天然源面波勘察方法介绍

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,WD,微动智能勘探技术介绍,北京市水电物探研究所 金荣杰,010-65547011 13126770974,在地球表面，不管什么时候，无论任何地方都存在着各种震动，这是一种“存在于大自然的信息”。如同地震勘探一样，我们也可以利用这一“大自然发出的信号”来进行勘探。由于这些震动信号来源于大自然，而非人为激发所产生，因此我们将这些震动的来源称为天然源。,与地震勘探法相比，天然源勘探法在震源、所利用的波的类型等方面不同。地震勘探需要使用人工可控震源，所利用波的类型为体波（,P,波或,S,波）与面波；而天然源勘探法不需要人工震源，所利用波的类型为面波。因此天然源勘探即“天然源面波勘探”。,天然源面波勘探定义,人工源面波勘探的常用震源形式,锤击震源,落重震源,炸药震源,天然源面波勘探的震源形成,天然震源由火山喷发、潮汐作用、风动、人文活动等产生,天然源震动的特点,天然源这种“大自然发出的信号”是由于人类的日常活动以及自然现象所产生的。,当人类的日常活动为天然源的震源时，这种天然源的主频约为,1Hz,以上，其振幅、周期有明显的日变化。,当主要由风、气压、波浪等自然现象为天然源的震源时，这种天然源的主频约为,1Hz,以下，其振幅、周期随这些自然现象的变化而变化。此外，天然源还有随场所而变的特性。,因为大自然中的震动大多存在于地表或海底，所以其中面波的含量与体波相比占绝对优势。天然源勘探法正是利用这一占绝对优势的面波的勘探方法。,天然源面波勘探的优点,由于天然源勘探法利用的是地球表面无论何时何地都存在着的震动，因此使用该方法不仅能够显著减少勘探经费，而且由于其野外勘探作业不会对环境造成任何影响，在不能实行地震勘探的城市里或对环境保护要求特别严格的地方，除了天然源勘探法以外，至今还没有更好的地球物理勘探方法。,利用人工源面波技术获得大于,50,米深度的成果，需要较大的冲击动能或采用炸药震源。天然源面波技术无需人工震源，其装置连续对地观测几分至十几分钟，即可获得分析地层的面波曲线。,对于高分辨和大深度的岩土勘察任务要求，采用人工源面波和天然源面波相结合，既保持了浅层的高分辨，又可以方便实现较大深度的工程勘察目的，事半功倍。,特点,：,1.,24,个检波器等间距排列成一条直线，在测线延长线外进行激发。,2.,测试深度与排列长度相当（震源频率满足的条件下）。,3.,采集环境需要高的信噪比。,人工源面波勘探观测系统：,各种波型的分布：,1.,直达波与折射波,2.,反射波,3.,声波,4.,面波,其中：面波在近震源处，速度低，幅度大。,人工震源面波勘探地震波记录,采集方式：,1,次震源激发采集,1,次地震波传播过程，类同拍照。,特点,：,1.,无需任何人工震源,2.,抗干扰能力强,(,只要,最大三角形范围内,没有干扰即可，尤其适应城市勘察,),3.,勘察深度大,(,最大勘察深度与最大边长关系密切，二者之间大概为,410,倍的,关系,可用于采空区勘察,),检波器排列的基本形状为圆形，即在圆的中心点处以及圆周上等间隔布置检波器。测点数最少的圆形排列为,3,点组成的排列，即圆周上等距离的,3,点所构成的正三角形排列。为了提高勘探效率，可设计成不同半径的同心圆排列。例如：,7,点可构成,2,个、,10,点可构成,3,个正三角形排列。,天然源面波勘探观测系统：,天然源面波勘探观测布置图,采集方式：,对应一个时段内，采集并记录无数震源激发的地震波的传播过程。类同录像。,与常规面波采集区别：,低频、宽带、高灵敏，采样间隔大、采集记录时间长，可采集,10,分钟以上。,天然源面波勘探地震波记录,WD,天然源面波智能勘探仪,采集与处理同步进行：,直接显示可用于地质分层的面波成果曲线，实现智能勘探。,安装专家系统,赋存经验数据,手指点一点,采集处理自动干,天然源面波勘探的数据处理,F-K,频率波数法，从频率波数谱求面波相速度的方法,2.,空间自相关，简称,SAC,法,两种方法假定微动为稳定的随机过程，其理论基础为随机过程理论。分析微动的幅频特性，提取微动中包含的面波的频散特性（频散曲线），实现地层地质勘察目的。,F-K,频率波数法,分析微动频谱,提取面波频散,转换频散曲线,空间自相关法,频点自相关及与,J,0,函数拟合度,形成频散曲线,天然源面波勘探现场工作照,上海岩土工程勘察设计研究院协作,福建建筑设计研究院协作,北京市水利规划设计院,陕西渭南试验现场,天然源面波勘探现场试验成果,采集地点：福建马尾,采集参数：观测最大边长,32,米，,勘察深度,90,米。,左图为钻孔柱状图和标贯参数，,右图为天然源面波频散曲线和横波速度曲线。,曲线与地层界面及标贯值分布，对应良好。,采集地点：福州南隅,采集参数：最大边长,32,米，,勘察深度,90,米。,天然源面波勘探现场试验成果,左图为钻孔柱状图,右图为天然源面波频散曲线和横波速度曲线,福州五一广场,香格里拉酒店扩建工程,天然源面波勘探现场试验成果,地点：上海世博园,最大边长,60,米，勘探深度,140,米。,天然源面波勘探现场试验成果,左图钻孔地震波测井曲线,右图为天然源面波曲线和对应的横波速度曲线。,地点：上海世博园,最大边长,64,米，,勘察深度,140,米。,左图为对应钻孔地层柱状图,和钻孔波速测井曲线。,右图为天然源面波曲线和经过反演,计算得到的横波分层曲线。,天然源面波勘探现场试验成果,左图为钻孔地层及钻孔横波速度测井资料；,右图为天然源面波频散曲线，和经过反演计算得到的横波速度曲线。,天然源面波勘探现场试验成果,地点：天津城建大学,双源面波勘察,人工震源,地点：陕西渭南,震源冲击力,3,吨，资料深度,60,多米，,面波速度高，分层明显，与本区的,卵砾石地层相吻合。,双源面波勘察,天然震源,地点：陕西渭南,台阵最大边长,64,米，勘察深度,250,米。,面波速度高，分层明显。,红线是人工源面波频散曲线，,蓝线为天然源面波频散曲线，,二者曲线衔接段基本吻合，,检验双源方法成果可信，二者组合可行。,双源面波勘察,两种震源成果组合,天然源面波勘探技术应用研究,-,不同频率对比,左图为采用,4HZ,检波器的天然源曲线，深度,90,米；,中图为采用,1HZ,检波器的天然源曲线，深度,135,米；,右图为两条曲线比较，,90,米以上曲线完全吻合。,1.WD,智能勘探仪：安装微动专家识别系统、筛选系统、刷新叠加系统,，改变,迄今为止地震仪只具有采集功能的现状，做到直接获得成果,数据,，并且实时显示面波频散曲线。,2.,应用,WD,智能勘探仪，以往复杂的事今天简单做，高技术,岗位可由熟练工人完成,。,3.,微,动勘探技术无需震源，操作便捷，适应环境强。,听,着大地脉动，看到地层软硬,，物探工作变轻松,！,结论,谢 谢！,