近地表隱伏斷層地震波場(chǎng)響應(yīng)特征與初至波成像應(yīng)用研究

孫茂銳，丁 昕，石 川，李 星，陳 超，劉 路

（1.安徽省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司，安徽合肥 230088；2.交通運(yùn)輸部公路交通節(jié)能與環(huán)保技術(shù)及裝備研發(fā)中心，安徽合肥 230088）

0 引言

工程勘察需了解第四紀(jì)覆蓋層厚度、下伏基巖面埋深及其起伏形態(tài)、各巖土層的分布特征，同時(shí)查明隱伏構(gòu)造、巖溶及地層起伏等不良地質(zhì)的位置、特征（趙成斌等，2007；葛雙成等，2008；董愛麗，2013；張瑩等，2015；喻岳鈺等，2016）。傳統(tǒng)的覆蓋層深度、隱蔽不良地質(zhì)的勘察以鉆探為主，但鉆探存在工期長(zhǎng)、成本高及探測(cè)點(diǎn)距較大等問(wèn)題，而充分利用工程物探手段可在以上領(lǐng)域取得較好的勘察效果（石明生和張永雨，2005；孫茂銳和羅術(shù)，2013；林承灝等，2017；劉道涵等，2022；陽(yáng)映等，2023）。

在近地表隱伏斷層探查與覆蓋層厚度調(diào)查領(lǐng)域，常用的有電法與地震波法兩大類（葛雙成等，2008；江玉樂(lè)，2008；杜良等，2012；曹江濤，2014；袁桂琴等，2015；李嘉瑞等，2022；劉偉等，2023）。電法類勘探的物性前提是探測(cè)目標(biāo)體與周圍介質(zhì)存在顯著電性差異（蔡晶晶等，2011；張耀平等，2011；閆清華等，2021；郭偉立等，2023），往往淺部斷層破碎帶區(qū)域內(nèi)的斷層泥受含水率的影響，與覆蓋層間電性差異較小。斷層切割巖體與圍巖形成顯著波阻抗差異且覆蓋層與基巖間也存在顯著波阻抗差異（張賡等，2011），可使用地震波法對(duì)近地表淺層斷層破碎帶與覆蓋層厚度進(jìn)行探測(cè)（王愛國(guó)等，2006；何正勤等，2007；吳子泉等，2007；劉心路等，2019；王保利等，2022）。其中，淺部斷層的探查常用反射地震法，主要用于活斷層與地裂縫探測(cè)（韓連生等，2012；馬董偉，2019），但該方法小到時(shí)區(qū)域存在反射波與直達(dá)波的混疊，導(dǎo)致淺層存在勘探盲區(qū)。地震初至波包含直達(dá)波、折射波，攜帶介質(zhì)信息豐富，可較好地應(yīng)用于淺表層斷層探查領(lǐng)域（李萬(wàn)倫等，2018；李小偉等，2018；陳淼等，2022）。相較于傳統(tǒng)的地震折射將地下介質(zhì)劃分為單獨(dú)速度的離散層狀結(jié)構(gòu)，初至波層析成像（又稱為折射層析成像，SRT）通過(guò)網(wǎng)格剖分、射線追蹤，可較好地識(shí)別地下介質(zhì)縱橫向梯度變化情況（劉四新等，2018；馬婷等，2019）。

在采集淺層地震折射現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)時(shí)，可根據(jù)原始的波形記錄直觀地觀察地下介質(zhì)波速快慢差異及橫向突變情況，現(xiàn)階段工程應(yīng)用中主要利用追逐相遇觀測(cè)系統(tǒng)和t0時(shí)差法解釋地下介質(zhì)速度差異（劉國(guó)慶等，2008；趙祥等，2021），而鮮有對(duì)工程勘察領(lǐng)域淺層地質(zhì)結(jié)構(gòu)的地震初至波場(chǎng)的轉(zhuǎn)化與傳播的系統(tǒng)研究。根據(jù)初至波的波場(chǎng)變化特征，可在現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)指導(dǎo)物探測(cè)線的動(dòng)態(tài)調(diào)整。地球物理場(chǎng)數(shù)值模擬是針對(duì)目標(biāo)地質(zhì)異常體的地球物理響應(yīng)特征進(jìn)行研究，基于變密度交錯(cuò)網(wǎng)格有限差分法可較好地解決吸收邊界、介質(zhì)突變等問(wèn)題（李世中等，2018；聞星宇等，2021），被廣泛應(yīng)用于地震波場(chǎng)數(shù)值模擬與勘探研究領(lǐng)域。

