天然源面波勘探

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1、天然源面波勘探技术黄河勘测规划设计有限公司工程物探研究院YellowRiverEngineeringConsultingCo.,Ltd.余凯一、国内外发展概况二、方法技术特点三、天然源面波的研究及应用四、天然源面波勘探的技术优势五、工程实例内容提要文章回顾了天然源面波勘探发展的历史,介绍了解天然源面波勘探的技术特点以及几种数据处理方法，主要讨论了天然源面波的应用和研究方向，总结了天然源面波勘探的技术优势。国内外发展概况国外天然源面波勘探技术的研究开始于20世纪50年代，1957年提出了从微动信号中提取面波的两种主要

2、方法：空间自相关法(SPAC法)和频率-波数法（F-K法）。国内20世纪80年代末90年代初首次传到中国。1992年北京市地质勘察技术院首次在北京进行了一次目的层深达2400ｍ的微动勘查试验。方法技术特点微动信号的来源各种自然现象产生，信号频率＜1Hz的低频信号源（又称长波微动）如：天气的变化以及海浪、潮汐变化等人类活动产生，信号频率≥1Hz的高频信号源（又称常时微动）如：各种机械振动，道路交通等微动没有特定的震源，振动来自观测点的四面八方，携带有丰富的地球内部信息。微动是由体波（P波和S波）和面波（瑞雷（Rayl

3、eigh）波和勒夫（Love）波）组成的复杂振动，其中面波的能量占信号总能量的70％以上。地震波微动S波P波微动方法技术特点理论上来讲，微动可以看作是一种稳定的随机过程，是随时间和位置适量而变化的一种自然现象，某一时间段的微动记录可以作为稳定随机过程的样本函数来看待。同时，可用时间与空间上的平稳随机过程进行描述。天然源面波（微动）勘探方法就是以这种平稳随机过程理论为依据的，由微动信号中提取面波的频散曲线，然后通过对频散曲线的反演，得到地下横波的速度结构。方法技术特点方法技术特点天然源面波的研究及应用天然源面波勘探地

4、球的内部结构大地构造观测台阵和探测深度的关系规则台阵到不规则台阵地震灾害地壳和地幔的物质组成规则台阵到不规则台阵：以往的空间自相关法一直采用规则台阵,但实际工作时不方便,后来冈田等进一步研究使得SPAC法在不规则台阵上也能够适用。采用非规则台阵的空间自相关法(SPAC法)称为扩展的空间自相关法(ESAC法)。微动单点非规则台阵示意图微动单点规则台阵示意图天然源面波的研究及应用天然源面波的研究及应用图1图2图3图4天然源面波的研究及应用关于观测台阵（台阵半径）和探测深度的研究：2002年提出F-K法有效波长范围为台阵

5、半径的2.3~6.8倍，SPAC法有效波长范围为台阵半径的3.2~17.2倍。在10个观测台阵中，有效波长范围上限随地下构造的不同和台阵的大小而变化，但SPAC法的上限都比F-K法大。推定可能的位相速度的最短波長：推定可能的位相速度的最長波長：天然源面波的研究及应用1、无需人工源，不受场地限制，野外作业简便,勘探周期短，成本低。尤其适用于地面障碍物覆盖区的构造勘探。2、由于使用面波，不受浅层高速层屏蔽作用的影响。3、探测深度大。根据台阵观测半径大小，勘探深度从地表~3000多米。天然源面波勘探的技术优势工程实例土石

6、界面探测：观测半径:20、40、80、160m断层探测：谢谢！