探究地震反射波法在工程地質(zhì)勘察中的應(yīng)用

■王磊 董麒麟

（重慶市地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局208水文地質(zhì)工程地質(zhì)隊(duì) 重慶400700）

探究地震反射波法在工程地質(zhì)勘察中的應(yīng)用

■王磊 董麒麟

（重慶市地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局208水文地質(zhì)工程地質(zhì)隊(duì) 重慶400700）

地震反射波法簡(jiǎn)單、便捷，因此，在工程地質(zhì)勘察中得到廣泛的應(yīng)用，也發(fā)揮著作用。基于此，本文結(jié)合多年來(lái)的工作經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合具體實(shí)例，對(duì)地震反射波法在工程地質(zhì)勘察中的應(yīng)用進(jìn)行了研究。

地震反射波法工程地質(zhì)勘察運(yùn)用

0　前言

在工程建設(shè)前，要對(duì)地質(zhì)情況進(jìn)行勘察。而在工程勘察中，地震反射波法起到了重要作用。因?yàn)樗哂匈M(fèi)用低，操作簡(jiǎn)便的優(yōu)勢(shì)，因此在地質(zhì)勘察中占了重要份額。

1　地震反射波法的工作機(jī)制

地震反射波法的工作機(jī)制主要建立在地震波在傳播過(guò)程中觸及到不同類型的媒介巖土層時(shí)，會(huì)反射局部能量的特點(diǎn)。通常情況下，地震波在地下傳播中，一旦碰到地層分界以及斷層等出現(xiàn)波阻抗變更的界面情況下，都會(huì)出現(xiàn)反射波，通過(guò)地面的接收設(shè)備接受來(lái)自不同界面的反射波，經(jīng)過(guò)嚴(yán)格詳細(xì)的研究后，核算出地震時(shí)間剖面。同時(shí)將其和之前的工程地質(zhì)信息進(jìn)行比較，研究反射波場(chǎng)的特點(diǎn)，那么就可以具體明確地表之下巖土層的分層結(jié)構(gòu)以及相關(guān)的內(nèi)容，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)勘察地質(zhì)的目標(biāo)。

2　具體工程實(shí)例

本文以某大橋工程作為實(shí)例，該大橋主要由主橋以及引橋構(gòu)成，全長(zhǎng)為640m，主橋是2×180m的獨(dú)塔疊合梁式斜拉橋。該大橋工程區(qū)域空間非常廣闊，沒(méi)有一些可見(jiàn)的障礙物，因?yàn)槠涮烊凰詈軠\，同時(shí)受潮位變動(dòng)的影響非常大，所以無(wú)法科學(xué)的進(jìn)行較大面積的工程地質(zhì)鉆探。于是使用地震反射波法勘察工程區(qū)域內(nèi)的風(fēng)化巖面分布情況，預(yù)判出該區(qū)域內(nèi)有沒(méi)有出現(xiàn)斷層以及溶洞等相關(guān)地質(zhì)問(wèn)題的可能性。按照之前的對(duì)大橋周邊的地質(zhì)勘察信息表明，該地區(qū)的地層分布主要分為海相沉積層，陸相沉積層以及基巖等等相關(guān)的巖層分布情況。野外搜集數(shù)據(jù)會(huì)干擾到勘察結(jié)果的質(zhì)量以及精度，因此，在一個(gè)全新的工程地區(qū)進(jìn)行野外生產(chǎn)性數(shù)據(jù)搜集之前，必須要進(jìn)行一定數(shù)量的野外搜集試驗(yàn)，通常這些試驗(yàn)的主要方法涵蓋了：勘察方法試驗(yàn)，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)試驗(yàn)以及覆蓋次數(shù)試驗(yàn)等等相關(guān)的試驗(yàn)內(nèi)容。在剛開(kāi)始進(jìn)行探測(cè)試驗(yàn)過(guò)程中，使用的震源是激震船，接收裝置為12道水上漂浮檢波設(shè)備。因?yàn)檎鹪创陨淼募ぐl(fā)能量非常有限，很難直接的打破上面厚度較大的覆蓋層，導(dǎo)致探測(cè)信號(hào)的信噪比非常低，水上漂浮檢波設(shè)備也無(wú)法使用覆蓋檢測(cè)系統(tǒng)降低環(huán)境信號(hào)的噪音影響，讓淺水區(qū)的地震映像資料非常容易受到次數(shù)較多的反射干擾。所以在剛開(kāi)始探測(cè)試驗(yàn)中接收設(shè)備搜集相關(guān)的數(shù)據(jù)的真實(shí)度不是非常的科學(xué)。在通過(guò)反復(fù)的試驗(yàn)之后，于是在出現(xiàn)低潮的情況下，使用路上地震反射波法進(jìn)行探測(cè)，相關(guān)的設(shè)備還是使用SWS工程勘察以及工程檢測(cè)儀，接收設(shè)備使用磁電式檢波儀器，震源激發(fā)形式使用淺井爆竹法。按照工程現(xiàn)場(chǎng)具體的施工條件以及探測(cè)技術(shù)的水平，在大橋設(shè)置縱橫向測(cè)線，每邊3條，縱向測(cè)線處于大橋軸線以及兩邊大于25m的位置，橫向測(cè)線處于大橋主塔位置同大橋軸線相互垂直。地震反射波法檢測(cè)系統(tǒng)使用多次覆蓋技術(shù)，這種技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于能夠降低多次反射波所帶來(lái)的影響，提升地震記錄的信噪比。

