浅层地震勘探实验报告.docx

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浅层地震勘探实验报告

XXXXXXX学校

实验报告

实验课程

地震地质工程

实验名称

浅层地震物探

实验地点

学生姓名

组长

指导老师

实验时间

2016年03月26日

一、实验目的

通过教学实验实习，目的是使同学对浅层地震勘探技术掌握，了解浅层地震仪器的使用和仪器工作参数的选择；了解浅层地震勘探激发条件的选择，检波器的安置条件；地震反射波法野外资料的采集技术及方法，并进行资料的整理与解释；了解地震勘探野外工作施工的过程。

二、实验内容

1、使用浅层物探设备对xx场地进行实验，掌握浅层地震物探技术方法

2、使用Geogiga软件对所采集数据的资料处理（反射波法）

三、实验原理

3.1地球物理条件

地下介质内部存在波的阻抗差，波阻抗是介质的速度和密度的乘积。

具有一定厚度的地层与相邻地层存在有波阻抗差异时，才具有开展浅层地震勘探的前提。

只要波遇到弹性性质不同的分界面，就会有反射界面。

表3.1中分别列出了岩土介质中的波速、平均密度以及波阻抗的变化范围。

表3.1几种岩石的波阻抗

岩土名称

速度/（m·s-1）

密度/（g·cm-1）

波阻抗/（104g·s-1·cm-2）

土壤

200-800

1.1-2.0

2.2-16

砂层

300-1300

1.4-2.0

4.2-26

黏土

1800-2400

1.5-2.2

27-52.8

砂岩

2000-4000

2.1-2.8

42-112

石灰岩

3200-5500

2.3-3.0

73.6-165

岩盐

4500-5500

2.0-2.2

90-121

结晶岩石

4500-6000

2.4-3.4

108-204

第四系覆盖层与基岩、砂与粘土、砾石层与粘土、砂层之间有明显的波阻抗差异和波速差异，各层具有一定的厚度时，均可形成反射界面；有断层、破碎带等地质构造情况时，在断层面上会产生断面波、弯曲界面上会产生回旋波、在断点和尖灭点上会产生绕射波等，所以来自断层面或特殊地质构造面上的反射波会有明显异常；当疏松的覆盖层或风化带饱含地下水时，其波速将会明显地增大，对与P波来说，潜水面就是一个明显的波阻抗界面；一般基岩各风化层间从上到下通常具有速度和密度递增的趋势，多数情况下基岩风化层存在3～4个速度或波阻抗界面，这些界面常与全风化、强风化、中风化、弱风化和微风化界面相一致或相接近；以上地质条件均为地震勘查提供了物理条件。

3.2浅层地震反射波法

浅层地震反射波法是地震勘探方法中的一种。

在地表向下激发地震波，当地震波向下传播遇到弹性不同的分界面时，就会发生反射，地震勘探仪器记录这些反射地震波。

由于反射波在介质中传播时,其传播路径、振动强度和波形将随着通过介质的结构和弹性性质的不同而变化，根据接收到的反射波旅行时间和速度资料，就能推断解释地层结构和地质构造的形态，而根据反射波的振幅、频率、速度等参数，则可以推断地层或岩石的性质，从而达到地震勘探的目的。

（图3.2.1反射波法工作原理示意图）

图3.2.1反射波法工作原理示意图

地震波在其传播过程中遇到介质性质不同的岩层界面时，一部分能量被反射,一部分能量透过界面而继续传播。

在垂直入射情形下有反射波的强度受反射系数影响，在噪声背景相当强的条件下，通常只有具有较大反射系数的反射界面才能被检测识别。

地下每个波阻抗变化的界面，如地层面、不整合面（见不整合）、断层面（见断层）等都可产生反射波，在地表面接收来自不同界面的反射波，即可详细查明地下岩层的分层结构、断层特征及其几何形态。