基于此，本次研究建立薄覆蓋層下陡立正、逆斷層模型，震源點(diǎn)位于接收測(cè)線內(nèi)部的觀測(cè)系統(tǒng)，研究震源于地表激發(fā)的斷層初至波場(chǎng)傳播特征與地震記錄動(dòng)力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)變化情況，提出一種檢波器接收排列內(nèi)多點(diǎn)放炮觀測(cè)系統(tǒng)，將其應(yīng)用于工程實(shí)測(cè)，并分析斷層在地震記錄初至波中的波形特征與層析成像反演結(jié)果的可靠性。

1 基本原理

地震走時(shí)層析成像是求解模型網(wǎng)格點(diǎn)慢度的過(guò)程（張建中等，2003），通過(guò)計(jì)算模型網(wǎng)格內(nèi)地震波射線傳播路徑對(duì)測(cè)區(qū)介質(zhì)波速進(jìn)行反演，地震射線旅行時(shí)間t可用下式表示：

其中，v(x，y)是模型的速度，單位m/s，則對(duì)應(yīng)的s(x，y)為慢度，單位s/m，l為地震波的旅行路徑，單位m。將上式（1）演化為計(jì)算機(jī)可以計(jì)算的離散化模型，即為：

其中，i= 1，2，3，……，n，i為射線，n為射線總條數(shù)；j= 1，2，…，m，j為離散后的網(wǎng)格，m為總離散點(diǎn)數(shù)；Ti為第i條射線的旅行時(shí)，當(dāng)m→∞時(shí)，可認(rèn)為每個(gè)離散點(diǎn)上的慢度值為一固定常數(shù)。此時(shí)將上式（2）改寫為線性方程組形式：

因地震波旅行曲線的特性，上述矩陣必然是一個(gè)大型稀疏矩陣，在求解稀疏矩陣前應(yīng)給網(wǎng)格離散點(diǎn)中慢度S 賦初值，然后利用最小二乘法求解上述矩陣的最優(yōu)解，直到計(jì)算殘差滿足計(jì)算精度要求，此時(shí)求解得到的S1，S2，…，Sm分布在測(cè)區(qū)反演網(wǎng)格中，可通過(guò)計(jì)算反應(yīng)每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)的速度情況。

2 模型設(shè)計(jì)與數(shù)值模擬

地震波場(chǎng)數(shù)值模擬具有方便靈活、成本低且易于操作的特點(diǎn)，可將特定模型下地震波場(chǎng)傳播過(guò)程具象化（張新彥，2017）?；谧兠芏冉诲e(cuò)網(wǎng)格有限差分法的地震波場(chǎng)數(shù)值模擬可較好地處理反演邊界的波場(chǎng)吸收與介質(zhì)參數(shù)突變區(qū)域的網(wǎng)格剖分問(wèn)題（李青陽(yáng)等，2018）。

由于文章主要研究地震初至波場(chǎng)傳播特征與到時(shí)層析成像，為降低波場(chǎng)復(fù)雜程度，減少數(shù)據(jù)混疊，突出斷層的地震波場(chǎng)響應(yīng)特征，且提高計(jì)算效率，建立薄覆蓋層下單一斷層數(shù)值模型，并采用聲波方程進(jìn)行模擬（杜啟振等，2015；高正輝等，2016），具體介質(zhì)參數(shù)選取如下表1。

