横波地震勘探技术在沈阳市活断层勘查中应用探究

1、横波地震勘探技术在沈阳市活断层勘查中应用探究摘要针对横波勘探在浅层工程勘查中具有高分 辨率的优点，为了查明沈阳地区活断层的发育情况，有必要 开展横波地震勘探技术在浅层工程勘查中的应用研究。通过 对横波的形成机制、主要物理特性、方向特性、观测方法、 不同特性的横波震源在不同介质的激发效果试验分析，以及 提高横波野外数据采集的信噪比和分辨率的方法研究，并采 用一种特制的能量耦合板，使激发能量尽量下传。取得了理 想的野外数据采集资料，经过精细处理、解释，较好地控制 了沈阳市活断层的发育情况。关键字震源工程勘查激发与接收活断层中图分类号p65 文献码b 文章编号1000-405x(2013) -2-1

2、40-10引言浅层横波速度约为纵波速度的1/53/51 2 4, 浅层横波的低速度、短波长等优点使其具有较高的分辨率， 这一点对于浅层地质勘察具有重要意义，国内外研究表明， 应用浅层横波地震勘探方法可以查明浅层断裂的位置，划分 剖面上的不同工程地质分区，确定第四系上部松散层的地质 结构，为城市防震规划、地震安全性评价、建筑工程选址、 地基处理等提供可靠的地质依据，与钻探配合更是进行浅层 地质勘察和其它工程地质勘查的有效方法。地震是一种破坏性大、危害严重的突发性自然灾害。通 过对大量地震灾害的调查，结果表明：活断层不仅是产生地 震的根源，而且地震时沿断层线的破坏也是最严重的。如果 能够查明一个城

3、市内的隐伏活动断层的位置和性质，对指导 一个城市的防震减灾工作和城市发展规划将具有十分重要 的意义。沈阳市是辽宁省的政治、经济、文化中心，同时也 是我国的重工业基地。随着我国经济的高速发展，沈阳市的 城市建设将进入一个快速发展的新阶段，为了提高沈阳市防 御地震灾害的能力，保障社会稳定和人民生命财产的安全， 中国地震局把沈阳市列为全国首批20个需要进行地震活断 层探测的城市之一。因此，我们采用横波地震勘探方法勘查 沈阳地区活断层的发育情况，并取得了很大的成果。1横波的激发方法研究地层中剪切振动的激发问题，是浅层横波地震勘探 的重点内容。在实际应用中，激发介质往往是非均匀的，由 于某种激发而产生的

4、应力分布常常具有复杂的形态，这种情 况会导致在介质中激发的振动出现不同类型的纵波、横波和 转换波的干涉。经过大量试验，我们设计制作了水平定向力 型震源。1. 1震源的制作5设计思想：a.震源激发能量要大，保证在0100m范围 内激发出sh波；b.与地面紧密接触，激发时尽量减小横向 位移；c.震源结构严谨，产生自身噪音要小；d简单、轻便、 易于野外施工。依此我们设计制作了爬钉型水平横波震源系统：6排钉, 钉长3一15 cm （根据不同地表调整），长宽1. 2x0. 5m,自 重250kgo经过试验，基本达到了设计要求。1.2浅层横波地震勘探的野外方法本次勘探的工作区位于沈阳市区及周边地区，但市区

5、内 环境噪声太大，在生产中很难排除。在郊区施工时环境噪声 相对小些。为了压制干扰，提高地震资料的信噪比，就需要 采用抗干扰能力强的地震工作方法和技术一浅层地震横波 勘探技术6,尽管横波勘探具有一定的抗干扰能力，但较 强的环境噪声还是会降低记录的信噪比，所以还是尽量避开 车流高峰时施工。本次地震勘探的地震测线大部分是沿着市区或城乡结 合部的街道布设的，都是硬化的水泥或柏油路面，这为地震 波的激发和接收带来困难。为了解决这一问题，我们采用了 增加捶击次数，并采用一种特制的能量耦合板，使激发能量 尽量下传。当遇到水泥路或柏油路检波器不能安置时，把检 波器的尾椎去掉，将其固定在一个特制的金属板上，再放

6、置 在路面上，实践证明效果比较理想。在试验工作的基础上，确定本次勘探的基本施工因素：采用仪器：ds-6轻便式数字地震仪开动道数：24-48道 覆盖次数：6-12次激发点距：4m敲击次数：3-5次检波点距：2m记录长度：2s偏移距：2m米样间隔：1ms激发方向：端点、中点前放增益：24db2应用研究野外采集的数据经数据处理后形成水平叠加时间剖面， 经过分析、对比和解释3后进行时一深转换得到各测线深 度剖面图，并根据各线深度剖面图绘制构造平面图。通过分析确定各组反射波的地质意义分别为：tq1为来 自于第四系地层内部粗、细沉积物介面的反射(粉砂与砂砾 或砾石层的分界面)；tq为来自第四系底界的反射。

7、经数据处理后的时间剖面信噪比较高，反射波连续性较 好，反射波特征明显。在240cdp和305cdp处各有一断点， 分别为f4、f6,该断点将第四系底界错断。l4线布设钻孔四个，分别为yl、y2、y7、y8号钻孔， 第四系底界面的标高分别为y1 (-3.10m)、y7 (-28.63m)、 y8 (-15. 00m)钻探验证结果与物探解释成果基本吻合，y2 号孔见13m左右的破碎物(见图2-l)o通过对时间剖面的对 比解释及钻孔验证，认为f6号断层确实存在。3结论通过横波地震勘探技术在沈阳市活断层(f6)勘查中的 应用研究，得出如下结论：(1) 横波地震勘探方法是一项有前途、应用范围广的 技术，

8、由于受激发接收等因素的影响，目前只在浅层勘查领 域应用较广泛，如何应用到中深层领域，有待于进一步研究。(2) 横波勘探的关键问题是震源问题，如何制造出适 合野外工作特点的低噪声、大能量、易于操作、经济实用的 横波震源是推广横波地震勘探技术的关键。(3) 在野外采集时注意利用横波偏振特性进行反向 激发相减，可以提高浅层横波资料的信噪比。通过试验来 确定最佳激发面积。通过试验来确定最佳震源重量。(4) 表层为高速介质的情况下，面波的干扰很小；表 层为低速介质时，面波的干扰很严重。因此，在野外施工时 需要采取一些技术措施，来提高表层介质的传播速度。(5) 采取增加捶击次数及制做能量耦合板，来增加横 波的激发能量。参考文献1 周绪文反射波地震勘探方法m.北京：石油工业 出版社，19892 郑兆兴.用浅层横波技术研究工程地震结构及构造r.江苏南京：江3 胡中平纵横波对比方法和应用j.北京：石油物 探译丛 1990, 14 (5)： 20254 陆基孟地