工程与环境物探

工程与环境物探

实验报告及心得体会

2014~2015学年第二学期

教师：张玮

学生：

专业：地球物理学

班级：地物二班

学号：

实验一 地震信号的频谱分析 一 实验原理及要求

褶积合成地震反射记录：选择合适的编程语言或通用软件合成地震反射记录。结果用软件（Excel ）给出。 雷克子波公式为：

2

(f t)2

f (t)(12(f t))e

m m ππ-=-

真实的地震记录夹杂的干扰成分，通过频谱分析，做卷积，再通过反滤波得到的记录就清晰很多。雷克子波的宽度可以改变时间来实现，根据真实的记录要选择合适频率。

傅氏正反变换公式

二.实验程序

#include

#include

#include

#define v1 1000 #define v2 2000 #define v3 3500 #define B 0.31

#define pi 3.1415926 #define f 50 #define t 0.002

FILE *fp,*fp1,*fp2;

void cov(double Ref[],double Rec[],int N,int n_f,double x[]); void main() {

fp=fopen("fanshexishu.txt","w+"); fp1=fopen("zibo¨.txt","w+"); fp2=fopen("dizhenbo¨.txt","w+");

210210()()1()()N j nk N

n N j nk N k X k x n e x n X k e N ππ--=-=?=????=??

∑∑

int i;

double R[500];

double x[500];

double V[500],D[500];

double z[61];

double d1,d2,d3;

d1=B*sqrt(sqrt(v1));

d2=B*sqrt(sqrt(v2));

d3=B*sqrt(sqrt(v3));

for(i=0;i<10;i++)

{

V[i]=v1;

D[i]=d1;

}

for(i=10;i<100;i++)

{

V[i]=v2;

D[i]=d2;

}

for(i=100;i<250;i++)

{

V[i]=v3;

D[i]=d3;

}

for(i=0;i<499;i++)

{

R[i]=(V[i+1]*D[i+1]-V[i]*D[i])/(V[i+1]*D[i+1]+V[i]*D[i]);

R[499]=0;

}

for(i=0;i<500;i++)

{

fprintf(fp,"%lf\n",R[i]);

}

for(i=0;i<61;i++)

{

z[i]=(1-pi*f*(i-30)*t*pi*f*(i-30)*t)*exp(-(pi*f*(i-30)*t)*(pi*f*( i-30)*t));

fprintf(fp1,"%lf\n",z[i]);

}

cov(R,z,500,61,x);

for(i=0;i<500;i++)

{

fprintf(fp2,"%lf\n",x[i]);

}

fclose(fp);

fclose(fp1);

fclose(fp2);

}

void cov(double Ref[],double Rec[],int N,int n_f,double x[]) {

int i,j,m1,m2;

double sum;

for(i=0;i

{

m1=n_f/2-i;

m2=i-n_f/2;

sum=0;

if(m1>=0)

{

for(j=0;m1

sum+=Ref[j]*Rec[m1];

}

else if((N-m2)>=n_f)

{

for(j=0;j

sum+=Ref[m2]*Rec[j];

}

else

{

for(j=0;m2

sum+=Rec[j]*Ref[m2];

}

x[i]=sum;

}

}

三.实验结果

四 实验心得与体会

在本实验中，一个实际地震记录道就是由无数多个子波组成的复合振动。振动的幅值大小与界面的反射系数成正比。因此可近似认为，一个反射记录道是地层反射系数序列和地震子波的卷积的结果。但是如果岩层厚度薄到一定程度，雷克子波将会发生重叠现象，将不再能识别这一层。

实验二 工程地震正演

一 实验原理及要求

主要目的是对几种不同的波（直达波，反射波，折射波）进行了解，工程地震方法正演：使用计算机通用软件（Excel ），计算并绘制两层及两层以上的直达波、折射波、反射波时距曲线，并说明它们各自的特点和相互关系；

直达波:1

t V x

±

=； 单层反射波：21220

t V x t += 其中：t0是双层垂直时间1

0*2t V H

=；

单层折射波:)cos(H 2t 1

1

2i V V x *+=

其中:i 为临界角，H1为层厚度；

多层反射：22

20

t σ

V x t += 其中在当炮检距很小时，用均方根速度

代替上覆地层速度，即：

2/12)*(

∑∑=i

i

i

t

V t V σ

；

多层折射：∑

-=+=11n )

cos(*2V x t n k k

k k V H α；

二实验内容

1.假设模型为两层模型，第一层深度h1=20m，速度v1=1000m/s，第二层深度h2=45m，速度为2000m/s，第三层视为无限深，速度

v3=3500m/s.

2.用excel进行计算。

对于第一层：

sini=v1/v2;

cosi=sqrt(1-sini*sini);

折射t0=2*h1*cosi/v1;

反射t0=2*h1/v1;

直达波时间：1000*x/v1;

折射波时间：1000*(x/v2+t0);

反射波时间：1000*sqrt（t0*t0+h1*h1/v1/v1）;

对于第二层：

sini=v3/v2;

cosi=sqrt(1-sini*sini);

折射t0=2*h1*cosi/v1+2*h2*cosi/v2;

反射t0=(h1/v1+h2/v2)*2;

均方根速度v=sqrt((h1/v1*v1*v1+h2/v2*v2*v2)/(h1/v1+h2/v2)); 折射波时间：1000*(x/v3+t0);

反射波时间：1000*sqrt(t0*t0+x*x/v/v);

x取5为步长的等差数列，经excel计算后绘制二维折线图。

三实验结果800

四

x->

实验三折射波相遇时距曲线t0法

一实验原理

折射波资料的t0～θ(x)解释法。

实验中主要是根据相遇时距曲线t0法原理，通过给定地层倾斜角度和地层参数来做出相遇时距曲线图，从中读出t0曲线和()x

θ曲线，从而通过计算推到公式得出测距中每一点处的地层深度。

二实验模型

利用得到的两个炮点的旅行时t1,t2

v1=x/t1; v2=2*1000*Δx/Δθ;

θ=t1-t2+T;

k=v1*v2/(2*sqrt(v2*v2-v1*v1));

t0=t1+t2-T;

h=k*t0;可以求得深度h

三实验结果

四实验分析

从实验结果图中我们可以看出，根据在相遇时距曲线图上构制θ曲线，并求得Δx/Δθ，则可求得波速v2，进而求得k值，知道了k

值和观测点的t0值之后，可以计算各点的界面深度h。

实验四高密度电阻率法

一实验原理

高密度电阻率法是根据水文，工程与环境地质调查的实际需要而研制的一种电阻率法观测系统。与常规的电阻率法相比，高密度电阻率法在野外信息采集过程中可组合使用多种装置形式，因而采集的信息量大，数据观测精度高，在电性不均匀的探测中取得良好的效果。

常用的装置有温纳装置AMNB,偶极装置ABMN，微分装置AMBN等）。

温纳装置示意图

二数据文件

三实验结果

四图像分析

从图像上可以看出地质体一定深度处明显存在高阻异常，周围围岩的电阻率较低，异常体由外围到内围电阻率依次增大.