2017地震勘探实习指导书.doc

浅层地震实验实习指导书 野外地震勘探生产实习指导书 （试用版） 孙守才 编 防灾科技学院地震科学系 2017 年 6 月 -1- 浅层地震实验实习指导书 目 录 野外地震勘探生产实习指导书 ...............................................................................................................1 1 导言 ....................................................................................................................................................3 1.1 实习目的.........................................................................................................................................3 1.2 实习要求.........................................................................................................................................3 1.3 实习任务及时间安排.....................................................................................................................4 2 地震勘探工作方法概述 ....................................................................................................................8 2.1 震数据采集 .....................................................................................................................................8 2.1.1 现场踏勘及测量 ..........................................................................................................................8 2.1.2 试验工作 ..................................................................................................................................8 2.1.2 生产工作 ..................................................................................................................................9 2.2 室内地震数据处理与解释 .......................................................................................................10 3 地震仪的认识与操作 ....................................................................................................................10 3.1 准备工作 ..................................................................................................................................10 3.2 采集软件认识并采集地震数据 ..............................................................................................11 3.3 操作时注意事项 ......................................................................................................................12 4 激发条件与震源的选择 ................................................................................................................13 4.1 对激发条件的基本要求 ...........................................................................................................13 4.2 震源 ..........................................................................................................................................13 4.3 震源排列长度与震源点间距的选择 ......................................................................................13 5 接收条件的选择 ..............................................................................................................................13 5.1 对接收条件的基本要求 ...........................................................................................................13 5.2 检波器性能的选择 ...................................................................................................................13 5.3 检波器的安置条件 ...................................................................................................................14 5.4 道一致性试验 ...........................................................................................................................14 6 折射波及反射法的野外工作方法..................................................................................................15 6.1 观测系统及选择观测系统的意义 ...........................................................................................15 6.2 浅层折射波法的激发与接收操作程序 ..................................................................................16 7 反射波法的野外工作方法..............................................................................................................17 7.1 浅层反射波法的简单连续观测系统 ......................................................................................17 7.2 多次覆盖观测系统 ..................................................................................................................17 8 地震资料的处理理和解释..............................................................................................................19 8.1 原始记录的检查 ......................................................................................................................19 8.2 绘制时距曲线或提取频散曲线 ..............................................................................................19 8.3 速度测定 ..................................................................................................................................19 8.4 地震折射波法资料的解释 ......................................................................................................21 8.5 地震反射波法资料解释 ..........................................................................................................22 8.6 面波资料解释 ..........................................................................................................................23 9 实习报告的编写..............................................................................................................................24 附录 1：采集系统简介 ..........................................................................................................................25 -2- 浅层地震实验实习指导书 1 导言 1.1 实习目的 野外地震勘探生产教学实习是地球物理勘探专业完整的实践性教学的一个 重要环节。通过生产教学实习，目的是使学生结合研究区的实际，学习并初步掌 握应用地球物理勘探生产中普遍应用的常规野外工作方法和技术，了解实际生产 的各个环节、各工种之间的关系，学习仪器操作技术，了解地震资料常规数据处 理的流程及一般的地质解释的方法步骤。 通过实践加深对物探基本理论的理解和掌握，进一步验证、加深和巩固课堂 学习的理论知识。培养同学的动手能力、独立分析和解决实际问题的能力，学会 客观地观察问题，培养科学的思维方式和开拓创新的精神。为同学今后进一步学 习物探理论、参加生产实践、科研实践奠定必要的实践基础。 1.2 实习要求 学习要求： 1、初步实践野外地震勘探各种技术工作； 2、基本掌握野外数据采集方法技术和地震仪器装备的使用和操作； 3、学习地震记录的分析与评价； 4、实习地震资料几种常规处理方法； 5、学习反射波地震勘探资料的构造解释。 思想行动要求： 1．态度端正，严肃认真，积极思维，吃苦耐劳； 2．听从指挥，服从分配，遵守纪律； 3． 爱护学校设备仪器，注意人身安全。 -3- 浅层地震实验实习指导书 1.3 实习任务及时间安排 实习日程安排 依据学校地球物理学专业人才培养计划，地球物理重力、磁法教学实习安排 在辽宁兴城吉林大学教学基地进行，为期 3 周。电法、地震安排在河北三河夏垫 地区进行，为期 3 周。根据各种地球物理方法的施工特点和工作顺序，同时考虑 现有仪器设备状况按重力、磁法、电法、地震分成四个大组，其中，学生按组轮 流循环实习，以便保证更多的学生能够亲自操作仪器，实习报告待学生回校后进 行。教学实习的安排方案如下： 方法 日期 具体内容 1 组地震勘探（孙守才） 实 习 内 容 及 日 程 安 排 实习路线勘探；地震实习情况介绍；任务下达； 施工设计、安全教育。地质概况，结合工作任务、 地质情况和工作规范等分组讨论工作设计，并共同 讨论落实。 （上午 1 组下午 2 组） 2 组地震勘探（武晔） 实习路线勘探；仪器设备介绍检查、充电等准 分4组 备。 每组 6 人 地震勘探 （两组） 电法勘探 （两组） （上午 2 组下午 1 组） 6.16 3 组电法勘探（石砚斌） 实习路线勘探；电法实习情况介绍；任务下达； 施工设计、安全教育。地质概况，结合工作任务、 地质情况和工作规范等分组讨论工作设计，并共同 讨论落实。 （上午 3 组下午 4 组） 4 组电法勘探（丁雷） 实习路线勘探；仪器设备介绍检查、充电等准 备工作。 （上午 4 组下午 3 组） -4- 浅层地震实验实习指导书 1 组地震勘探（孙守才） 地震勘探野外踏勘 （上午 1 组下午 2 组） 分4组 2 组地震勘探（武晔） 每组 6 人 地震勘探野外测量 地震勘探 （两组） （上午 2 组下午 1 组） 6.17 电法勘探 （两组） 3 组电法勘探（石砚斌） 电法勘探野外踏勘 （上午 3 组下午 4 组） 4 组电法勘探（丁雷） 电法勘探野外测量 （上午 4 组下午 3 组） 1 组地震勘探（孙守才） 地震数据采集的激发与接受 （6.18-6.19 日 1 组，6.20-6.21 日 2 组） 分4组 2 组地震勘探（武晔） 每组 6 人 地震数据采集测线的布置及检波器埋置 地震勘探 （两组） 6.18-6.21 （6.18-6.19 日 2 组，6.20-6.21 日 1 组） 电法勘探 （两组） 3 组电法勘探（石砚斌） 电阻率联合剖面法，中间梯度法 （6.18-6.19 日 3 组，6.20-6.21 日 4 组） 4 组电法勘探（丁雷） 电阻率测深。 （6.18-6.19 日 4 组，6.20-6.21 日 3 组） -5- 浅层地震实验实习指导书 地震勘探（孙守才） 1 组 3 组交换实习。 分4组 每组 6 人 地震勘探（武晔） 地震勘探 （两组） 6.22-6.27 2 组 4 组交换实习。 电法勘探 （两组） 电法勘探（石砚斌） 1 组 3 组交换实习。 电法勘探（丁雷） 2 组 4 组交换实习。 