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    激發(fā)極化聯(lián)合剖面法在湖南某鐵金礦區(qū)的應用效果

    2015-03-26 01:17:10李令斌儲照波王昌偉
    地球 2015年3期

    李令斌 儲照波 王昌偉

    [摘要]瞬態(tài)面波勘探是近年來發(fā)展起來的一種淺層地球物理勘探新方法,具有簡便、經(jīng)濟、成果直觀等優(yōu)點,廣泛應用于巖土工程勘察中,并取得了較好的應用效果。文章介紹了面波勘探的原理、野外施工方法,并結(jié)合實例,簡述了瞬態(tài)面波勘探在確定淺層構(gòu)造破碎帶方便取得的地質(zhì)效果。

    [關鍵詞]瞬態(tài)面波 頻散曲線 構(gòu)造破碎帶 低波速層位

    [中圖分類號] P624 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X(2015)-3-274-1

    1引言

    傳統(tǒng)的地震勘探方法以激發(fā)、測量縱、橫波為主,面波則屬于干擾波。事實上,面波傳播的運動學、動力學特征同樣包含著地下介質(zhì)彈性特性的豐富信息[1]。

    瞬態(tài)面波勘探法是近年發(fā)展起來的淺層地震勘探新方法。由于常規(guī)地震勘探都需要采購炸藥才能正常開展工作,而國家公安部門對其控制越來越嚴格,因此當勘探深度較淺,場地在人流量較大的地區(qū)時,面波勘探常采用錘擊等作為替代震源,并在巖土工程勘察中發(fā)揮著越來越大的作用[2-3]。

    2面波勘探原理

    瑞雷波法勘探實質(zhì)上是根據(jù)瑞雷面波傳播的頻散特性,利用人工震源激發(fā)產(chǎn)生多種頻率成分的瑞雷面波,尋找出波速隨頻率的變化關系,從而最終確定出地表巖土的瑞雷波速度隨場點坐標(x,z)的變化關系,以解決淺層工程地質(zhì)和地基巖土等工程等問題的地震勘探方法[1]。

    面波傳播的速度與其擾動層的巖石物性有關。 在對面波測試所采集的數(shù)據(jù)處理過程中,發(fā)現(xiàn)某一均勻介質(zhì)中在某一深度出現(xiàn)波速較低的層位時,便可以判斷出構(gòu)造破碎帶的深度和規(guī)模。外業(yè)數(shù)據(jù)采集采用單點方式進行,將同一剖面多點數(shù)據(jù)處理結(jié)果繪制成剖面波速曲線,從而了解剖面的地層結(jié)構(gòu),達到解決地質(zhì)問題的目的。

    3工程應用實例

    3.1野外工作方法

    瞬態(tài)面波勘探數(shù)據(jù)采集采用單點方式進行。外業(yè)工作時(圖1),以測試點為中心,將12道檢波器按檢波距的大小呈直線對稱布置于測試點兩側(cè),使檢波器與地面緊密接觸。在檢波器排列方向的延長線上按炮檢距的大小布置激發(fā)點,激發(fā)點位置放置直徑20cm的厚鋼板,使之與地面接觸良好,用重錘敲擊鋼板,產(chǎn)生地震波,將12道檢波器接收的地震波信號保存到主機內(nèi),測試完畢。儀器采樣通道12道,道間距2m;炮檢距5m和10m;采樣間隔0.5ms;采樣點數(shù)1024點。

    3.2數(shù)據(jù)資料整理

    根據(jù)各測試點外業(yè)所采集的面波波形記錄,利用《面波處理系統(tǒng)V6.12》軟件通過X-T時距域原始數(shù)據(jù)頁面進行原始波形處理提取面波波形;通過F-K頻率波數(shù)域提取頁面顯示出的頻率波數(shù)譜圖形上提取波形的幅度峰、讀取相速度;然后在Z-V深度速度域反演頁面設定反演模型、通過自動和手動擬合的交互使用擬合出各波速層的波速值(圖2)。

    3.3成果分析

    依據(jù)《建筑抗震設計規(guī)范》(GB50011—2010)之規(guī)定,本次面波測試將波速≤800m/s的層位巖石定為強風化或中風化構(gòu)造破碎帶;波速>800m/s的層位巖石定為中風化或微風化巖石。根據(jù)RL1~RL37點的擬合成果,統(tǒng)計出了場地內(nèi)37個面波測試點位的低波速(≤800m/s)層位,即強風化或中風化構(gòu)造破碎帶15處,結(jié)果見表1。

    為了檢驗面波測試的可信程度,地質(zhì)工程人員選擇了RL4、RL9、RL13、RL21、RL24和RL27號面波測試點進行了鉆探驗證。驗證結(jié)果表明:面波測試擬合的速度分層與實際地層基本吻合,其分層誤差一般在1-2m之間,面波測試確定的構(gòu)造破碎帶位置基本準確,工作方法是有效的。

    4結(jié)束語

    從以上實例可以看出,瞬態(tài)面波勘探具有操作簡便、成本低、分辨率高、成果直觀、適用場地小等特點,它在淺層構(gòu)造破碎帶的確定方面有著明顯的優(yōu)勢,可以解決常規(guī)地震方法在淺層信噪比低,地震信息空白的問題;由于面波速度接近于橫波速度,測試精度高。因此,瞬態(tài)面波勘探法具有廣闊的應用前景。

    參考文獻

    [1]楊成林.瑞雷波勘探[M]. 北京:地質(zhì)出版社,1993.

    [2]杜正濤,劉麗敏,程道偉. 瑞雷面波勘探技術在第四系分層方面的應用.1999,23(4):277-278.

    [3]曹樂輝,左國青,陳程等. 瞬態(tài)面波勘探在建筑地基勘察中的應用. 2012,9(2):184-188.

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