浅层地震勘探实验报告.doc

_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/(ms-1)密度/(gcm-1)波阻抗/(104gs-1cm-2)土壤200-8001.1-2.02.2-16砂层300-13001.4-2.04.2-26黏土1800-24001.5-2.227-52.8砂岩2000-40002.1-2.842-112石灰岩3200-55002.3-3.073.6-165岩盐4500-55002.0-2.290-121结晶岩石4500-60002.4-3.4108-204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34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4.1 S-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：模数转换在检波器上完成，避免大线传输过程中的干扰；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：1k电容：5纳法模数转换：24位-模数转换器前置放大倍数：0dB，12dB，24dB，36dB输入信号水平：0dB5Vpp12dB1.25Vpp24dB312.5mVpp36dB78.1mVpp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800终端输入）0dB 123dB（典型）120dB12dB 122dB（典型）118dB24dB 115dB（典型）112dB36dB 103dB（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：-4075操作系统：Windows 7震源：锤击震源采用5kg大锤。图4.1 S-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（Geogiga Technology Corp.）的Geogiga Seismic Pro软件的Geogiga Reflector 6.0子模块。骄佳技术公司（Geogiga Technology Corp.）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：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。测线尽可能与已知地质勘探线重合或通过已有地质钻孔。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40m6、 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