工程地震勘探综述

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1、工程地震勘探综述一、工程地震勘探的主要任务、作用与地位工程地震勘探，人们又称之为浅层地震勘探，尽管它与深部地震勘探在野外工作方法、室内资料处理及解释方法有相似之处，但是，深部地震勘探主要以了解地壳、岩石圈的结构和探测石油、天然气为目的。而工程地震勘探则以勘探地面以下100M范围内，有时甚至是地下几米内的地质构造、岩土结构、力学性质为目的。工程地震勘探主要为城市规划建设、工业建设、公共设施建设等提供必要的工程地质依据。因此工程地震勘探往往具有激发能量较小，勘查范围较窄，勘查网度较密，勘探精度较高等特点。随着我国建设事业的发展，新兴的工业城市、港

2、口城市、经济开发区等不断发展，老城市的现代化改造也在迅速进行。诸如高层建筑、大型厂房、地下铁道、高速公路、桥梁、隧道、港口、机场、水坝、核电站等种类繁多的新型的高标准工程建设项目日益增多。这不仅对各种工程基础的地质条件提出了更高的要求，并且也要求用较少的人力和投资，快速可靠地完成工程勘察任务。因此，作为工程勘察手段之一的地球物理学方法得到了广泛的应用，尤其是工程地震勘探占有非常重要的地位，各种地震学方法取得了令人瞩目的成效并得到推广使用。工程地震勘探在各类地基基础勘察、环境与灾害地质调查以及水资源调查等工程领域中发挥重要的作用，同时还广泛使用

3、于工程效果评价、混凝土构件质量检测等建筑工程中。工程地震勘探具有既快速、又准确的优点。由于方法简便并可大面积测量，各种地震学方法可以确定浅部或深部的工程地质指标，以及人们需要了解的任何范围内的土层性质。地震学方法不需要采集试样，不需要破坏岩体连续性和土层的天然结构，就可确定岩体、土层的工程地质指标。工程地震勘探各种方法的有效性，使其可以提供连续的剖面或面积性的工程设计参数、地质信息，并可节省大量工程钻探费用。这些优点使工程地震勘探在提高效率、保证质量和节约资金方面起到重大作用。也使工程地震勘探在工程地质勘察领域中具有不可取代的重要地位。二、工

4、程地震勘探的方法技术工程地震勘探是一种研究人工震源（如机械敲击、可控震源、爆炸等）所激发产生的地震波在地下岩层、土壤或其他介质中传播来解决工程地质问题的方法。其基本原理是当人工震源所激发的地震波在介质中传播时，由于不同的岩层具有不同的弹性特征（如速度、密度等），当地震波通过这些岩层的分界面时，将产生反射或折射，并且有纵波、横波、面波等之分。而这些不同类型的波具有不同的传播速度、路径、频率和强度。用仪器记录各种波的传播时间和波形特征的变化规律，分析解释地震记录，可以推断出有关岩石性质、结构和几何位置等参数，从而达到勘探的目的。工程地震勘探中，根

5、据地震波的传播特点可以分为折射波法、反射波法和透射波法；根据波的类型不同又可分为纵波、横波和面波探测。1.折射波法折射波法是工程地震勘探中应用最为广泛的，也是较为成熟的方法之一。当下层介质的速度大于上层介质时，以临界角入射的地震波沿下层介质的界面滑行，同时在上层介质中产生折射波。根据折射波资料可以可靠地确定基岩上覆盖层的厚度和速度，根据每层速度值判断地层岩性、压实程度、含水情况及地下潜水界面等等。用折射波法可获得基岩面深度，这个深度是指新鲜基岩界面的埋深。当基岩上部风化裂隙发育或风化层较厚时，新鲜基岩面给出了硬质稳定的地下岩层，从而可以减少给

6、工程带来危险性的机会。另外，还可由界面速度值确定地层岩性。利用折射波法可以准确地勾画出低速带，指示出断层、破碎带、岩性接触带等。2.反射波法反射波法同样是在工程地震勘探中广泛应用的方法。在各种有弹性差异的分界面上都会产生反射波，反射波法主要用于探测断层，确定层状大地层速度、层厚度等。折射波法的应用受到许多条件的限制，一般要求地层速度随深度的增大而增大，观测折射波必须在盲区之外等。反射波法能克服这些缺点，其应用范围更加广泛。但反射波法的野外工作方法、压制干扰技术及资料解释技术比折射波法复杂。3透射波法透射波法观测和研究通过岩层的直达波，多数在钻

7、孔或坑道内进行，根据波的传播时间和波的动力学特征求得地震波在该岩层中的速度，并计算出岩层弹性参数。这是目前工程地震勘探中测定岩、土动力学参数的基本方法。近年来，层析成像技术（CT）的发展，使透射波法能够用于解决难度较大的工程地质问题，使其在工程勘察中的应用范围越来越广。4.面波法瑞利面波勘探是近年发展起来的浅层地震勘探新方法。传统的地震勘探方法以激发和测量纵波为主，面波属于干扰波。事实上，面波传播的运动学、动力学特征同样也包含着地下介质特征的丰富信息。面波法与其他地震方法比较有以下两方面的特点：（1）浅层分辨率高：瑞利面波在近地表一定深度内传

8、播，主要解决浅部地层分层等地质问题。例如，在深度5M之内，只要选择合适的震源，可以利用瑞利面波探测到浅部地层中的厚度小于1M的薄层，而用其他方法，很难解决这样的地质