地震技术在隧道工程勘查中的应用

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1、第19卷6期中国煤田地质Vol.19No.62007年12月COALGEOLOGYOFCHINADec.2007文章编号:1004-9177(2007)06-0067-03地震技术在隧道工程勘查中的应用1,2肖克华(1.中国地质大学,湖北武汉430074;2.湖北煤炭地质物探测量队,湖北武汉430200)摘要:以折射波法及反射波法介绍了地震勘探技术在石柱槽隧道及大桠隧道探测断裂破碎带、断层中的应用情况,包括观测系统、处理方法及解释依据。结果表明地震技术在隧道工程勘查中具有良好的应用效果。实例说明,在隧道工程勘探中,因地震波能量衰减较快

2、,除了选择合适的地震勘探方法、观测系统及工作参数外,还应特别注意选择较小的偏移距及道距。关键词:地震反射波法;地震折射波法;偏移距;隧道中图分类号:P631.4文献标识码:A众所周知,地震勘探与其它物探方法相比,具有度。分辨率高、精度高、信息丰富的特点,尤其是可以得在一个工区选择哪一种地震勘探方法,要根据到岩土的力学参数,并且工效高、成本低、勘探周期该区的地质任务和地震地质条件来确定,如低速带、短,近年来,地震技术在工程勘查领域得到了广泛应潜水面、波阻抗面等。用。2勘察实例我队自引进Summit地震仪后,进行了多个工程项目的勘探,以下

3、仅以隧道工程勘查为例,介绍地震2.1石柱槽隧道工区位于湖北省恩施土家族自治州恩施市龙风勘探的野外数据采集、资料处理和资料解释的技术霸镇,海拔400～500m,地形起伏较大,第四系残积土方法。较薄,出露皆为砂岩。地质人员怀疑隧道进口处有一1地震技术断裂破碎带通过。地震测线垂直于隧道轴线布置,采折射波法和反射波法是地震勘探的两种基本方用地震折射波法进行勘探。法。2.1.1野外工作方法折射波法是利用折射波进行地震勘探的一种方地震仪采用德国Summit遥测地震仪,100Hz检法,其应用条件是勘探目的层的波速大于上覆地层波器,采用相遇追逐观测系

4、统,32道接收,道距5m,波速,接受折射波应在目的层的盲区以外,在工程勘排列长155m,偏移距20～30m,采样间隔1/8ms,记查领域折射法多用于探测基岩面起伏、风化带划分录长度512ms,以炸药为震源。和确定断层破碎带位置等,是拾取浅层弹性波速行2.1.2数据处理及解释之有效的方法。地震纵波折射法室内资料定量解释采用t0差数反射波法是利用反射波进行地震勘探的一种方时距曲线法。按如下流程进行:①根据野外记录波形法,只要存在波阻抗(ρv)差异,就能形成反射波,因读取纵波折射初至,绘制折射波初至时距曲线;②确此用初至折射波法无法探测的隐

5、伏层和速度倒转定交点,绘制θ(x)曲线,计算折射层速度;③利用各层,用反射波法则有可能把它们探测出来,反射法对地层波速差异,计算各地层厚度。地下构造具有较好的再现性。但是反射波是续至波,利用基岩纵波速度变化来划分地层,进行围岩尤其是浅层反射波法勘探中,直达波、面波、声波等分类,推断解释地下地质构造特征,结合钻孔资料及干扰波往往和反射波混合在一起,其信噪比要比初地质区调资料综合解释。至折射波法低,这给反射波的识别和追踪增加了难2.1.3勘查成果图1为根据两个相遇炮和两个追逐炮所作石柱作者简介:肖克华(1969—),男,物探工程师。中国地

6、质大学地球物理槽隧道进口时距曲线。专业工程硕士在读。在湖北煤炭地质物探测量队工作,一图2为用t0差数时距曲线法结合波旅行计算出直从事物探工作。的各地层厚度和纵波速度,上部曲线表示基岩纵波收稿日期:2006-12-20责任编辑:孙常长速度,中间曲线表示覆盖层速度,下部曲线表示覆盖68中国煤田地质第19卷图1折射波法时距曲线Figure1Refractionmethodtime-distancecurvesa.小号端相遇炮b.大号端追逐炮图2折射层速度及深度图3低速带在单炮记录上的反映Figure2Refractionhorizonvel

7、ocityanddepthFigure3Reflexoflowvelocityzoneonsingle-shotrecord层厚度。其上105～110m段有一低速带反映。根据折射层速度和深度即可进行地质层位划分数字滤波、道内均衡等处理;②进行速度分析、动校及隧道围岩分类。其上低速带应为断裂破碎带反映,正、水平叠加、剩余静校正、反褶积等处理;③成果资该异常在4个单炮记录上皆有清晰地反映。图3(a)料的显示,把处理的成果输出并以时间剖面图的形为小号端相遇炮记录,图3(b)为大号端追逐炮记录,式显示供解释使用。从图中可以看出初至折射波较清晰

8、,受干扰较小,为地震反射层位的解释主要是依据地震剖面的反准确拾取初至时间提供了条件。其上还可以清晰地射特征,选择特性明显的标准反射波,结合地层层位看到断裂破碎带反映。关系确定反射波代表的地质层位;地震资料的构造2.2大垭