按式（3）则可计算出震源点下方的界面深度z0。
野外工作方法在折射波法野外工作中，必须了解工区的地质、地形、地层地质条件及速度参数等情况。
根据工作目的及场地情况，设计试验和施工方案。
从试验结果取得适合工区具体条件的最佳工作方法，如激发条件，接收条件，观测系统，检波距，测线长度等。
一般可按下列原则布置测线：（1）测线力求为直线，尽量垂直岩层或构造的走向，便于最大限度地控制构造形态，以利于资料的整理和分析；（2）测线要尽可能与其他物探测线或钻探的勘探线一致，便于结合地质资料进行分析解释；（3）测线要均匀地分布在全测区，以利于资料的对比和综合分析；（4）当地层倾角较大时，应注意改变测线方向，避免盲区过大或接收不到折射波。
浅层地震反射波法在地质灾害调查中的应用
浅层地震反射波法在地质灾害调查中的应用地震反射波法在探测覆盖层厚度、基岩的起伏和埋深、地下各岩层的走向及深度变化、滑坡体滑动面的深度和发育情况都取得良好的应用效果。
文章以四川省青川县为例，介绍了浅层地震反射波法在勘探不良地质体中的应用。
标签：浅层地震反射波法；地质灾害；应用效果引言我国幅员辽阔，地形起伏较大，整体上呈西高东低之势。
西南地区由于长期受板块挤压的影响，地质运动比较活跃，常伴有各种地质灾害的发生，严重的地质灾害经常导致较大的人身财产的损失。
因此，地质灾害调查与评价成为了预防灾害、减小损失的重要手段。
青川县地处四川盆地北部边缘，白龙江下游，川、甘、陕三省结合部，位于东经104°36’-105°38’，北纬32°12’-32°56’，处于中国中西部交接地带上，龙门山后山大断裂汶川-茂县-平武-青川一线。
自5.12汶川地震后，青川地区地质活动异常活跃，加之其地质条件复杂，地形地貌起伏较大，导致该地区地质灾害频发，已经严重威胁到当地民众的人身财产安全。
由于钻探一孔之见的局限性以及高昂的勘探成本，使得通过钻探的方法来勘探地质灾害类型以及发育程度是不合理也不够科学的，地震反射波法由于具有分层能力强、勘测场地小、不受地层速度倒转限制和所需震源能量小等特点，在地质灾害勘探中发挥了重要的作用。
1 浅层地震反射波法基本原理地震勘探是利用地下介质弹性和密度（波阻抗）的差异，通过观测和分析人工地震产生的地震波在地下的传播规律，推断地下岩层的性质和形态的一种地球物理勘探方法。
在浅层的地质灾害勘探中，多采用具有高频率、高分辨率的浅层地震反射波法。
作为地震勘探的一个分支，浅层地震反射波法同样是以地层波阻抗的差异为勘探的前提，通过人工或者微型炸药产生瞬间的脉冲，脉冲在地下地层中的传播，遇到弹性分界面时就会发生反射，携带了地层信息的地震反射波通过地面的检波器进行接收采集。
根据式（1）可知，地震反射波的时距曲线为双曲线，根据地层倾斜方向和角度不同，时距曲线的形态也不一样。
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。
水域浅层地震反射波勘探数据处理及工程实例
・
１前 言
近年来 ， 随着国 家对基 础建 设 的投资 不断 加大 ， 路桥 公 梁 、 口码 头 、 港 水库大 坝等大型工程 的建设 日渐增 多 ， 此类项 目的岩土工程勘察大部 分在水域 中进行 ， 其工作 难度 比陆地 要大 的多 ， 且具有钻探工期长 、 耗资大的特点。因此在水 域勘 察 中采用工程物探成为一种较好 的选择方法。 本文介绍 的水域水域浅层地震反射波勘探方法可以较好 的探 明水下地形 、 覆盖层 分层 、 基岩 面起伏及地质 构造情况 。 具有速度快、 效率高的优点 ， 同时获得 了较大的勘探 深度。 ２方法简介 水域浅层地震反射波勘探震源使用我院研制的船载式全 自动大能量连续 冲击震 源 ， 它具有如 下特点 ： 、 １ 激发频 率低 ， 频带较宽 ， 主频在 １０—８０ ｚ２ 震源子波 脉冲性好 ， ０ ０Ｈ ；、 后续余
