典型构造地震波场的超声波物理模拟实验大纲与实验指导书(2014改

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1、应用地球物理教学实验中心开放性系列实验《典型构造地震波场的超声波物理模拟》实验大纲与实验指导书实验室：应用地球物理模型实验室编写人：薛建编写时间：2012年17《典型构造地震波场的超声波物理模拟》实验大纲教学单位：工程物探教研中心实验室：物理模型实验室学时/学分：16学时/1学分分组要求：每组3—5人实验类别：研究型实验开放学期：2012年10月—2015年12月面向专业：地球物理学专业、勘查技术与工程（应用地球物理方向）专业一、实验目的与任务1、通过实验，巩固地震勘探课程所学到的有关地震波运动学的理论知识，在实验中体验地震波的运动过程

2、，认识各种典型地质构造所产生的典型的地震波场，认识背斜凸界面上反射波发散和向斜凹界面上反射波的收敛现象，认识断裂模型的断面波及断点绕射波、阶梯模型和脉状模型端点的绕射波及孔洞模型上的绕射波。2、通过实验，学生学习地震勘探物理模型实验仪器设备的原理和使用方法，学习物理模型的设计、制作方法和数据采集方法。3、该实验培养学生动手设计和制作物理模型和开展模型实验的能力，培养学生运用相关的理论知识分析不同构造模型的地震波运动特点的能力，为今后开展更深层次的研究打下基础。二、实验内容1、提供的物理模型为：背斜物理模型、向斜物理模型、断裂物理模型、阶

3、梯物理模型、孔洞物理模型和脉状物理模型，自由选择5个物理模型开展自激自收观测实验；2、运用地震勘探理论知识，分析物理模型的地震波场，指出不同构造物理模型的观测要点及与地震波场的对应关系；3、说明构造模型反射界面的反射波同相轴特征；4、根据要求编写实验报告。17三、实验场地、仪器设备和所用耗材1、实验室：地球物理模型实验室（地质宫111室）2、仪器设备：地震勘探超声波物理模型实验系统3、所需耗材：有机玻璃板（1000*300*3mm）3张，AB胶3盒，矽钢箔或锡箔（300*100*0.1mm）6张，胶皮手套5付，脱脂棉1卷，复印纸2包。四

4、、考核方式据对实验原理的理解程度、实验步骤的正确性、实验的质量、实验进度、实验报告质量、人员及仪器设备安全等项综合评定实验分数，满分100分。核分标准如下：（1）实验原理理解程度占总分10%（2）实验步骤正确性占总分20%；（3）实验结果正确性占总分20%；（4）实验报告编写质量占总分10%；（5）独立分析问题解决问题的能力占总分25%；（6）实验态度及实验纪律占总分5%（7）人员及仪器设备安全占总分10%。五、注意事项1、开展实验时应远离模型水槽，避免不慎跌入造成人员伤害；2、实验时戴胶皮手套，防止仪器漏电或人身静电对操作员或仪器设备

5、造成伤害；3、严格按照实验指导书或操作流程的要求开启或关闭仪器，不能随意开启实验室的其他设备。4、实验态度端正，实验过程严谨，遵守实验室各项规章制度。六、相关知识及参考书1．要求具备地震勘探物理模型实验及地震勘探理论的相关知识；2．参考教材（1）《地震勘探物理模型实验指导书》，薛建，2012年。（2）《地震勘探》，何樵登、韩立国、王德利，2009年。17《典型构造地震波场的超声波物理模拟》实验指导书一、实验原理构造物理模型的超声波模拟实验，是将实际地质构造按一定的比例尺缩小，采用金属片等材料按照相似性准则制作成物理模型粘贴在有机玻璃薄板

6、上，用压电晶体换能器模拟炸药震源和地震检波器，用超声波模拟地震波，在实验室里开展地震波的运动学与动力学研究的一种实验方法。采用超声波在物理模型上的传播模拟地震波在真实地质构造中的传播，在模型材料和换能器的选择上要满足相似性准则。对于多层介质模型，相似性准则可用下式表示：式中：ρ1为第一层介质的密度，ρ2为第二层介质的密度；λ为波在介质传播的波长；h为界面厚度；Vp为纵波速度，Vs为横波速度；Vp1为第一层介质的纵波速度，Vp2为第二层介质的纵波速度。对于薄板物理模型，如果入射波波长λ>h1+h2（其中h1为薄板厚度，h2为贴片厚度），两

7、层介质粘合部位的合成纵波速度和横波速度可由以下公式描述:式中：h1、h2为两种介质的厚度；ρ1、ρ2为两种介质的密度；Vp1、Vp2为两种介质的纵波速度；Vs1、Vs2为两二种介质的横波速度。17构造物理模型的观测有自激自收观测和多次覆盖观测两种方法，自激自收观测是将发射探头和接收探头捆绑在一起，按设计的点距在模型观测面上逐点移动接收超声波；多次覆盖观测是将发射探头固定到激发点上，将接收探头按设计的偏移距和道间距沿测线逐点移动接收超声波。当一个排列接收完成后，移动发射探头和接收探头到下一排列位置，重复上述过程直到完成整条测线的观测。二、

8、实验目的1、通过实验，巩固地震勘探课程所学到的地震波运动学的理论知识，在实验中体验地震波的运动过程，认识各种典型地质构造所产生的典型的地震波场，认识背斜凸界面上反射波发散和向斜凹界面上反射波的收敛现象，认识