天然源面波勘察方法介绍（副本）.ppt

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 254086863@ 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4~10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J0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