表1 模型介質(zhì)參數(shù)表Table 1 Media parameters of the models

2.1 逆斷層數(shù)值模擬

數(shù)值模擬的模型尺寸為100 m×50 m，網(wǎng)格剖分尺寸為0.1 m×0.1 m。其中水平方向記為X方向、豎直方向記為Z方向，以模型左上角為坐標(biāo)原點(diǎn)（0，0）。在地表設(shè)置接收測(cè)線（圖1測(cè)線），測(cè)線范圍X=0～92 m，共計(jì)24 道檢波器，道間距4 m；設(shè)置2處震源點(diǎn)，分別記為S1（0，0.5）、S2（92，0.5），即震源點(diǎn)位于測(cè)線兩端。震源采用主頻為100 Hz 的爆炸震源雷克子波，模型邊界添加PML 吸收邊界。地下介質(zhì)結(jié)構(gòu)如圖1 所示，地下3 m 范圍為地表低速層，Z方向上3～15 m 范圍為斷層發(fā)育位置，介質(zhì)突變位于（35，3）、（45，15）兩點(diǎn)，即斷層面投影至地表接收測(cè)線處于第8～13道檢波器范圍。

圖1 逆斷層數(shù)值模型Fig.1 Numerical model of reverse fault

圖2 為上述逆斷層地震波場(chǎng)傳播記錄，a、b分別為S1 震源、S2 震源位置激發(fā)的不同時(shí)刻波場(chǎng)記錄。圖2中波前面的兩種顏色對(duì)應(yīng)一個(gè)周期內(nèi)地震波的正負(fù)相位，為便于描述，將圖2中第一個(gè)波前面稱為正相位（圖3 中波形未填充部分），第二個(gè)波前面稱為負(fù)相位（圖3中波形填充部分）。

圖2 兩個(gè)震源激發(fā)不同時(shí)刻波場(chǎng)記錄Fig.2 Wave field records of two seismic sources at different timesa-S1震源17 ms時(shí)刻波場(chǎng)快照；b-S2震源8 ms時(shí)刻波場(chǎng)快照；c-S1震源33 ms時(shí)刻波場(chǎng)快照；d-S2震源27 ms時(shí)刻波場(chǎng)快照a-wave field snapshot at time of 17 ms for S1 source；b-wave field snapshot at time of 8 ms for S2 source；c-wave field snapshot at time of 33 ms for S1 source；d-wave field snapshot at time of 27 ms for S2 source

圖3 逆斷層模型地震記錄Fig.3 Seismic records of reverse fault model

對(duì)于S1 震源，17 ms 時(shí)直達(dá)波傳播至高速介質(zhì)層轉(zhuǎn)化為折射波，且發(fā)生極性轉(zhuǎn)換形成負(fù)相位折射波，地表接收直達(dá)波正相位缺失，僅體現(xiàn)負(fù)相位，33 ms 時(shí)直達(dá)波波前傳播至約30 m 處，折射波于斷層下方斷點(diǎn)位置產(chǎn)生繞射，形成高速斷點(diǎn)繞射波，該情況下是一種特殊的折射波。對(duì)于S2震源，8 ms時(shí)直達(dá)波已轉(zhuǎn)換為折射波，且發(fā)生極性轉(zhuǎn)換，傳播至斷層上方斷點(diǎn)時(shí)，由于斷層下盤速度較低，該處斷點(diǎn)繞射波呈低速特征，此時(shí)下盤下方界面折射波未傳播至接收測(cè)線，但該下盤折射波極性與上方頂界面折射波極性一致，均為負(fù)相位。

