淺層地震折射波法在鐵路勘察中的應(yīng)用

■李想 李貴棟

（河北省地球物理勘查院 河北 廊坊065000）

淺層地震折射波法在鐵路勘察中的應(yīng)用

■李想 李貴棟

（河北省地球物理勘查院 河北 廊坊065000）

地震折射波法由于其在使用過程中能夠準(zhǔn)確、快速的確定折射界面的速度，所以在工程地質(zhì)的勘查過程中被經(jīng)常使用。本文著重闡述了在鐵路建設(shè)過程中地震折射波法的應(yīng)用，在建設(shè)鐵路的過程中，采用淺層地震折射波法對周圍的地質(zhì)情況進(jìn)行勘查，查找土石分界的地方，然后對其進(jìn)行相應(yīng)的解釋，根據(jù)勘查結(jié)果，對鐵路建設(shè)過程中可能遇到的斷層以及土方塌陷等等情況進(jìn)行了討論。

折射波法表層剝?nèi)シㄨF路淺層地震勘探

0 引言

淺層地震勘探在勘探過程中能夠比較清楚地對一百米以內(nèi)的工程地址問題進(jìn)行勘探，這種勘探方法相對于其他方法具有更高的精度以及效率，因此，近年來被廣泛的運(yùn)用于工程地質(zhì)勘探中。在進(jìn)行勘探的過程中，千層地震折射波法能夠準(zhǔn)確的提供所勘探地質(zhì)的構(gòu)造剖面圖，同時(shí)可以提供地層位置平面等值線圖等等。在對地質(zhì)進(jìn)行勘察時(shí)，常常用淺層地震波法對地質(zhì)中存在的以下問題進(jìn)行勘查，分別是對地質(zhì)進(jìn)行圍巖分類、用來確定地質(zhì)覆蓋層的厚度、評價(jià)巖體的質(zhì)量等等。本文以修建鐵路為例，闡述了用淺層地震折射波法對項(xiàng)目建設(shè)過程中的地質(zhì)情況進(jìn)行了分析研究。

1 工作原理

1.1 折射波工作原理

所謂的淺層折射波法指的是在地面由人工激發(fā)的地震波，如果上層的介質(zhì)中地震波的傳播速度小于上層的介質(zhì)中的地震波的傳播速度，同時(shí)當(dāng)?shù)卣鸩ǖ娜肷浣菨M足臨界角的情況時(shí)，地震波就會(huì)在介質(zhì)中進(jìn)行傳播，傳播方向是沿著速度界面進(jìn)行傳播的。根據(jù)其在介質(zhì)中的傳播速度的不同，通過運(yùn)用精密的測試間的儀器檢測器到達(dá)的時(shí)間，由此，來對地下介質(zhì)進(jìn)行分析研究，獲得其分布特征。

1.2 表層剝?nèi)シㄔ?/p>

假設(shè)折射波在進(jìn)行相遇的時(shí)候相互之間的距離分別記為S1和S2，對應(yīng)點(diǎn)X的折射波的旅行時(shí)間記作TA(X)和TB(X)，那么當(dāng)TAB為互換時(shí)，對應(yīng)的延時(shí)D(X)則可以用如下的公式進(jìn)行計(jì)算：

假如在這個(gè)過程中，我們假設(shè)覆蓋層的速度以及基巖層的速度分別為V1和V2，那么折射界面的深度H(X)可以采用以下公式進(jìn)行計(jì)算：

2 應(yīng)用實(shí)例

2.1 工作區(qū)淺層地震地質(zhì)條件

經(jīng)過調(diào)查，我們發(fā)現(xiàn)該工程中地質(zhì)中的基巖主要是由于砂巖以及第四系組成，覆蓋層的厚度比較均勻，橫向變化并不明顯，基巖的埋置深度一般是在十米到三十米之間。這種情況就使得地震波在進(jìn)行傳播的過程中提供了一個(gè)良好的速度分界面，同時(shí)，基巖的速度會(huì)大于上層分界面的速度。這就使得在地震波傳播的過程中，能夠形成較為明顯的折射，這就為淺層地震波的勘探提供的基礎(chǔ)。