震 小 ； 、 发 能量 大且 均 匀 。４ 激 发 时 间 短 ， 间 间 隔 为 １。 ３激 、 时 Ｓ
系数 和透 射 系数 随 入 射 角 的 变 化 较 稳 定 ， 大部 分 能 量 可 穿 透 到下层介质 中， 不形成转换 Ｓ Ｖ波 ， 当下层介质为砂层时 （ Ｖ
＝１０ ｍ ｓＶ ：３０ ／ ，２： ． ｇｃ ３ ， ８０ ／， ６ ｍ ｓＰ ２ Ｏ／ ｍ ） 入射 角超 过 临界 角时 ， 反射系数接近 １ 透射系数 变小 ， ， 相位 发生变化 ， 出现转 换Ｓ Ｖ波 。当下层介质 为岩 石时 ， 反射 系数 和透射 系数 随入 射 角的增加逐渐变小 ， 超过 临界角时 ， 反射 能量与投射能量及 转换 ｓ Ｖ波的关系变得更复杂。由此可见观测系统 的选择应考 虑水底介质参数 ， 当水浅且水底介质较硬时， 应采用小偏移距 。
浅层地震反射与散射联合成像法在工程探测中的应用
２ 工 程 实例
第 者 千 ；１ 一 ， 年 业 杭 商 院 胃 警 作 誊 ： ２６ 、 ，２ Ｉ 精ｌ 瞎 用 ２１ 竹／工， 个 一 简 王荣ｑ ） ９ 毕 千¨ 应 由 ． 一 介－ （ ０ 男 ９ 州 学 市 电 ’ ０ ５９ 舅１ ９ 于 薄层互薄层 ‘ 寸 探测工点 ／ １ ・
地 震成 像处 理 阶段 ， 据钻 孔 和 实 际 地层 实 际 情 根
况 ， 工点 选择 以下 参数 绘制 时 间 、 本 深度 剖 面图 。相 关 半径 ：５ 成像 结 果 ： 幅 ＋； 法 模 型 ： 合 ； 斜 ： １； 振 算 联 倾 水
平 。得 到地震 成果 如 图 １ 。
射 波法 提供 了较好 的前 提条 件 。对 于 地下充 满水 的溶
反 映地 层结 构 。
强 。②能 量主 要分 布在 透 射 波 上 ， 射 角 的变 化 对 透 入
射 系数影 响不 大 ， 学 模 型 显示 曲线 变 化 平稳 。反射 数
系数 随 入射 角 的增 大 而 减小 ， ｏ ２ 。 在 ￣ ０ 的范 围 内反射 ＜
系数 变化 较小 ， 这是 地 震纵 波 反 射 工 作最 为 有 利 的 角
厚 ２ ４～１ ． ． ０ ０ｍ。钻 孔 揭 示 基 岩 为 白垩 系 泥 岩 夹 砂
图 １ 火 炬 特 大 桥 成 果 图
岩、 泥岩 夹 砾 岩 。泥 岩 ： 紫红 色 、 红 色 ， 棕 泥质 结 构 ， 层 状 构 造 ， 泥 质胶结 ， 见泥砾 ， 理和 节理裂 隙发 育 ， 钙 多 层
炮点距 ： ｍ； ２ 偏移 距 ： ｍ； １
道 间距 ： ｍ； １
两 侧为一 级 阶地及 低 山丘陵 ， 陵坡 面较 陡 ， 丘 局部 基 岩
浅层地震折射波法在荣成—乌海高速公路尾矿勘察中的应用
ｐｒ ｖ ｄｅ ｘ ｒ ｍｅ ｙ ｆ ｖ ｒ ｂｌ ｅ ｐｈｙ ｉａ ｏ ｉｉ ｎｓ ｆ ｒ ｒ ｆａ ｔｏｎ ｗａ ｅ ｍ ｅ ｈｏ ． ｏ ｉ ｓ ｅ ｔ ｅ ｌ ａ ｏ ａ ｅ ｇ ｏ ｓｃ ｌｃ ｎｄ ｔｏ ｏ ｅ ｒ ｃ ｉ ｖ ｔ ｄ Ｔｈｉ ｕｒ ｅ ｓ ｓ ｙｓ ｅ ０ ｆ ｒ ｖｅ ｓ ｈａ ｉ ｇ ｔ ｂｓ ｒ ｅ， ａ ｄ ｓ ｕｓ ｅ ｔ ｕ ｃ ｓ ｆ ｓ ｓ ｖ ｙ ｕ ｅ ｓ ｔ ｍ ｅ ｒ ｅ ｃ ｓｎ ｏ ｏ ｅ ｖ ｎｄ ｉｃ ｓ ｓ ｈｅ ｓ ｃ ｅ ｓ ｕｌ