圖3初至波同相軸斜率大小可直觀反映地震波的速度差異。1～24 道為S1 炮單炮記錄，25～48 道為S2 炮單炮記錄，模型中斷層面所處測(cè)線第8～13 道檢波器范圍，即圖3 中8～13 道與32～37 道區(qū)域。如圖3 所示，斷層上方測(cè)線兩端激發(fā)地震記錄初至波具有典型特征。其中初至波具有同向性，但速度具有明顯差異。第1～24 道檢波器接收S1 震源激發(fā)的地震波，直達(dá)波由于攜帶淺部覆蓋層信息，同相軸斜率較大、速度較低，折射波體現(xiàn)深部巖體波速，同相軸斜率較小、速度較高，10～16 道檢波器位置發(fā)育高速特征的斷層繞射波，繞射波到時(shí)于13 道處最小，地震記錄中接收到繞射波的位置相對(duì)斷層面所在8～13道位置向遠(yuǎn)離震源方向偏移。

結(jié)合圖2，該斷點(diǎn)繞射波傳播路徑大致為：圖2a中折射波傳播至斷層面的下斷點(diǎn)轉(zhuǎn)化形成斷點(diǎn)繞射波，傳播至斷層上盤頂面后透射至地表被檢波器接收，同時(shí)具有向測(cè)線兩端傳播的特征，傳播至測(cè)線遠(yuǎn)端表現(xiàn)為折射波形態(tài)。在圖3 中表現(xiàn)為第10～24 道檢波器接收的斜率較小、速度較快的高速斷點(diǎn)繞射波和折射波。

第25～48 道檢波器接收S2 震源激發(fā)的地震波，34～48道檢波器位置發(fā)育折射波，30～34道檢波器位置發(fā)育低速特征的斷層繞射波，其中數(shù)值模擬中斷層投影至測(cè)線處于32～37 道范圍，地震記錄中接收到繞射波的位置與S1 炮中一致，相對(duì)斷層面所在32～37 道位置向遠(yuǎn)離震源方向偏移。結(jié)合圖2，該斷點(diǎn)繞射波傳播路徑大致為：圖2b表層的折射波傳播至斷層的上斷點(diǎn)產(chǎn)生繞射，攜帶斷層面左側(cè)低速介質(zhì)的地震波速，表現(xiàn)為圖3同相軸中的低速斷點(diǎn)繞射波，隨傳播時(shí)間的增大，圖2d中位于深部的折射波傳播至地表，壓制低速斷點(diǎn)繞射波形成初至波，表現(xiàn)為圖3中25～30道范圍斜率較低、波速較高的折射波。

對(duì)比S1、S2 兩個(gè)震源的單炮記錄，定義水平距離增大方向?yàn)檎俣确较?、同相軸斜率小的對(duì)應(yīng)地層速度較大、反之地層速度較小，震源位于斷層下盤時(shí)（地層速度較低），地震初至波同相軸表現(xiàn)為“低速-高負(fù)速度-高速”特征，出現(xiàn)明顯繞射波現(xiàn)象，繞射波由折射波傳播至斷層面下斷點(diǎn)位置轉(zhuǎn)換產(chǎn)生，伴隨頻率的升高；震源位于斷層上盤時(shí)（地層速度較高），檢波器接收的地震初至波為高速層的折射波，折射波傳播至斷層面上斷點(diǎn)轉(zhuǎn)換形成的繞射波與斷層下盤深部的折射波，同相軸表現(xiàn)為“高負(fù)速度-低負(fù)速度-高負(fù)速度”特征，表現(xiàn)為兩段近似平行的線段被拉伸式截?cái)唷?/p>

2.2 正斷層數(shù)值模擬

保持模型介質(zhì)參數(shù)不變情況下，改變斷層性質(zhì)，斷層斷點(diǎn)兩端坐標(biāo)分別為（35，15）、（45，3），即斷層面投影至地表接收測(cè)線處于第8～13 道檢波器范圍。模型如圖4 所示，模擬地震記錄如圖5 所示，直達(dá)波、折射波及斷點(diǎn)繞射波場(chǎng)傳播特征與逆斷層模型地震記錄具有相似性。