2.2 野外工作方法

在野外進(jìn)行測量時(shí)采用的是淺層的高分辨率地震儀，經(jīng)過測算，沿著隧道以及鐵路布置四個(gè)淺層地震折射地震儀單排的長度大概在一百一十五米，接受道二十四米長，偏移的距離大概是五米，道間距是五米，激發(fā)的方法采用錘基震源的方法。記錄間隔大概是一千零二十四米，并采用雙重相遇時(shí)距曲線觀測系統(tǒng)，每排列設(shè)置5炮，遠(yuǎn)炮偏移距視盲區(qū)大小而定。

2.3 資料解釋

資料進(jìn)行處理時(shí)都有一個(gè)固定的流程，首選是初至?xí)r間的拾取，繪制時(shí)距曲線，然后對地震進(jìn)行地震解釋和高程輸入，接著應(yīng)該繪制折射面，最后進(jìn)行地質(zhì)解釋以及剖面結(jié)構(gòu)的輸出。在進(jìn)行初至?xí)r間的拾取過程中，應(yīng)該時(shí)刻注意折射波的識(shí)別以及對比，在進(jìn)行折射波的識(shí)別和對比時(shí)應(yīng)該遵循以下原則：首先是，每個(gè)記錄道記錄的波形、振幅以及震動(dòng)延續(xù)度之間的相似特征。其次，注意相位的一致性以及同向軸的延續(xù)長度。最后，再利用追逐炮對同向軸進(jìn)行記錄時(shí)應(yīng)該特別注意其平行性的特征。在繪制完時(shí)距曲線的的圖像以后，應(yīng)該依照時(shí)間的互換性、結(jié)局的時(shí)間相等性等等原則對圖像進(jìn)行檢查，必要時(shí)對其進(jìn)行相應(yīng)的修改。根據(jù)時(shí)距曲線的特征采用三層地球物理模型進(jìn)行解釋，首先在對覆蓋層進(jìn)行解釋時(shí)應(yīng)該根據(jù)其波速運(yùn)用單支時(shí)距曲線的直達(dá)波段斜率的期望值進(jìn)行計(jì)算，然后，對風(fēng)化層進(jìn)行解釋時(shí)可以采用時(shí)距曲線中基巖與上覆蓋層的斜率的期望值進(jìn)行計(jì)算，最后，在進(jìn)行基巖的解釋時(shí)可以采用剝皮線和差數(shù)時(shí)距曲線來求取界面速度，基巖界面深度采用表層剝?nèi)シㄇ笕　?/p>

2.4 成果分析

經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，因?yàn)闃?gòu)造破碎帶中的物質(zhì)是膠結(jié)的比較松散，波的傳播速度也比較低，所以地質(zhì)上的破碎帶一般都是地震帶上的傳播速度比較低的位置。由于傳播的速度比較低，所以會(huì)產(chǎn)生時(shí)間上的誤差，頻率也會(huì)比原來低，能量也會(huì)減少。因此，可以依據(jù)記錄上的折射波的能量大小以及頻率變化的情況對斷裂破碎帶的位置進(jìn)行推測以及判斷。

3 結(jié)論

通過本文的案例證明采用淺層的地震折射波法對工程施工過程中進(jìn)行地質(zhì)勘探的工作是可行的，采用淺層地震折射波法，能夠得到低速層的速度以及厚度，基巖界面的埋置深度，根據(jù)原有的地質(zhì)資料，可以對施工過程中的地質(zhì)狀況進(jìn)行隨時(shí)的了解，避免一些危險(xiǎn)事件的發(fā)生，降低工程建設(shè)的風(fēng)險(xiǎn)。在進(jìn)行初至讀取的過程中應(yīng)該特別注意初至?xí)r間的正確性，因?yàn)槠湔_性直接關(guān)系到資料的解釋精度，所以，在進(jìn)行讀取的時(shí)候盡量的做到精確，不論是讀取的時(shí)間還是精度。一般情況下，一個(gè)工區(qū)的初至?xí)r間的讀取應(yīng)該由同一個(gè)人完成，這樣才能最大程度的避免人為的誤差。同時(shí)，在實(shí)際的應(yīng)用過程中，應(yīng)該對其地質(zhì)情況進(jìn)行充分的了解，并且根據(jù)勘查的目的選取合適的參數(shù)以及方法，同時(shí)盡可能采用其他物探方法進(jìn)行聯(lián)合解釋，使其能夠做到相互印證，這樣才能不斷的提高解釋的精度以及其可靠性。

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F407.1[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-12-210-1