ｏ ｎ ｃ ｅ ｆ Ｒｏ ｇ ｈ ｎｇ。 — ｉＥｘ ｒ ｓ ｗａ ＿ Ｗ ｕ ＿ 。 — ｈａ ｐ ｅ ｓ ｙ
Ｗ ａ ｇ Ｙａ ｌ，Ｌｉ ｎ ｕａ，ＬｉＧｕ ｌ ｎｇ ｎ ｎｉ ｕ Ｘｉ ｇｈ ｉ ｏ
（ ａ ｇ ｏ ｇＰｒｖ ｎ ｅＩ ｓｉｕｅｏ ｃｅ ｒ Ｉｄｕ ｔｙ ａ ｄ Ｇｅｌｇ ｃ ｌＳ ｒ ｅ Ｇｕ ｎ ｄ ｎ ｏ ｉｃ ｎ ｔｔ ｔ ｆ Ｎｕ ｌａ ｎ ｓｒ ｎ ｏｏ ｉａ ｕ ｖｙ，Ｓ ａ ｇｕ ｎＧｕ ｎ ｄ ｎ ｈ ｏ ａ ａ ｇ ｏ ｇ。５ ２ ０ １ ０ ０，Ｃ ｉ ａ ｈｎ ）
究方 面发挥 着 重要作 用 ， 且在 不断 地发 展＿ 。 而 １
折射波法是工程 地震勘探 中常用的方法 ， 在解
决 工 程 、 文 地 质 问 题 中 常 用 于 探 测 地 层 的 厚 。］水
度、 基岩起伏 ， 断层位置 、 潜水面深度等 。当下伏岩 、 土层的速度 高于上 部地层 时 ， 地面人 工震 源产生 的
关 键 词 ：浅层地震折射波法 ； 尾矿 ； 相遇追逐系统
中 图分 类 号 ： ６１４ Ｐ ３．
文献标识 码 ： Ａ
收 稿 日期 ： ０２ １ ９ ２１ —０—０
浅谈浅层地震反射波法在工程勘察中的应用
浅谈浅层地震反射波法在工程勘察中的应用作者：李新宝等来源：《价值工程》2012年第28期摘要：近几年浅层地震勘探技术在工程勘察中得到广泛应用，在工程领域中快速发展，具有方便、直观、快速的特点，其效果良好。
分析通过列举几个工程实例所取得的成果认为，高密度地震图像，浅层高分辨反射波和多道瞬态而波等勘察的技术方法，对不同要求和性质的岩土工程项目有其互补性。
Abstract： In recent years， the shallow seismic exploration technology has been widely used in engineering investigation， and has a rapid development in the field of engineering. And it has convenient， intuitive， fast characteristics， so the effect is good. Through analysis of results achieved through the cited several instances， it believes that the investigation techniques， such as high density seismic image， high resolution shallow reflection wave and multi—channel transient wave， have their complementarity to geotechnical engineering project with different requirements and nature.关键词：浅层地震；反射波法；工程勘察；应用Key words： shallow earthquakes；reflected wave method；engineering survey；application中图分类号：TU19 文献标识码：A 文章编号：1006—4311（2012）28—0047—021 概述浅层地震弹性波技术的发展与岩土物理力学性质发展迅速关系密切工作效率高。