圖4 正斷層數(shù)值模型Fig.4 Numerical model of normal fault

圖5 正斷層模型地震記錄Fig.5 Seismic records of normal fault model

震源位于斷層上盤時(shí)（地層速度較低），檢波器接收地震信號(hào)為上盤下方高速介質(zhì)折射波，折射波傳播至斷層面下斷點(diǎn)轉(zhuǎn)換形成的高頻繞射波和透射至斷層上方覆蓋層內(nèi)的折射波，地震初至波同相軸表現(xiàn)為“低速-高負(fù)速度-高速”特征，震源位于斷層下盤時(shí)（地層速度較高），地震初至波同相軸表現(xiàn)為“高負(fù)速度-低負(fù)速度-高負(fù)速度”特征，表現(xiàn)為兩段近似平行的線段被拉伸式截?cái)唷?/p>

綜合正、逆斷層波場(chǎng)傳播特征與同相軸變化情況分析，在單一覆蓋層下方陡立斷層模型條件下，地層發(fā)生豎直方向錯(cuò)動(dòng)時(shí)，有以下兩種情況。震源位于斷層相對(duì)低速一側(cè)：地震記錄會(huì)出現(xiàn)具有“負(fù)速度”特征的繞射波，該繞射波為斷層相對(duì)低速一側(cè)地層內(nèi)的折射波經(jīng)斷層面下方斷點(diǎn)轉(zhuǎn)化形成，具有高速特征，相較于地表的直達(dá)波速度快，更先被地表檢波器接收到，初至波表現(xiàn)為“低速-高負(fù)速度-高速”特征。該初至波同相軸形態(tài)可表征斷層面的存在且震源處于斷層相對(duì)低速一側(cè)地層，斷層面處于接收到繞射波的檢波器和震源之間。震源位于斷層相對(duì)高速一側(cè)：地震記錄同相軸出現(xiàn)低速繞射波，繞射波兩側(cè)同相軸斜率相對(duì)一致且波速較大，該繞射波為斷層相對(duì)高速一側(cè)地層折射波經(jīng)斷層面的上斷點(diǎn)轉(zhuǎn)化形成，具有低速特征、無(wú)明顯反向速度，單炮記錄同相軸表現(xiàn)為“高速度-低速度-高速度”特征，形態(tài)為兩段近似平行的線段被拉伸式截?cái)啵摮踔敛ㄍ噍S形態(tài)可表征斷層面的存在且震源處于斷層相對(duì)高速一側(cè)地層，斷層面處于接收到繞射波的檢波器和震源之間。

3 工程實(shí)例

本次勘探工區(qū)位于無(wú)為市，地貌單元屬江淮波狀平原，工點(diǎn)基本地層結(jié)構(gòu)為：Q4al全新統(tǒng)軟土、粉質(zhì)黏土，下伏基巖為泥盆系上統(tǒng)五通組（D3w）泥巖。覆蓋層縱波波速范圍約500～1200 m/s，泥巖縱波波速整體大于1800 m/s。根據(jù)前期調(diào)繪與鉆孔勘探結(jié)果，該工點(diǎn)范圍內(nèi)發(fā)育一斷層，充填物軟硬不均，節(jié)理裂隙極發(fā)育，斷層傾向約241°，鉆孔CZK-22 下部揭露。覆蓋層、斷層破碎帶與基巖面之間明顯的波速差異可作為本次勘探的物性基礎(chǔ)，采用淺層地震勘探方法作為本次勘探手段，垂直于推測(cè)斷層走向布設(shè)2 條淺層地震勘探測(cè)線（圖6）。單條測(cè)線布設(shè)24道檢波器，道間距4 m，由于場(chǎng)地原始地表?xiàng)l件較為復(fù)雜，植被茂密，為高效經(jīng)濟(jì)進(jìn)行地震數(shù)據(jù)采集，在接收測(cè)線內(nèi)部近似平均布設(shè)5 個(gè)震源激發(fā)點(diǎn)，采用錘擊震源多次疊加的方式進(jìn)行地震激發(fā)，測(cè)線長(zhǎng)度92 m。