四、实验器材

4.1S-Land采集系统简介

本次浅层地震勘探实验使用的是美国SI公司S-LAND工程地震仪。

和传统的检波器组合技术相比，S-Land的数字检波器技术具有两方面优势：

①模数转换在检波器上完成，避免大线传输过程中的干扰；②数字检波器静校叠后输出波形比传统模拟检波器组合的分辨率更高。

主要技术指标：

输入阻抗：

1kΩ

电容：

5纳法

模数转换：

24位Δ-Σ模数转换器

前置放大倍数：

0dB，12dB，24dB，36dB

输入信号水平：

0dB5Vpp

12dB1.25Vpp

24dB312.5mVpp

36dB78.1mVpp

漂移：

自动校正

采样率：

0.25ms，0.5ms，1ms，2ms

带宽（-3dB）：

428Hz

阻带衰减：

（-6dB增益下高于Nyquist频率测量）>130dB

通带纹波：

（低于400Hz）0.01dB

通带相位特性：

线性

抗干扰能力：

抗220V/380V，50Hz/60Hz工频干扰

信噪比：

（均方根比值800Ω终端输入）

0dB123dB（典型）>120dB

12dB122dB（典型）>118dB

24dB115dB（典型）>112dB

36dB103dB（典型）>100dB

数据传送速率：

100mb/s

数据记录：

连续、无间隔、实时数据记录

电池电压：

输入12V（带保险丝）

功耗：

<250mW

工作温度：

-40～75℃

操作系统：

Windows7

震源：

锤击震源采用5kg大锤。

图4.1S-LAND工程地震仪的各工作模块

4.2数据处理软件

实验采用地震反射波法，数据的处理采用的是骄佳技术公司（GeogigaTechnologyCorp.）的GeogigaSeismicPro软件的GeogigaReflector6.0子模块。

骄佳技术公司（GeogigaTechnologyCorp.）主要位于加拿大阿尔伯特省卡尔加里市，是国际领先的地球物理方法技术研究及软件开发的专业技术公司。

多年来，先后开发完成电阻率成像、反射波法、折射波法、面波法及井间地震波法等一系列地球物理数据处理与解释软件，其领先的技术、齐全的功能和易学易用的操作受到业界一致推崇，用户遍及世界各地

五、实验步骤

5.1室外采集

1、制定实验计划；准备实验器材

2、按照试验计划和操作规范布设测线，测线的标准规范有：

①地震测线宜为直线，尽量减少因遇障碍物出现剖面空白地段，如遇较大障碍物无法连续布设，测线可平移或分段。

②测线尽可能与已知地质勘探线重合或通过已有地质钻孔。

③若有已知断层可能存在，测线宜垂直跨越地下构造的走向，长度应以能够控制被探测的断层位置为准。

由于本次实验场位于学校内，场地条件不佳，且试验的主要目的是掌握浅层地震勘探的野外数据采集工作，因此测线的布设仅满足部分条件。

3、

检波器布设，本次实验按照1m的道间距布设检波器，检波器安插必须遵循“直、准、紧”的原则，即检波器的间距必须满足道间距的要求，检波器必须垂直且安插紧固稳当。

（图5.1）

图5.1.1按照规范安插道间距为1m的检波器

4、按照规范连接各工作模块

5、试验性测试，得到最佳偏移距，本次实验的偏移距设置为40m

6、

根据实验目的及场地条件设置合适的采集参数（图5.2）。

图5.1.2设置合适的采集参数

7、敲击人工震源，进行数据采集

5.2反射波法数据处理

本次资料处理内容主要包括：

定义观测系统、增益控制、道编辑、滤波、反褶积、野外静校正、速度分析、动校正、剩余静校正、叠加、时深转换、叠后偏移等，（图5.2.1）

1、定义观测系统

准确建立、排列炮、检波点的空间位置，是提高处理质量的必要条件，是一切处理工作的基础，不正确的空间位置排列会导致地质构造假象，见图4.2。

2、增益控制

对地震数据采用自动增益和道间均衡增益控制，提高信噪比，达

到压制干扰波的目的。

3、道编辑

剔除不正常工作道，压制噪声，从而提高信噪比，达到净化剖面的目的。

4、扩散校正

消除炮点激发能量随深度衰减导致深部接收信息较弱的影响，从

而到达提高信噪比目的。

5、滤波

通过频率滤波，用巴特沃斯滤波器对地震数据进行带通滤波，压制干扰信号，提高信噪比，提高有效波信号，取得了良好的效果，见图5.2.1。

图5.2.1反射数据处理流程图

六、实验结果（数据和图表）

6.1室外数据采集

本次实验一共布设了72个检波器，实验偏移距为40m，采集设置为24道接收，一共接收到36条合格的数据记录。

6.2室内数据处理

数据处理按照地震反射波法勘探的处理流程进行数据的处理

6.3数据处理结果的分析