地震勘探基础及浅层折射反射波法课件.ppt

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1、第一章地震勘探的理论基础•概述•弹性介质与地震波的形成•地震波的描述、类型及其传播特征•地震勘探的地质基础地震勘探的主要内容、基本原理、方法分类及其特点；工程地震勘探的主要用途和特点；概述一、地震勘探的主要内容即两个特征：波的运动学特征(v、s、t)波的动力学特征(波的成因、振幅、频率和相位)研究人工激发的地震波在介质中的传播规律。二、地震勘探的基本原理人工震源激发的地震波不同岩层具有不同的弹性特征（速度,密度）波通过这些岩层的分界面时产生透射、反射和折射现象以及纵波、横波和面波之分将这些具有不同传播速度、路径、频率和强度的波记录并分析，就可以间接推断出有关岩层的性质、结构和

2、几何位置等参数，从而达到解决地质问题的目的。•以波的类型分•以波的传播特点分纵波法、横波法、面波法折射波法反射波法透射波法下层介质波速要大于上层介质；可用于岩性分层和层速度估算。各层介质间应有明显的波阻抗(ρV)差异；可用于岩层厚度和层速度估算。研究钻孔间或坑道中的直达波；可准确测定层速度；计算岩、土动力学参数。不需上下层波阻抗差很大(10％)；浅层分辨率高。三、地震勘探的方法分类及其特点四、工程地震勘探的特点研究浅层地质情况(h<200米)，具有激发能量小、勘查范围窄、布设网度密、勘探精度高的特点。确定地质构造、基岩面深度；对第四系地层分层(确定层厚、层速)；确定地基的持力

3、层；探测地层中的低速带或软弱夹层；追索浅水面、空洞及掩埋物等。1、工程地质调查五、工程地震勘探的主要用途测定场地卓越周期；场地地震响应分析；地震小区划。2、研究岩土状态及性质检测道路、混凝土构件和堤坝质量。4、环境地质灾害调查测量纵、横波速；评价地基加固效果；测定岩土密实度、孔隙度；判识饱和沙土层的液化程度。3、工程质量检测调查滑坡体的厚度、结构；隐伏岩溶塌陷范围；采空区及影响范围。5、工程地震安全性评价§1弹性介质与地震波大部分岩土介质在外力作用下即可以显示出弹性，也可能显示出塑性；这取决于介质的物理性质、外力的大小及其作用时间的长短。固体介质在外力作用下，其形状或大小发生

4、的变化。固体介质的形变随外力的去除而消失这一性质。•形变的定义•弹性的定义•弹性介质具有弹性的介质。•塑性和塑性介质一、形变与弹性介质二、应力、应变与弹性参数体变模量(压缩)(Pa)介质内部产生的一种反抗形变的内力作用在单位面积上的内应力（P=F/S）介质受应力的作用，其大小和形状的相对改变量；线应变△L/L体应变△V/V切应变△θ/L•内应力•应力•应变杨氏模量(拉伸)（Pa）应力与纵向应变之比；介质越硬越大。•弹性参数流体静压力•互换关系•切变模量(剪切)（Pa）剪切应力与切变角之比；液体µ=0。•泊松比横、纵向应变之比；在0.05～0.45；越硬越小，液体为0.5。•拉

5、梅系数（Pa）PXX～横向拉应力三、振动与地震波•地震子波在介质中沿射线传播→地震波。在应力和惯性力的作用下，质点围绕原平衡位置发生的振动。质点以弹性振动的形式在介质中的传播所形成的波动。1、弹性振动2、弹性波3、地震波的形成•激振～围绕爆破点产生非线性形变带；•向外延伸～压强下降→形成弹性形变带；•弹性振动形成弹性波～初始地震子波；地震波§2地震波的描述波前a；波尾b；波长λ。λ=T﹒V一、振动图和波剖面图描述某点的振动幅度随时间的变化情况。振幅A；周期T；持续时间△t；初相位Ф。描述某时刻的振动幅度随震源距的变化情况。µｐ=A（ｘ）1、振动图2、波剖面图波形特征µｐ=A（

6、ｔ）波形特征μpt0TAΔtΦ二、时间场和等时面如：在均匀各向同性的弹性介质中，由点震源产生的波动的等时面是同心球面；该面与波射线正交。1、时间场描述波前的传播时间与其空间位置关系的三维坐标系；t=T（x,y,z）球面波前2、等时面在时间场中t值相同的各点连接而成的空间面。如：点源地震波的传播时间与其空间位置关系三、视速度定理α=0°时：V﹡→∞；表示波前面同时到达地面各测点；1、真速度沿波射线观测的速度；V=△S/△t；2、视速度沿地表面观测的速度；V﹡=△X/△t；3、视速度定理描述了真、视速度的关系；设入射角为α(波前面与地面的夹角；或波射线与地面法线的夹角）当α=90

7、°时：射线与测线重合；V=V﹡一般情况下V﹡＞V；其差别反映了入射角的变化。α4、讨论§3地震波的类型及其传播特征一、地震波的类型在自由界面传播，波速接近S波，低频、向下衰减快、水平衰减慢。在覆盖层下伏界面传播（类似SH波）传播方向与质点振动方向垂直传播方向与质点振动方向一致地震波体波(在介质体内传播）面波(在介质界面传播）体波面波纵波(P压缩波)横波(S剪切波)SV(垂直分量)SH(水平分量)瑞利波勒夫波二、地震波的频率和振幅发现地震波特征（振幅、初相位）的频率差异，为野外工作方法的选择、干扰波的压制