圖6 測(cè)線布置示意圖Fig.6 Layout diagram of survey lines

圖7 為2 條測(cè)線中的2 個(gè)單炮記錄，a、b 分別為測(cè)線1、測(cè)線2 兩條測(cè)線中的單炮記錄。圖7a、b 原始地震記錄初至波中未見明顯相位反轉(zhuǎn)，但均存在一相對(duì)高速斷點(diǎn)繞射波，且繞射波頻率相對(duì)于直達(dá)波、初至波明顯升高。圖7a 中初至波整體形態(tài)呈3 段，①段為地震波攜帶的淺層覆蓋層波速信息，②段為斷點(diǎn)繞射波的體現(xiàn)，表現(xiàn)為明顯的雙曲線形態(tài)：左半支曲線呈負(fù)速度特征、右半支呈正速度特征，③段速度稍高于①段，但波速相對(duì)②段基本一致，未出現(xiàn)明顯折射波拐點(diǎn)。同相軸表現(xiàn)為明顯的“低速-高負(fù)速度-高速”特征，可判定該位置下方存在一錯(cuò)段水平地層的斷裂構(gòu)造，遠(yuǎn)離炮點(diǎn)位置檢波器下方地震波速與斷層破碎帶周邊速度基本一致，未見明顯高速層。圖7b 中初至波整體呈4 段，①段為地震波攜帶的淺層覆蓋層波速信息，②段為斷點(diǎn)繞射波，③段波速與斷點(diǎn)繞射波兩側(cè)波速基本一致，④段同相軸斜率較小，推測(cè)為下方高速地層的波速體現(xiàn)，推測(cè)該測(cè)線下方遠(yuǎn)離該震源點(diǎn)位置存在一高速界面起伏。

圖7 實(shí)測(cè)地震記錄Fig.7 Measured seismic recordsa-測(cè)線1第一炮地震記錄；b-測(cè)線2第一炮地震記錄a-first-shot seismic record of line 1；b-first-shot seismic record of line 2

圖8 為兩條測(cè)線采集地震波的初至旅行時(shí)曲線，圖8a、8b 分別對(duì)應(yīng)兩條測(cè)線，其中黑色虛線標(biāo)注區(qū)域?yàn)闀r(shí)距曲線突變區(qū)域，可清晰看出測(cè)線1 中第一炮的16～28 m 范圍內(nèi)出現(xiàn)初至波旅行時(shí)的明顯減小，測(cè)線二中第一炮的16～36 m 范圍內(nèi)初至波旅行時(shí)的畸變。兩測(cè)線層析成像反演如圖9所示。

圖8 旅行時(shí)曲線Fig.8 Travel time curvesa-測(cè)線1旅行時(shí)曲線；b-測(cè)線2旅行時(shí)曲線a-travel time curves of line 1；b-travel time curves of line 2

圖9 初至波層析成像反演結(jié)果Fig.9 Inversion results of first-break wave tomographya-測(cè)線1的初至波層析成像反演結(jié)果；b-測(cè)線2的初至波層析成像反演結(jié)果a-inversion results of the first-break wave tomography of line 1；b-inversion results of the first-break wave tomography of line 2

圖9 中層析成像反演結(jié)果斷面圖波速結(jié)構(gòu)清晰，縱波波速隨深度增大逐漸增加，基本呈層狀分布，鉆孔CZK-22 下部揭露一隱伏斷層，斷層切割中風(fēng)化泥巖。圖9a 水平距離16～28 m 范圍內(nèi)出現(xiàn)速度等值線梯度變化、曲線界面下凹且左右兩側(cè)等值線近似水平，圖9b 水平距離16～36 m、55～65 m 范圍內(nèi)速度等值線梯度變化、曲線界面呈現(xiàn)兩端高、中間低的趨勢(shì)。結(jié)合圖8 中兩條測(cè)線的初至波旅行曲線突變情況，推測(cè)該低速階梯狀異常受斷層破碎帶及影響帶控制，其中覆蓋層縱波速度約500～1600 m/s，強(qiáng)、中風(fēng)化泥巖整體波速大于1800 m/s。該異常位置與鉆孔CZK22 揭露結(jié)果相吻合，說(shuō)明基于波場(chǎng)特征的淺層隱伏斷層在數(shù)據(jù)采集中可有效識(shí)別，初至波層析成像反演結(jié)果可較好地反映近地表隱伏斷層存在與發(fā)育位置。