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浅层地震反射波法在地质工程勘探中的应用
【摘要】浅层地震反射波法已广泛应用于地质勘查中，本文简要阐述了在工程勘察中的实际应用效果。
【关键词】反射波法；工程勘查；基本原理
1、浅层地质反射波法的基本原理
地震反射波法是基于反射波法中的最佳偏移距技术发展起来的
一种常用浅地层勘探方法。
这种方法可以利用多种波作为有效波来进行探测，也可以根据探测目的要求仅采用一种特定的波作为有效波。
在这种方法中，每一测点的波形记录都采用相同的偏移距激发和接收。
在该偏移距处接收到的有效波具有较好的性噪比和分辨率，能够反映出地质体沿垂直方向和水平方向的变化。
浅层地震反射波法是地震勘探方法中的一种。
在地表向下激发地震波，当地震波向下传播遇到弹性不同的分界面时，就会发生反射，地震勘探仪器记录这些反射地震波。
由于反射波在介质中传播时，其传播路径、振动强度和波形将随通过介质的结构和弹性性质的不同而变化，根据接收到的反射波旅行时间和速度资料，就能推断解释地层结构和地质构造的形态，而根据反射波的振幅、频率、速度等参数，则可以推断地层或岩石的性质，从而达到地震勘探的目的。
2、参数选择的基本原则
2.1数据采集
浅层地震勘探根据不同的地质环境和勘探要求，使用时采用的方法不同，应用的效果取决于野外工作参数（采样率、道间距、偏移
距）的选择，震源能量等。
这些参数由野外试验工作来选定。
○1震源。
在激发时，对震源一般有两个要求：一是激发力要竖直向下；二是激发装置或药包与大地耦合要好。
○2检波器。
接收设备（主要是检波器）除接触条件外，它的埋置尽量达到最佳的耦合，如果由于条件限制不能埋置在原设计点位时，沿测线方向位移1∕10道间距内或垂直于测线方向的1∕5道间距内。
○3分辨率。
为保证记录有效信号不畸变，每个最短周期内至少要采集4个样值，而且还要考虑记录长度问题，因为不能选择过高的采样率，以免点数太多，出现仪器存储容量不够或增加不必要的勘探成本。
○4滤波器。
工程数字地震仪一般均设有低通、高通、带通、全通等模拟滤波器。
为提高地震记录的信噪比，改善记录频谱中高、低频能量的不平衡状况，可根据实际干扰波调查的结果，选择合适的滤波器，以压制干扰。
○5最佳接收段。
为了有效地避开面波、声波、直达波和折射波对反射波的干扰，可把接收地段选择在尽可能不受或少受各种干扰波影响的地段，这种最佳接收地段又称为”最佳时窗”。
反射波振幅随炮检距的增大而减小，相位随炮检距的增大而基本保持不变。
可见，最佳时窗的选取关键在于选取接收排列的两个端点，即选择偏移距和最大炮检距。
根据经验确定，即最大炮检距不应大于主要目的层埋深的1～1.5倍。
○6道间距。
道间距的选取总原则是经过处理后能在地震剖面的相邻道上可靠地追踪波的同一相位并且不出现空间假频，根据采样有：
式中，k*min为最短视波长；v*为波传播的视速度；f*max为波的最高视主频。
○7偏移距。
偏移距选择由实验决定。
下面是试验效果图，分别记录了0m、5m、10m偏移距的单炮记录。