1 组 3 组地震勘探（孙守才） 地震数据处理 （6.28 日 1 组，6.29 日 3 组） 2 组 4 组地震勘探（武晔） 分4组 地震数据处理 每组 6 人 （6.28 日 2 组，6.29 日 4 组） 地 震 勘 探 6.28-6.29 （两组） 电法勘探 （两组） 1 组 3 组地震勘探（石砚斌） 电法数据处理 （6.28 日 3 组，6.29 日 1 组） 2 组 4 组电法勘探（丁雷） ） 电法数据处理 （6.28 日 4 组，6.29 日 2 组） 地震勘探 电法勘探 孙守才、武晔、石砚斌、丁雷 6.30 地震、电法资料处理和报告编写，野外工作方 法总结。 -6- 浅层地震实验实习指导书 丁雷、吴萍萍 重力勘探 重力仪的调节和操作练习 1 天；重力基点网联 7.1-7.12 测和岩石标本采集 1 天；重力基点网平差和标本密 度测定 1 天；测点观测和检查 3 天。 （7.1-7.6 日 1、2 组，7.7-7.12 日 3、4 组） 马欢、孙守才 磁法勘探 7.1-7.12 磁力仪的准备和操作练习 1 天；多台仪器一致 性和岩石磁性测定 2 天；普通测线观测和检查 3 天。 （7.1-7.6 日 3、4 组，7.7-7.12 日 1、2 组） 重力勘探 磁法勘探 丁雷、马欢、孙守才、吴萍萍 7.13-7.15 磁法、重力资料处理和报告编写，野外工作方 法总结 3 天 -7- 浅层地震实验实习指导书 2 地震勘探工作方法概述 2.1 震数据采集 野外原始地震资料的采集是地震勘探工作的重要环节之一，必须精心设计， 精心施工，抓好基础工作，坚持质量第一，原始资料要齐全准确，并尽可能地提 高勘探效率，野外工作大体可分为三个阶段，即现场踏勘、试验工作和完成生产 任务。 2.1.1 现场踏勘及测量 工作之前，必须收集工作地区有关的地质和地球物理资料，初步了解工区的 地震地质条件和地形情况，估计和确定进行地震勘探的可能性和可能取得的地质 效果。 2.1.2 试验工作 目的在于根据任务和工区的具体条件选择最佳的工作方法和技术。如激发条 件、接收条件、观测系统、道间距、炮间距、测线长度等需要通过具体试验来确 定，总的一个目的是如何突出有效波压制干扰波从而得到最佳的工作效果。各条 件直接是相关联的，往往在改变其中一项就会影响记录的质量和效果，因此，必 须注意相互配合，在生产过程中若遇到新问题，可再次安排试验工作，解决疑难 问题。 1、试验工作的基本原则 ①试验前要了解前人工作的资料和经验，在此基础上拟定试验方案。试验中 要取全取准各项资料，以利于分析对比； ②试验点的布置要在某些有代表性的典型地段上做重点试验，取得一定经验 后再向全区扩大； ③试验工作必须从简单到复杂，保持单一因素变化的原则，在研究某一因素 时，其他的试验因素保持不变，这样才能正确判断记录面貌改变的特点。当取得 各种单一因素的资料后，再综合选择各种最佳因素，逐步进行更复杂的试验。最 后尽可能选用较简单的因素解决所提出的地质任务。 -8- 浅层地震实验实习指导书 2、试验工作内容 ①试验点的选择：试验点应选在工区内，地形平坦、施工方便的地区。最好 选离钻井最近的地方，这样以便与钻井资料进行直接对比； ②道一致性试验：将一个排列所用检波器埋置在一起，激发后检查各道记录， 从而清除不适用的检波器，检查仪器性能。 ③干扰波调查：在新的测区，试验工作首先要进行干扰波调查，以确定有效 波与干扰波特点，进而在施工中采取措施压制干扰波。干扰波调查一般用 n 个单 道检波器接收，道间距 1~10m。不使用模拟滤波器，每激发一次，排列沿测线移 动 n 个道间距，直到最大炮间距达到使用的勘探方法所有的最大炮间距为止。 ④地震地质条件的了解，如：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（是否存在地震标准层），速度剖面的特点等等。 ⑤选择激发地震波的最佳条件：使用炸药震源时，激发条件包括炸药包围的 介质性质（深度不同、介质性质可能不同）、炸药量炸药包的分布形式（是否组 合） 。使用锤击震源时，要试验锤击次数和激发点处的地质情况。 ⑥选择接收和记录地震波的最佳条件：最合适的观测系统，最佳偏移距、组 合形式和仪器因素的选择。 3、检波器的埋置条件 激发条件选好，道间距取得合适，但检波器埋置不好，也不会得到好的记录。 在野外施工中，埋置检波器的地方，应去掉杂草、铲平夯实。如遇到岩石出露的 地方，最好垫上潮湿的土，并把检波器用土拥紧。要尽量使用同一组或同一排列 检波器埋置条件一致，以免组合后，同相轴发生畸变。如果表层条件（特别是岩 性条件）变化剧烈时，应把检波器埋置在相对单一的地方。一般应在测量时指定 的检波器点上埋置检波器。如遇到特殊情况，可沿垂直测线方向做一定的偏移， 偏移后应报告操作员填写在班报上。对于组合检波器的安置，原则上是每组的中 心位置应对准该道所在的位置。 2.1.2 生产工作 根据地质任务和实地情况、试验结果，确定测区范围。在试验工作的基础上 正确地布置测线或测网和辅助测线，用恰当的方法取得资料和进行解释，以得到 -9- 浅层地震实验实习指导书 最后成果。 在野外工作时应该注意整个工作程序，按主次先后进行工作。并且要注意内 业与外业工作的紧密结合，以及和地质、钻探及其他物探方法的配合，以提高地 震工作的效果和质量。 2.2 室内地震数据处理与解释 3 地震仪的认识与操作 浅层地震仪区别于石油勘探所用的探测深部构造的大型地震仪，探测目标一 般是近地表的几米到数百米之间，所探测的构造规模和范围都不大。因为这个范 围的干扰因素多，识别有效波困难等特点，要求仪器信噪比高；探测目标小以及 要求较详细的分层，这样要求仪器有较高的分辨率；每个工区的工作周期断，流 动性大，还要求地震仪轻便，处理资料迅速；采用锤击或电火花等激发工作，这 要求仪器具有增强有效波和压制干扰波的特点。 