地震映像法不同偏移距在地下大管徑管線探測中的應(yīng)用

蔡偉濤

摘 要：隨著地下空間的快速開發(fā)利用，加之地下管線的不規(guī)范埋設(shè)及施工，導(dǎo)致地下管線挖爆事件層出不窮，嚴(yán)重影響人們的生活。利用地震映象法對(duì)地下大管徑管線進(jìn)行探測，采用不同偏移距進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果表明采用100Hz檢波器及偏移距0.5m時(shí)探測效果良好。

關(guān)鍵詞：地震映像;不同偏移距;大管徑管線

隨著地下空間的快速開發(fā)利用，加之地下管線的不規(guī)范埋設(shè)，施工年限不同，材質(zhì)不同，管理部門不同，導(dǎo)致地下管線挖爆事件層出不窮，如2015年至今，深圳地鐵施工僅在福田區(qū)就導(dǎo)致電纜、水管破壞150多次，嚴(yán)重影響人們的出行及生活水平，甚至帶來了災(zāi)難。因此要對(duì)地下管線精確定位，在施工前查明其位置，管線探測常見方法有，地震映像法，電磁感應(yīng)法，地質(zhì)雷達(dá)及高密度電法，本文在介紹地震映像法原理的基礎(chǔ)上通過對(duì)大管徑管線探測實(shí)際應(yīng)用，探討了應(yīng)用效果及注意事項(xiàng)。

1 地震映像法的基本原理

地震映像法是基于反射波法中的最佳偏移距技術(shù)發(fā)展起來的一種常用淺地層勘探方法。這種方法可以利用多種波作為有效波來進(jìn)行探測，也可以根據(jù)探測目的要求僅采用一種特定的波作為有效波。地震映象勘探是通過在地面人工激發(fā)地震波，地震波在地下介質(zhì)傳播過程中，遇到不同介質(zhì)的分界面時(shí)（即存在波阻抗差異界面），產(chǎn)生一定能量的反射波并返回地面，經(jīng)埋置在地面的檢波器接收后輸入地震儀，通過地震儀進(jìn)行信號(hào)放大和采樣后將波形數(shù)據(jù)記錄儲(chǔ)存。通過計(jì)算機(jī)和人工對(duì)接收到的地震波的時(shí)間、相位和振幅等信息進(jìn)行處理和分析，計(jì)算地下異常段介質(zhì)波的速度和埋深，以確定地下異常段的形態(tài)和位置。在這種方法中，通過不斷改變偏移距來達(dá)到最佳效果。在最佳偏移距處接收到的有效波具有較好的信噪比和分辨率，能夠反映出地質(zhì)體沿垂直方向和水平方向的變化情況。[1-4]

2 測區(qū)地球物理特征

測區(qū)為第四系覆蓋土層，經(jīng)對(duì)前期對(duì)現(xiàn)場踏勘并查閱有關(guān)資料，指定探測的地下管線為原水管線，其材質(zhì)為鋼管，直徑18m，埋深約10m左右。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)及收集物性參數(shù)資料進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)，物性特征參數(shù)見下表。由下表知，探測的原水管線為金屬材質(zhì)，無論從波速、密度與其周圍土層相比，都存在著明顯的差異，給水管線與圍巖之間明顯存在波阻抗差，滿足地震映像法勘探條件，物探工作可以開展。

3 數(shù)據(jù)采集與分析

3.1 數(shù)據(jù)采集

根據(jù)《城市工程地球物理探測規(guī)范》CJJ7-2007中第6條，結(jié)合《城市地下管線探測技術(shù)規(guī)程》CJJ61-2003附錄C中規(guī)定，按照已布設(shè)好的測線及現(xiàn)場條件，選擇相應(yīng)的檢波器和設(shè)置技術(shù)參數(shù)，本次測線采用剖面法進(jìn)行。具體工作流程如下：

（1）通過試驗(yàn)選擇最佳頻率的檢波器，確定參數(shù)、地震波在地層中的傳播速度等;當(dāng)探測條件復(fù)雜時(shí)選擇兩種或兩種以上不同頻率的檢波器;

（2）選擇合適的時(shí)間窗口和采樣間隔，并在數(shù)據(jù)采集過程中根據(jù)干擾情況及圖像效果及時(shí)調(diào)整工作參數(shù);

（3）分析試驗(yàn)剖面上各種地震波的傳播規(guī)律，確定能夠最好地反映探測目標(biāo)的偏移距;

（4）開始數(shù)據(jù)采集時(shí)如遇到干擾波或處在異常點(diǎn)位置，在記錄中予以標(biāo)注，重點(diǎn)異常區(qū)應(yīng)重復(fù)觀測，重復(fù)性較差時(shí)，查明原因，并做相應(yīng)的記錄;

（5）對(duì)地震映像資料進(jìn)行初步編輯，編輯內(nèi)容包括測線號(hào)、里程樁號(hào)、剖面深度等;

（6）檢查觀測的圖像應(yīng)與原始觀測圖像的形態(tài)、位置基本一致。

按照已布設(shè)好的測線及現(xiàn)場條件選擇相應(yīng)的檢波器和設(shè)置技術(shù)參數(shù)，本次測線采用剖面法進(jìn)行。本次地震映像探測采用38Hz、100Hz的檢波器，現(xiàn)場探測時(shí)，為了最大限度的提高探測分分辨率，本次探測道間距均為0.1m，偏移距分別采用05m、10m、1.5m。記錄點(diǎn)為敲擊點(diǎn)與檢測波器的中心。

3.2 地震映像剖面圖對(duì)比分析

上圖為不同偏移距及不同檢波器探測效果圖，其中紅色箭頭處為大管徑管線的頂部，在道號(hào)12的正下方，近視為一開口向下的拋物線，隨著偏移距的增大，拋物線越不明顯，即無法判斷管線的頂部位置，當(dāng)檢波器100Hz偏移距0.5m時(shí)，拋物線最清晰。

4 結(jié)論

（1）通過對(duì)地震映像資料整理和分析，我們在拋物線最清晰的位置進(jìn)行鉆孔驗(yàn)證，即在道號(hào)12的位置處觸探到了該管線，其深度為8.3m，解決了大直徑管線在埋深較大時(shí)的探測難度。結(jié)果表明地震映像法在大管徑管線探測中可行。

（2）在相同檢測器不同偏移距進(jìn)行比對(duì)分析，偏移距越小，反應(yīng)越明顯，說明地下管線在8.0m左右（后經(jīng)鉆孔驗(yàn)證為83m），直徑1.8m的深大管線時(shí)，采用相同的檢波器，偏移距0.5m時(shí)，采集的數(shù)據(jù)效果較為明顯，更有利于對(duì)曲線圖進(jìn)行分析解釋。

（3）在不同檢測器相同偏移距進(jìn)行比對(duì)分析8.0m左右，（后經(jīng)鉆孔驗(yàn)證為8.3m）直徑1.80m的深大管線，主頻為100Hz的檢波器較38Hz檢波器的異常反應(yīng)明顯，且多次反射波越明顯。使用相同的偏移距，主頻為100Hz的檢波器采集的數(shù)據(jù)效果較為明顯更有利于對(duì)曲線圖進(jìn)行分析。

（4）通過這次的工作，發(fā)現(xiàn)地震映像法施工時(shí)應(yīng)注意一些問題：對(duì)場地的要求比較高，要求較平坦;震源要求比較穩(wěn)定;偏移距和檢波器的選取與使用需要經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)測試。以求最佳效果。

參考文獻(xiàn)：

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