4 結(jié)論

本文通過(guò)數(shù)值模擬，針對(duì)薄覆蓋層下方陡立斷層的地震初至波場(chǎng)響應(yīng)特征進(jìn)行分析，并在工程實(shí)測(cè)中使用接收排列內(nèi)激發(fā)的初至波野外觀測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)分析野外實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與基于層析成像的初至波反演結(jié)果，提出以下主要結(jié)論：

（1）本文建立了近地表隱伏斷層的數(shù)值模型，通過(guò)有限差分法模擬得到了正逆斷層的地震波場(chǎng)響應(yīng)特征，分析了薄覆蓋層、陡立斷層模型的地震波場(chǎng)傳播與轉(zhuǎn)化規(guī)律。結(jié)果表明：初至波轉(zhuǎn)換形成的斷點(diǎn)繞射波具有頻率升高、速度突變的特點(diǎn)，且震源點(diǎn)與斷層面的相對(duì)位置會(huì)影響初至波同相軸的形態(tài)，震源點(diǎn)可清晰指示測(cè)區(qū)內(nèi)斷裂帶的存在，作為現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集時(shí)斷層的直觀反映.

（2）數(shù)值模擬中初至波同相軸中出現(xiàn)具有“負(fù)速度”特征的繞射波時(shí)，可表征斷層面的存在且震源處于斷層相對(duì)低速一側(cè)地層，斷層面處于接收到繞射波的檢波器和震源之間，同相軸整體呈“低速-高負(fù)速度-高速”特征；初至波同相軸出現(xiàn)低速繞射波時(shí)，可表征斷層面的存在且震源處于斷層相對(duì)高速一側(cè)地層，斷層面處于接收到繞射波的檢波器和震源之間，同相軸整體呈“高速度-低速度-高速度”特征，形態(tài)為兩段近似平行的線段被拉伸式截?cái)唷?/p>

（3）工程實(shí)測(cè)原始數(shù)據(jù)驗(yàn)證了數(shù)值模擬結(jié)果的可靠性，并通過(guò)原始波形到時(shí)、頻率信息可初步判斷斷層的存在?；谏渚€追蹤的初至波層析成像結(jié)果與后期鉆孔揭露情況基本吻合，說(shuō)明初至波層析成像在淺層地震勘探中的實(shí)用性。

（4）接收測(cè)線排列內(nèi)布設(shè)震源的方式，相較于傳統(tǒng)的折射追逐相遇觀測(cè)系統(tǒng)，兩側(cè)震源延拓距離短，無(wú)需額外為震源激發(fā)提供場(chǎng)地，在工程施工中具有經(jīng)濟(jì)、快速、高效的特點(diǎn)，且數(shù)值模擬與工程實(shí)測(cè)均驗(yàn)證了本方法的可行性，可作為野外復(fù)雜地表?xiàng)l件地下淺層結(jié)構(gòu)探測(cè)的有效觀測(cè)系統(tǒng)使用。

本文主要針對(duì)薄覆蓋層下單一陡立斷層的地震初至波場(chǎng)響應(yīng)特征開展研究，為避免初至波數(shù)據(jù)的混疊，對(duì)斷層破碎帶模型進(jìn)行簡(jiǎn)化。下一步應(yīng)針對(duì)工程勘探中薄覆蓋層下多斷層共存情況開展地震波場(chǎng)的數(shù)值模擬和有效波分離研究，并將其應(yīng)用于淺層工程地震勘探。