反射5-1.pdf

第五章 反射波法 与折射波法相比，地震波向地下深部传播时，在两种地层的分界面上，无论界面的波阻 抗增大还是减小都会产生反射信号。即使上下岩层介质的波速不变，只要密度发生变化，其 分界面也能产生反射波。反射波法能够较直观地反映地层界面的起伏变化，而且还能探测折 射波法无法探测的隐伏低速层、空洞以及其它异常物体。 在工程勘查中使用的浅层反射波法与中、深层反射波法的基本原理相同，但在所研究的 问题上却有很大的区别。中、深层反射波法研究的是地下数百米至数千米深的较大的地质构 造，而浅层反射波法的勘探对象经常是几十米以内的较小的地质构造，这就要求很高的分辨 率。为了获得较高的分辨率，浅层反射波法的工作频率要比中、深层地震反射波的频率高一 个数量级，一般为几百赫兹。 在浅层反射波法中还碰到了许多深层反射波法中不存在的干扰和困难，例如较强的面波 干扰，折射波初至区引起的麻烦，近地表物质不均匀性，以及震源脉冲的持续振动信号使得 多种波重叠、干涉等，构成了浅层反射波法本身的特点。此外，在较浅的部位，界面常常有 破裂和局部的不规则变化，如逐渐变化的风化带、含水层等都会降低反射质量。这些和中、 深层反射是不同的。 反射波法的数据采集和资料处理都比折射波法复杂得多，特别是在干扰较大的市区开展 浅层或超浅层地震勘探时，复杂的外界条件加大了施工及解释的难度。近年来，在高频地震 脉冲的激发和接收、数据处理、解释技术、仪器的分辨率、压制和消除各种干扰波方面都有 了很大的提高和发展，反射波法已经成为工程地震中最为重要的、较成熟的方法之一。 §5.1 反射波时距方程及理论时距曲线 一、水平层的时距曲线和正常时差的概念 设地下介质结构如图 5.1.1 所示，地下有 一水平波阻抗界面 R，界面埋深 h，界面上部 表层的波速为 V。在 地表 O 点激发产生的地震 波传播到界面 R 以后，一部分能量反射回到地 面，在地面上各点依次接收到反射波。根据图 * 5.1.1 中反射波的传播路径，O 为虚震源点。 反射波的传播时间为： 1 t = (2h) 2 + x 2 (5.1.1) V 可写为： t 2 x 2 ? = (5.1.2) 图 5.1.1 水平二层结构反射波路径及时距曲线 2 1 2h 2 (2h) ( ) V 在激发点接收的反射波时间 t0 称作双程垂直时间，在（5.1.2）式中，令 x＝0，得： 77 2h t = 0 V 1 由此可得： h = Vt （5.1.3） 2 0 1 由此可得： h = Vt （5.1.3） 2 0 因此，根据 t0 时间可以确定水平界面的埋深。 从（5.1.2）式可知，双曲线的渐近线的斜率为 1/V。即直达波时距曲线是反射波时距 曲线的渐近线。一般情况下,直达波先于反射波到达接收点。 若界面 R 还是一个折射波界面（即 V2＞V1），则 在 xm 点接收到以临界角入射并反射的波， 它既是反射波的射线，又是折射波的起始射线（参见图 5.1.1），所以在 xm 点反射波和折射 波的时距曲线相重合。也可以说，二者在此点相切。显然，在临界点附近，反射波受到折射 波的干扰。 根据反射波时距方程可求得沿测线变化的视速度