3　地震反射波法在具體工程地質(zhì)的應(yīng)用

該大橋工程地震反射波法檢測(cè)系統(tǒng)使用12道接收。單邊引爆6次覆蓋，一般在引爆一個(gè)炮點(diǎn)之后，后面的炮點(diǎn)以及接收區(qū)域按照橫排以及縱列都依次向前移動(dòng)1個(gè)道間距離。從大橋的實(shí)際情況來(lái)分析，其具體的偏移距為20m，縱向測(cè)線上的炮點(diǎn)間距以及道間距都是5m。采樣時(shí)間每次間隔時(shí)間為0.3m/s，采樣的距離為4098。

4　勘察資料的研究和處理

4.1勘察資料的處理程序

該大橋工程采取的地震反射波法勘察的資料使用專業(yè)的陸上地震發(fā)射波數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行研究，其主要的程序涵蓋了預(yù)處理，剖面處理以及其他方面相關(guān)的處理程序。所謂的預(yù)處理主要工作就是完成記錄數(shù)據(jù)的歸納，以及頻譜研究，選取共偏移道集以及共中心點(diǎn)道集等相關(guān)方面的任務(wù)；而剖面處理主要是對(duì)共偏移道集的自動(dòng)校正，速度研究，小波道間相關(guān)去噪等有關(guān)方面的工作；最后是解釋處理，這其實(shí)就是對(duì)不同記錄數(shù)據(jù)的頻譜進(jìn)行詳細(xì)的比較和研究，比較縱和橫剖面交點(diǎn)道進(jìn)行校正，從鉆探信息中找出對(duì)監(jiān)測(cè)剖面的相關(guān)解釋內(nèi)容。

