高频浅层地震反射法在浅海工程勘察中的应用

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1、高频浅层地震反射法在浅海工程勘察中的应用1996年l0月第5期珠江现代建设总第73期高频浅层地震反射法在浅海工程勘察l中的应用谢蒙易海强(珠委设计院广州510611)P6;l'ee1.f"摘要本文介绍了高频浅层地震反射法的原理及其特点,并以珠江口黄茅海治理规划阶段中应用高频浅层地震反射法进行对该测区水下覆盖层,基岩起伏状况和古河道调查的探测实系列黄茅海覆盖层分层古河道在浅海域工程的基础勘探和设计中.人们对水下覆盖层内的详细层位结构及基岩埋深最感兴趣,其有关埋藏古河床的详细资料,对工程规划基础设计(例如筑堤)很有指导意义.钻孔仍是一种探测地

2、下层位结构及古河床分布的实用工具,但因钻孔分布稀疏,有时使覆盖层的横向变化难于解释,从而对发现的古河床追踪难以实现.若要进一步获得有关其详细地质资料,需要加密钻孔,因而,面临着海上钻探经费昂贵,受风浪影响以及工期长等问题的困扰.反之,浅层地震反射法在浅海工程勘探中解决此类问题是很有效的.本文以高频浅层地震反射法在黄茅海工程勘探中解决水下覆盖层分层和探测古河床的应用实例说明其效果.2方法原理2.1地震波的垂直反射与透射浅层地震反射法在浅海工程勘探中,常采用极小偏移距观测系统,主要接收来自反射界面的近于垂直入射波的反射信息.众所周知,地震波从

3、介质1垂直入射到与其具有不同波阻抗的介质2的分界面时,界面上反射波和透射波的反射系数KR和透射系数Kr与介质1的波阻抗PlVl和介质2的波阻抗P2V2存在以下关系:Ks=式中:Pl和l为介质1的密度和纵波速度;P2和2为介质2的密度和纵波速度..由以上两式可见,当入射波从低阻抗介质向高阻抗介质入射时,P2V2>PlVl,KR>0,入射波与反射波同相;若入射波从高阻抗介质向低阻抗介质入射时,P2V2'PlVl,KR<0,入射波与反射波相位相反.2.2陡角反射的特点浅海工程勘探应用的高频浅层地震反射法,通常采用单个检波器组,

4、发射和接收在很短的间隔上进?17?1996年l0月第5期珠江现代建设总第73期行,从而基本上获得连续的记录剖面.实际上,它是一种具有"等偏移"陡角反射的单道连续剖面法.由于它具有极小偏移距,反射波的入射角接近于零.主要接收近似垂直入射的反射信息.因而.它与常规的浅层地震反射法相比,具有如下优点:①应用高频反射波分辨率高;②由于激发点与接收点非常近,入射角较小,转换横波和透射横波强度很弱,几乎不产生转换横波,因而其影可忽略不计;③接收点在激发点附近,受直达波,面波和初至折射波的干扰少;④在激发能量相同的条件下.反射能量相对于常规浅层反射法(

5、较大入射角)大得多;⑤发射和接收在很短的间隔上进行,连续布点,实时处理各测点记录形成双程反射时间t.剖面.成果直观.3探测实例3.1测区概况黄茅海位于珠江口八大口门最西部的崖门和虎跳门汇合河口湾的出海部位.是一个自北向南呈喇叭状开口的内海,南北长约36km,北部崖门一虎跳门口宽仅约3km.南部宽约15km.黄茅海中部海域水深一般2—3m.南部3—5m.北部0.5—2m.崖门口正南方至黄茅海中部.有一宽0.5一lkm,长约20km,水深5—9m的狭长带的海底深槽.其海岸两侧海底平缓且滩涂发育.由于泥沙淤积,滩涂的发育延伸,咸潮入侵以及人们的

6、盲目围垦,造成一系列问题.因此,必须通过治导规划及河道整治,才能有效地进行河口延伸的宏观控制.应用高频浅层地震反射法对黄茅海进行探测.为其治理规划提供有关水下覆盖层分层.基岩起伏状况,古河床等地质资料.通过9条剖面(横跨海域剖面为主.间距约4km)约90km的剖面探测.实现了海底覆盖层分层和古河道追踪勘测.获得了良好的效果.测区内覆盖层和基岩自上而下有:嵌泥(Q4),淤泥质粘土(Q4),淤泥质砂(Q4),粘土(Q3),淤泥质砂壤土(Q3)全风化残积土层,燕山期花岗岩(¨')和泥盆系中统砂岩(D2.).3.2野外探测方法简介.高频浅层地震反

7、射法探测仪器采用美国德立台勘探公司生产的MEP一305系列海洋工程地震反射剖面仪.该系统主要部件工作原理简介如图l.主要由30600型电电火花震源,28105型电火花发射阵列,28420型水上组合检波器接收阵列,300型高分辨率地震放大器和LSR一1807m型线性扫描记录仪组成.其中.30600型火花震源最大输出功率为800J并采用美国专利技术——固态可控硅开关;28105型电火花阵列是有20对线状组合激发(放电)电极,间距为0.36m,配置了成,淡水两种工作方式;28420型水上组合检波器接收阵列采用20个B--1.5型水上检波器线状并

8、联组合方式,间距0.321m,以变压器耦合输出总信号,附有各种抑制干扰结构;300型高分辨率地震放大器,可在100.200Hz频率范围内处理地震信号;LSR—l807M型线性扫描记I录仪可在÷