地震仪的主要组成部分主要包括检波器，放大器以及记录系统，试验时能看 到的设备为地震仪主机，检波器，大线，炮线，铁锤或炸药雷管等。 此次试验中用到的仪器是美国 GEOMETRICS 厂商生产的 24 道 StrataView 勘探地震仪。该仪器重量轻易于携带，操作简便，动态范围超过 110－dB，采集 软件存入了地震仪器中，支持键盘操作，现场可以打印地震记录，数据存进硬盘 也可用软盘导出。可用于浅层反射，折射波，井间地震等野外工作。 现在就地震仪的认识与操作进行介绍。 3.1 准备工作 确定 12V 电瓶已经充好电，如要野外打印地震记录，需要在仪器中装入打 印纸，准备好检波器，大线，铁锤，确定炮线接好触发器。启动地震仪看是否能 进入地震资料采集软件系统，确保硬盘有空间能存储野外地震记录。设计好观测 系统。 布置好测线，如果是 24 道采集地震记录，仪器摆在测线中间；接上炮线； 检波器按一定道间距接到大线上，注意检波器与地面耦合好；将大线接到仪器上； - 10 - 浅层地震实验实习指导书 接上电源，注意红线接正极，黑线接负极。 启动仪器，面板上有仪器灯显示电源剩余电量，如果量不够，需更换电源， 如果液晶显示屏显示软件操作界面不够清楚，可以通过调节面板上按钮。位置位 于显示电源电量的提示灯上面。 3.2 采集软件认识并采集地震数据 启动地震仪器后，将会出现采集软件主界面图 1： GEOMETRY ACQUISITION FILE DISPLAY DO-SURVEY ANSWERS OTHER 1. GEOMETRY GEOMETRY 菜单提供选择工作方式，如采用折射波法，反射波法或是井间 地震等；输入测线号；根据实际测线布置输入道间距；设定炮点位置；输入炮间 距。 2．ACQUISITION 此菜单包括采集地震数据的一些参数设置。包括采样间隔（31.25 到 2000μ s 间可供选择）；记录长度（256 到 4096 可供选择） ；延迟时间；一个低截频滤波 器，一个陷波器，选择好后频率后将对原始地震记录进行滤波后在将地震数据存 入硬盘；叠加模式决定在同一位置多次激发后数据怎么处理，或者几次激发数据 相加，或用新的一次激发形成数据替换调原来数据，其中 PREVIEW 项用户可以 根据实测数据质量确定是否叠加原来数据。STACK POLARITY 选项提供选择叠 加极性，一般用于横波勘探。ACTIVE CHANNELS 提供用户选择利用哪些道采 集地震数据。 3．FILE 用户可以用此菜单用来决定地震数据存储的位置，设置采集的数据存储名称， 还可以确定是否由软件自动存储采集的数据。可以通过此菜单读出原来采集的地 震数据，或将数据存到软盘。 4．DISPLAY 此菜单设置参数好确定地震记录在液晶显示器的显示形态。显示模式可以用 波形、变面积及阴影显示地震记录；AGC 子菜单可以自动增益显示地震记录； - 11 - 浅层地震实验实习指导书 TIME SCALE 子菜单可以确定显示的时间范围；还可以显示哪些道、是否滤波 显示等功能。 4．DO-SURVEY 如果其他菜单的参数设置好之后，其他菜单其中的一些参数也定了，如炮点 位置，保存文件的名称等，此外这个菜单可以删除内存的信息，显示环境噪声， 显示地震道拾取初至，冻结某些道，设定剖面滚动方向等功能。 5．ANSWERS 此菜单可以对地震数据做简单的分析，注意用于野外质量控制，做勘探计划 用。 6．OTHER 此菜单提供设置一些系统参数，如采集数据日期，时间，单位制为米还是英 尺，触发器的灵敏度等。 野外试验时，根据实际设计的观测系统，对应设置好仪器采集软件参数，采 用锤击震源激发地震波，触发仪器就可以采集到地震数据以供分析。 3.3 操作时注意事项 遵守如下事项： （1）具有组织纪律性，服从老师安排。 （2）操作所有插头、开关要小心； （3）当搬运部件时，要小心保护仪器不受碰撞和强震； - 12 - 浅层地震实验实习指导书 4 激发条件与震源的选择 4.1 对激发条件的基本要求 1．使有效波有相当强的能量，干扰波相对微弱； 2．使有效波的频谱与干扰波的频谱有相当大的差异； 3．在同一震源点激发时，地震记录有良好的重复性。 4.2 震源 浅层地震勘探方法通常以锤击震源为主。小型炸药震源为辅。铁锤的重量一 般为 14~18 磅。为了减少锤击时地表形变引起的能量损耗，在锤击点上铺一块与 铁锤重量相当的锤垫。锤击时注意将锤击开关引线与自己的腰带系好，否则，有 可能击断引线造成事故。在用炸药做震源时，要特别注意安全，首先将爆炸机锁 好，由教师装雷管和炸药。 4.3 震源排列长度与震源点间距的选择 排列的长度 L，取决于工作方法，目的层的深度及震源能量的大小。折射波 法的排列长度，通常取为所需探测的折射界面深度 H 的 3~5 倍；面波采集道间 距小于波长 1 半；反射波法的排列长度，通常是最大炮检距 xmax=(0.7~1.5)H 为 宜。 5 接收条件的选择 5.1 对接收条件的基本要求 地震记录是研究地质现象的原始资料，因此在选择最佳激发条件以确保有效 激发地震波的同时，应选择良好的接收条件。从而保证地震记录具有如下特点： 1．有效波突出，并有明显的特征； 2．与各地震界面相应的有效波层次分明，波间关系清晰； 3．干扰波少，强度弱并容易分辨。 5.2 检波器性能的选择 检波器分垂直检波器和水平检波器；速度及加速度检波器。我们此次实习所 用检波器是西安石油地球物理仪器厂生产的 50Hz 垂直速度检波器。 - 13 - 浅层地震实验实习指导书 5.3 检波器的安置条件 在野外施工中，检波器的安置条件对地震记录的质量有严重的影响。