4.2地質(zhì)解釋以及資料處理

原始地震記錄數(shù)據(jù)在通過(guò)相關(guān)的技術(shù)處理之后，能夠獲取地震波反射時(shí)間的剖面圖，按照時(shí)間剖面圖的詳細(xì)情況可以從中反應(yīng)出反射波組特點(diǎn)，利用地區(qū)地質(zhì)的相關(guān)情況以及鉆孔資料可以明確不同的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，以及構(gòu)造的特點(diǎn)，其中通常都涵蓋了研究地震反射波組的特點(diǎn)，制作地質(zhì)解釋剖面圖以及相關(guān)的內(nèi)容。具體來(lái)看，首先是時(shí)間剖面的波組特點(diǎn)，在該大橋的位置覆蓋層，中等風(fēng)化巖層的分界區(qū)域，都可以構(gòu)成非常強(qiáng)的反射波組，發(fā)射波組的同組軸都是相互平行，同時(shí)保持連續(xù)性的狀態(tài)。通過(guò)對(duì)時(shí)間剖面的波組特以清晰的反應(yīng)出，在基巖面以下部分具有非常顯著的反射波組和相軸合并，波組間隔變化較快，反射錯(cuò)亂等等相關(guān)的變化，這就充分的表明基巖內(nèi)部的具體結(jié)構(gòu)。其次是制作地質(zhì)解釋剖面，按照地震反射波的時(shí)間剖面圖能夠明確反射界面的區(qū)域，然后同之前的鉆孔信息進(jìn)行詳細(xì)的比較，進(jìn)而明確反射波雙程過(guò)程中的有效波速，明確大橋測(cè)線上反射界面的深度。某測(cè)線地震反射波探測(cè)的地質(zhì)解釋剖再其次是數(shù)據(jù)信息處理，一般這都是通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)搜集的資料進(jìn)行影響，以及獲取地震相關(guān)的指標(biāo)參數(shù)，提升信噪比為主要目標(biāo)的整個(gè)處理過(guò)程和方法。其大體涵蓋了數(shù)字濾波速度研究以及校正疊加等等一些相關(guān)的內(nèi)容。利用不同功能的地震處理，充分的顯示出其是表明巖性和地下結(jié)構(gòu)等的參數(shù)據(jù)處理和地震剖面為目標(biāo)的，提升分辨率，科學(xué)反射信息以及加強(qiáng)信噪比，以此來(lái)更好的限制不同方面的影響，進(jìn)而取得對(duì)地質(zhì)解釋的水平疊加偏移的時(shí)間剖面，以及可以折射出地下地質(zhì)狀況信息。

4.3勘察結(jié)果的研究

從本次地震反射波勘察的結(jié)果以及之前的地質(zhì)鉆探信息進(jìn)行探測(cè)成果的全面研究，其中一般涵蓋了明確巖土分層以及裂隙構(gòu)造等相關(guān)的內(nèi)容。按照地震反射波勘察結(jié)果，以及大橋周邊的地質(zhì)鉆孔信息資料，可以根據(jù)波阻抗等物理指標(biāo)參數(shù)把該大橋區(qū)域內(nèi)的巖土層分成4層，從上到下以此劃分為表面覆蓋層，以及中等風(fēng)化巖層等相關(guān)的內(nèi)容。該次地震反射波探測(cè)中一共發(fā)掘了4個(gè)小斷層，以及裂隙等。利用同周邊的地質(zhì)鉆孔資料進(jìn)行比較分析可以反映出，地震反射波同相軸的變更一般都是由花崗巖不均勻風(fēng)化，以及中等風(fēng)化巖層中含有強(qiáng)風(fēng)化巖夾層而導(dǎo)致的。

5　結(jié)束語(yǔ)

隨著我國(guó)工程建設(shè)速度的不斷加快，對(duì)于工程地質(zhì)勘察工作技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)愈加苛刻，常規(guī)的勘察方式已經(jīng)無(wú)法滿足實(shí)踐生活工作的需求，在一些地質(zhì)復(fù)雜的山區(qū)，工程地質(zhì)勘察不但要充分的監(jiān)測(cè)施工現(xiàn)場(chǎng)的所有的地質(zhì)情況，同時(shí)還應(yīng)該觀察該地區(qū)有沒(méi)有出現(xiàn)斷層以及巖溶塌陷等對(duì)工程施工不利的情況。所以人們逐步開(kāi)始采取地震反射波法對(duì)工程地質(zhì)進(jìn)行勘察，目前被廣泛的運(yùn)用于很多地形地質(zhì)比較復(fù)雜的地區(qū)。該大橋工程地震反射波法勘察選取在低潮時(shí)，使用陸上地震反射波法，防止了淺水區(qū)地震映像多次反射的干擾，使用高能量爆炸震源，同時(shí)利用多次覆蓋疊加，獲取了清楚的地震反射波時(shí)間剖面圖。從之前的地質(zhì)鉆探信息表明了強(qiáng)風(fēng)化以及中等風(fēng)化巖面的分布情況，勘察的結(jié)果反映良好，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的目標(biāo)。

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U652.2[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-2-245-1