从图1中清晰发现0m偏移距的反射波的振幅和相位相比10m偏移距的效果差，受震源干扰大。
综合比较，10m偏移距的单炮记录图受干扰波影响较小，反射波同相轴清晰连续，因此，选用10m偏移距会有更好的探测效果。
图1偏移距单炮记录
○8覆盖次数。
提高覆盖次数能够有效地提高记录的信噪比，高对多次波的压制能力，且对地震波的高频成分影响不大，因此数据采集中，要全面考虑记录的信噪比和勘探费用，在满足具有较高记录信噪比的条件下，应尽可能采用较低的覆盖次数。
2.2数据处理
地震资料数字处理是指用计算机对采集的原始资料进行以压制
干扰、提高信噪比和分辨率、提取地震参数为目的的一整套处理方法和技术。
它可为资料解释提供反映地下结构和岩性等的地震剖面和参数，它主要包括数字滤波、速度分析、校正、叠加和偏移处理。
3、工程实例
3.1场区物理条件
某工程勘查的地质目的，是查明场区的第四系厚度及分层、场区的基岩起伏形态及风化程度、隐伏断层走向及发育规模、不良工程地质现象等。
表1是各地层纵波的速度参数。
由表1可见，各地层之间存在明显的波阻抗差异和波速差异，可形成反射界面，具备了浅层地震反射的地球物理条件。
3.2野外数据采集及数据处理
本次施工采用48道工程地震仪，用固有频率为40hz的纵波检波器。
根据勘探任务和地形条件，依据参数选择的基本原则，经过工区典型性试验，本次浅层反射波法采用共深度点6次覆盖观测系统，单边放炮方式。
选择的工作参数为：偏移距10m，道间距5m，以模拟滤波全通方式进行记录，采样率0.1 ms，记录长度204.8ms。
采用锤击震源多次叠加的激发方式。
工区测线布置，横线六条，纵线六条，测线均匀布置在厂址区，并穿越重点工程部位。
3.3资料解释
图2是场区某测线的时间剖面，纵轴表示时间，横轴表示cdp号。
从剖面图我们可以看出，反射层次齐全，同相轴连续，资料信噪比高，地层起伏变化清晰，剖面反映的地质现象是可信的。
图3是厂址某测线的成果剖面图，纵轴表示高程，横轴表示测线长度。
结合物探资料可作如下推断：○1浅层覆盖物：波速在400～700m∕s之间，主要为粘土层，厚度在10m左右；○2波速在800～1500∕s之间，主要为卵石层，厚度在5m左右；○3强风化层：波速在1600～
2300m∕s之间，主要是泥岩，厚度2～4m左右；○4中风化层：波速在2400～3200m∕s之间，主要是砂泥岩互层，厚度20m左右；○5微风化层：波速3300～3800m∕s，属于砂泥岩互层。
图2 厂址某测线的时间剖面
图3 厂址某测线的成果剖面
综合其他测线结果，可以看出：○1 基岩埋深约在15m左右；○2纵向上分层较为清楚；○3泥岩层中央有薄层砂岩，薄砂岩与泥岩层呈指状交叉，有小透镜状的尖灭存在；○4该场区不存在断层以及其他不良地质现象。
4、结束语
通过该工程实例，选择合理的工作参数，较准确地查明了第四系覆盖物厚度、强风化层厚度以及是否存在隐伏断层、不良工程地质等现象。
对于高分辨率勘探，一般精度要求较高，应尽量采用小道间距，小偏移距多次覆盖次数观测。
在实际工作时，一定要根据当地的地质情况，通过典型性试验来选择参数；考虑到有些复杂的地质条件，比如地层起伏较大，上覆地层复杂时，则需要对多个地段做试验分析。
参考文献：
[1]王治华.地震映像法及其应用[j].物探与化探，2008（6）.
[2]周竹生，蒋婵君，郭有刚.浅层地震反射波法在隧道工程勘探中的应用.勘察科学技术，2008，（6）：62～64.。