检波器 应该插紧与地面结合好，检波器附近不应有树丛、杂草等易于受风影响的干扰物， 同时也要注意检波器的引线用土、石压住，以减少或避免风吹草动形成的微振干 扰。 5.4 道一致性试验 检波器是接收地震波的重要装置，他的质量好坏，直接影响地震记录的质量。 将一个排列所用的检波器埋置在一起，激发后检查各道记录，从而清除不适用的 检波器。 - 14 - 浅层地震实验实习指导书 6 折射波及反射法的野外工作方法 6.1 观测系统及选择观测系统的意义 为了达到一定的观测目的，必须使激发点与接收点一定的相互位置关系，这 种关系称为观测系统。此次对折射波法主要实习相遇排列观测系统和追逐观测系 统。对于面波法采集较为简单，只要布置好测线后，选定激发点就可以实施采集 数据，值得注意的就是药选好低频检波器。下面只介绍折射波野外工作采集方法。 t t s2 s1 o1 x o2 v1 v2 图 1 相遇时距曲线观测系统 1．折射波法相遇排列的观测系统及时距曲线特征 如图 1 所示，在测线 o1、o2 上布置测点，点距为米，在 o1 点用铁锤激发， 如果初至不清进行重复激发或调整仪器的工作状态，直到得到满意的记录为止。 并打印记录和存盘，然后在 o2 点激发，得到另一支时距曲线。 t1 t2 s1 s2 o2 o1 x v1 v2 图 2 追逐时距曲线观测系统 - 15 - 浅层地震实验实习指导书 2．折射波法追逐排列的观测系统及其时距曲线特征 在测线 o1、o2 上安置检波器，点距为 1 米，并在 o1 激发，直到得到满意的 记录为止，并存盘，然后将整个排列移至 o2 段，并在 o2 点激发，这样类推，就 可以得到追逐时距曲线。见图 2 6.2 浅层折射波法的激发与接收操作程序 1．准备： 接通地震仪的电源开关，用仪器内的自检信号检查仪器的工作状态，证明仪 器的工作状态良好以后，用清屏开关清屏，并根据每一道距激发点的距离确定每 一道的放大增益，一般近炮点增益低，远炮点增益高，并检查检波器是否接通。 拖板员和锤击员在仪器操作员布测站的同时，到达锤击激发点，将铁板（或 称锤垫）置于预先铲平的点位上，然后检查缚在锤柄上的触发开关是否符合规定 要求，并将引线与自己的腰带系好。 2．激发与接收 根据仪器操作员的口令，猛烈锤击置于激发点处的铁板，激发地震波。通常 在一个激发点上进行一次激发，就可以获得清晰良好的折射波记录。如果初至不 清，需要重新激发，锤击时尽量排除一切无关的振动，如人员走动等。 3．转站 当操作员认为记录合格，即可命令转站，将仪器移制至下一个测点，并重新布置和重复 上一测站的工作，其他测站依次类推，直到一条测线上的全部工作完毕。 - 16 - 浅层地震实验实习指导书 7 反射波法的野外工作方法 7.1 浅层反射波法的简单连续观测系统 1．简单连续观测系统及其时距曲线特征。 沿测线布设 01、02、03 等激发点。01 点激发时，在 01，02 地段接收，可 观测 A1R1 地段的反射；02 点激发，接收段仍是 01，02 地段，可观测到 A2R1 地段的反射波。然后移动排列到 O2O3 地段观测，分别在 02、03 点激发，可勘 探 A2R2 和 A3R2 段界面。依此沿测线连续地激发和接收，直至测线观测结束， 这种观测方式称连续观测系统。由于在排列两端分别激发，所以该观测系统又称 双边激发观测系统。此种观测系统仅对地下反射界面段一次采样，故称它是单次 覆盖观测系统。 图中 O1、O2 点互为接收点和震源点，所以它们是具有时间等值性的互换 点。我们可以用虚震源法求得界面。 O1 O2 O3 R1 O1* O2* R2 O5 A4 A3 A2 A1 O4 A5 R4 O5* R3 O4* O3* 图 3 简单连续观测系统 浅层反射波法的激发与接收的程序同折射波法。 7.2 多次覆盖观测系统 多次覆盖观测系统分为双边放炮（包括中间放炮）和单边放炮两种形式。一 般来说，采用下倾方向单边放炮的观测系统进行工作为好。 对多次覆盖观测系统的主要要求是：必须使所研究界面长度范围内的全部反 射点（或反射段），都能得到相同次数的覆盖。但每放一炮所能研究的界面长度 有限，因此设计观测系统时首先需要沿测线等间隔地布置炮点位置，依次激发， - 17 - 浅层地震实验实习指导书 并在相应的接收段上进行记录。炮点间隔 d 上 v上 s• N • 上x 或每次放炮后移动道数 2n d s• N 上 关系式确定， 其中 N 表示地震仪器记录道数，n 表示叠加次数， 上x 上x 2n 表示道间距，s 是一个系数，单边放炮为 1，双边放炮为 2。 21 17 13 9 5 1 O1 1O2 O3 O4 O5 O6 O7 炮点 检波点 图 4 六次覆盖观测系统综合平面图 现以单边放炮 24 道接收的六次覆盖观测系统为例。由上式可得 v=2，即每 次放炮后炮点和接收点朝一方向移动两道，在相邻两炮放炮时共中心点道集的道 号相差为 4 道。 - 18 - 浅层地震实验实习指导书 8 地震资料的处理理和解释 浅层地震资料的整理和解释主要包括：（1） 原始记录的检查整理与校正； （2）绘制时距曲线，或计算频散曲线；（3）速度测定与速度资料的综合分析； （4）地震资料解释，绘制地震剖面图与地震地质剖面图。 由地震剖面图和速度综合资料，可以推断介质的物理性质、速度的分布和地 震层位的情况。进而做出解释和绘制出地震地质剖面图。 8.1 原始记录的检查 为保证资料解释工作建立在可靠的基础上，要对原始记录进行严格的检查和 评定，并进行必要的校正。 对于浅层折射波法的原始记录，要注意辨别由记录绘制的设计距曲线，是否 皆由波的初至组成，以免造成解释误差。对于原始记录波的缺失段，应该用续至 相位段与之相平行的特点，予以补足。另外，要注意应用浅层界面折射波深界面 折射初至段的交叉点位置。由于浅层地震方法排列较短，接收与激发在同一平面 上，地形校正可以省略。在绘制时距曲线时，遇到的一些与规律性不符的印迹， 是干扰或界面局部起伏的影响，应予以区别或消除。对比有效波，追踪地震层， 在一组地震记录上辨认出各层有效波，选出标准层，对比追踪时以同一相位为标 准。 8.2 绘制时距曲线或提取频散曲线 根据检查合格的原始记录，可以绘出时距曲线图。面波处理时用软件进行频 率滤波，切除直达波折射波等干扰等处理工作。 时距曲线的获得，通过软件读取地震记录，在屏幕上读取初至时间或追踪反 射波曲线，形成文件，并可以打印。 8.3 速度测定 （一）用折射波时距曲线求水平界面的速度 地下为水平折射界面时，可直接由折射波时距曲线斜率的倒数，求得各相应 折射界面的速度。 地下为倾斜折射界面时，折射波时距曲线斜率的倒数不能直接给出真实的界 - 19 - 浅层地震实验实习指导书 面速度，必须利用相遇时距曲线的两支时距曲线的斜率求得。 具体计算速度跟深度过程如下： 1 利用直达波求 V1： V1 上 (上x/ 上t)1 2 利用折射波求 V2 ： V2 上 (上x/ 上t)2 t 3 利用 V1 、 V2 、 0 （交叉时）求 h1 ； h1 上 t0V1V2 2 V22 上 V12 4 若 O1 、 O2 两点所求 V1 、 V2 不等，表明速度场存在横向变化或界面非水平，此 时可将速度求平均置于中点 M。 V2 上 2V上* V上* V上* 上 V上* 这种方法测量深度较小，分层较粗，且必须存在折射界面，遇多层界面时， 可参考教科书有关章节。 （二）利用反射波测量估计速度 1．x2t2 法求速度 对于水平层状介质，反射波时距曲线方程为： x2 t 上t 上 2 V上 2 2 0 将 x 上 t 平面变换到 x2 上 t2 平面，则该方程为一直线方程，其斜率为 V上上2 ，截 t2 距时为 0 ，埋深 h 上 V上 t0 / 2 。 2． t 上 上t 法 根据正常时差近似公式： 上t 上 x2 2t0V 2 上 V上 x 2t0上t 因此，只要根据时距曲线上的 t 和 t0 时间，便可求 V。 V上 1 n 上 ni 上1 xi 2t0 (ti 上 t0 ) - 20 - 浅层地震实验实习指导书 8.4 地震折射波法资料的解释 （一）to、差数时距曲线法绘制折射界面 当界面起伏或弯曲时，需利用差数时距曲线法求界面速度，用 to 法求各测 点下方折射界面的法线深度。应用此方法要求折射面的曲率半径比其埋深要大得 多，波沿折射面滑行时没有穿透现象，并已知界面以上介质中的波速。 （1）求 t0(x)曲线 由于 t0=t1-(T-t2)=t1-t 可用软件在时距曲线 S2 上量出t 线段的长度，然后再从 S1 曲线上向下量取 t 值，即可确定出对应 S 点的 t0 值。对其它点同样可求出 t0 值，连接这些点， 得 t0(x)曲线。 （2）求差数时距曲线(x） 在 t0、v1 已知情况下，作差数时距曲线(x），由于 (x）=t1+(T-t2)=t1+t 对于 S 点，只要在 S1 曲线上向上量取t 值，则得该点的值，同理求取其它 测点的值，连接这些点，得(x)曲线。(x)曲线是一条斜直线。 当折射界面倾角不大时，（<150），这时界面速度为： V2 上 2 上x 上上 由此式可见，折射层波速是由差数时距曲线的斜率决定的。因此，可以利用 差数时距曲线斜率的变化，划分出沿测线各排列下方的折射层岩性的变化。 （3）折射界面的绘制 在 v1 为已知的条件下，t0 差数时距曲线法绘制折射面时，先根据 t0(x)曲线 确定任意接收点 S 的 t0 值，再根据(x)曲线计算出 v2 值，再将 t0 和 v1 代入 h上 t0V1 2cos(i ) 上 k 上t0 ，其中 k 上 V1 2cos(i ) 上 V1V2 2 V12 上 V22 式求出界面深度 h。然后以 h 为半径、S 为圆心作孤，圆弧轨迹的切面就是 折射面的可能位置。同样地，由其他若干接收点作相应的圆弧，则各弧的包络就 是所求的折射面 R。 - 21 - 浅层地震实验实习指导书 8.5 地震反射波法资料解释 1．反射界面的绘制 （1）t0 法 t t t02 t01 o2 o1 x v1 A B v2 图5 适用于绘制连续的反射界面。如图 5 所示，分别在 01 和 02 激发时得到的反 射波时距曲线。在激发点 01 与 02 处接收到的反射波旅行时间分别为 t01 与 t02。 在覆盖层波速 v 均匀的情况下，可以用 01、02 为圆心，分别以 h1=1/2*vt01，和 h2=1/2*vt02 为半径画圆弧。两圆弧的公共切线即为反射面 R 的位置。反射面的 长度应以切点 A、B 为限。 用交点法和 t0 法绘制反射面具有简便、快速等优点;并在反射面平缓、介质 波速变化不大的情况下，能满足精度要求。 （2）交点法 可适用于绘制连续或不连续的反射面。根据反射面正好是虚震源 0*和真震 源 0 的对称面这一特点，只需作出虚震源 O*就能确定出反射面的位置。 因为地震波从震源 0 到检波点 S 的射线总长度等于虚震源 0*到 S 点的长度， 因此如图 6 所示，在测线上取三个检波点 S1、0 和 S2。反射波到达各点时间为 t1、t0 和 t2。设波的传播速度为 v, 则分别以 S1、0、S2 为圆心，以 r1=vt1、 r0=vt0、r2=vt2 为半径作圆弧，其交点即为虚震源 0*的位置。实际上，有时因为 速度 v 值取的不准或时间值有误差，三个圆弧不能相交于一点，而形成了一个误 差三角形，这时可取三角形的中点作为虚震源。求出 0*后，作 00*的中垂线，它 就是反射面的位置。每条时距曲线所绘的反射面长度，应以虚震源至时距曲线两 - 22 - 浅层地震实验实习指导书 端点的 O*S1，、O*S2 线与 00*的中垂线的交点为限，即图中的 AB 线段。 t s1 S2 x O 1 A B v2 O* 图6 8.6 面波资料解释 利用频散曲线解释， “之”字型异常对应地下弹性介质的分界面。 如果将 VR 上 H 曲线转化为 VRi 上 H 曲线，解释结果更加直观。 如果速度曲线上读取的 n-1 层平均速度随深度递增时，则 n-1 层至 n 层之间 的面波层速度计算公式为： VRi,n 上 (VR,n H n 上 VR,n上1H n上1) /(H n 上 H n上1) 如果速度曲线上读取的 n-1 层平均速度随深度递减时，则 n-1 层至 n 层之间 的面波层速度计算公式为： VRi,n 上 (H n 上 H n上1) /(H n /VR,nH n 上 H n上1 /VR,n上1H n上1) 岩土工程勘查中，常用面波速度进行地质分层，对建筑场地进行地基评价。 - 23 - 浅层地震实验实习指导书 9 实习报告的编写 一、绪言 简要说明本次教学实习的目的，任务，工作范围，工区概况，实习过程，完 成情况，主要收获。 二、工区地质及地球物理概况 三、所实习的方法、技术及其选择依据 四、资料的整理和解释成果 附图： 1．工区位置图； 2．观测系统图； 3．折射波时距曲线图及深度剖面（包括必要的数据表） ； 4．反射波时距曲线图及深度剖面（包括必要的数据表） ； 五、结束语 实习体会、存在问题、建议、其他。 - 24 - 浅层地震实验实习指导书 附录 1：采集系统简介 （一）地震勘探仪器设备的功能 1. 地震仪 图 1 Geode 地震仪 Geode 是一个道数为 3、6、8、12、16 或 24 道的地震数据采集站，中央记 录系统可以由一个便携式计算机或一个 Strata Visor NZ 型地震仪来完成。 Geode 地震数据采集站采用了 Crystal Semiconductor sigma –deltaA/D 转换器 和 Geometrics 专利的过采样技术，实现了 24 位 A/D 转换的精度，其畸变小，频 带范围宽，体积小，重量轻（3.6kg），低温性能好（-30℃~ -70℃） 。可靠性和稳 定性好，厂家承诺对其进行三年的保修。Geode 地震采集系统可以根据用户的要 求在野外部署成多线多道的观测系统。内置软件排列滚动功能，实时噪音监测显 示，检波器和大线性能检测，并培植了多种数据采集、显示、打印、滤波、存储、 测试、数据处理和分析软件。 2. 电缆线 电缆线用于连接笔记本电脑，勘探地震仪、检波器、震源发生锤、震源钢板、 蓄电池、等仪器设备。 3. 检波器 检波器是安置在地面、水中或井下以拾取大地的地震探测器或接收器。它的 实质是将机械振动转换为电压信号的一种传感器。 4.仪器连接流程 仪器设备：地震仪（GEODE） ，检波器，测线，电缆，直流电源，重锤，铁板， 触发信号线，锤击延长线，Y 型线，输入输出线，转换器，计算机。 - 25 - 浅层地震实验实习指导书 图 2. 地震仪的链接接口图 线路连接包括电源线和信号线连接。检波器与电缆上的接口分别相连，电缆 通过 Y 型线连接地震仪，当采集道数为 12 道时连接 Y 型线的一端，当采集道数 为 24 道时连接 Y 型线的两端。触发线一端连接重锤，另一端连接地震仪，输入 输出线一端接地震仪的 out 接口，另一端通过转化器接计算机，地震仪接蓄电池 接口连接 12V 蓄电池。 （二）地震软件的应用 乔美特利 Strata Visor NZXP/Geode 地震仪采集控制软件操作方法： 软件图标如下图所示： （1） 软件启动： 进入软件注册界面，点击“cancel”取消即可，然后在接下来的界面下点击 “ok”即可进入。 - 26 - 浅层地震实验实习指导书 图3 若外界地震仪电缆检波器等连接无误则软件将会顺利打开，若外部仪器没有 连接好，则会出现下图所示的界面，此时需要认真检查仪器连接情况然后点击 “RETRY”运行。需要注意的是，每重启一起软件，地震仪需要重新启动一次。 （2）参数设置： 进入主界面后显示软件工具栏： - 27 - 浅层地震实验实习指导书 图4 1） 在“Survey”中新建工作区域： 图 5 工区参数设置界面 2）在“2Geom”中下拉选项中设置观测系统参数，包括道间距、偏移距、勘探 方法（反射、折射） 图 6 观测系统参数图 3）Survey Mode （探测模式） - 28 - 浅层地震实验实习指导书 图 7 探测模式选择界面 4）设置道间距：单位为“米” 图 8 道间距参数设置界面 5）设置观测系统其他参数： 图 9 观测系统的设置界面 - 29 - 浅层地震实验实习指导书 6）在 4Acquisition 中设置采样率、道长 图 10 接收参数设置界面 7）在 5File 下拉菜单中设置文件参数 图 11 文件参数设置界面 8）设置文件存储路径及激发次数 - 30 - 浅层地震实验实习指导书 图 12 存储路径的设置界面 9）读盘，用于查看已经采集的数据 图 13 文件读取界面 10）“Display“中设置工作窗（噪音检测、地震记录）显示的相关参数 图 14 - 31 -