城區(qū)地震勘探炮點(diǎn)布置

城區(qū)地震勘探炮點(diǎn)布置

0城市核算安全距離的確定目前，許多地震勘探項(xiàng)目涉及市政建設(shè)。以2009年采集的塔西南部區(qū)塊三維地震項(xiàng)目為例，該區(qū)域位于該區(qū)域的中部，該區(qū)域及其周邊地區(qū)的周邊地區(qū)及周邊地區(qū)面積為13.35公里。目前城區(qū)不同建筑物的安全距離一般由安全部門給出，沒有考慮淺層地質(zhì)條件的變化，且給出的安全距離也過于保守。在障礙物較小時(shí)作業(yè)難度以及對(duì)資料的影響都不大。但在本次三維勘探中，如果按照給定的安全距離施工，縱向最大空炮范圍為2720m，橫向最大空炮范圍為2600m，那么，城區(qū)內(nèi)共有544炮無法布設(shè)，最低覆蓋次數(shù)為35次，只能達(dá)到設(shè)計(jì)覆蓋次數(shù)的36%。如果按照目前安全距離施工，城區(qū)內(nèi)炮點(diǎn)全部轉(zhuǎn)移到城區(qū)外圍，剖面缺口深度達(dá)到1s，已經(jīng)影響到了目的層，同時(shí)小炮檢距的大量缺失嚴(yán)重影響后期資料的疊前深度偏移效果。在保證城區(qū)建筑物安全的前提下，如何科學(xué)合理地設(shè)計(jì)炮點(diǎn)的安全距離和安全藥量，盡可能縮小空炮范圍是三維施工前必須解決的問題。1激發(fā)頻率對(duì)建筑物的影響以往研究表明，井炮激發(fā)產(chǎn)生的震動(dòng)效應(yīng)對(duì)周圍建筑物的影響主要包括3個(gè)方面:振動(dòng)速度、振動(dòng)頻率以及振動(dòng)持續(xù)時(shí)間。振動(dòng)頻率對(duì)建筑物的影響表現(xiàn)在:建筑物自振頻率與地震波的激發(fā)頻率越接近，諧振現(xiàn)象越明顯，振動(dòng)對(duì)建筑物的影響就越大。一般房屋的自振頻率不大于10Hz，井炮激發(fā)產(chǎn)生的地震波頻帶較寬，最大振幅值為初至折射波，主頻一般在20Hz左右，與房屋的自振頻率相差較大，即激發(fā)頻率對(duì)建筑物的影響不大。初至折射波視周期一般為50ms左右，作用在建筑物的振動(dòng)持續(xù)時(shí)間很短(天然地震持續(xù)時(shí)間一般為幾秒至幾十秒)。基于以上分析，本次探討井炮激發(fā)安全距離主要考慮振動(dòng)速度(與接收到的地震波振幅有關(guān))。1.1激發(fā)點(diǎn)—理論基礎(chǔ)井炮激發(fā)振動(dòng)速度的大小一般與藥量、激發(fā)點(diǎn)到接收點(diǎn)的距離以及吸收衰減系數(shù)有關(guān)。目前，關(guān)于爆破地震振動(dòng)速度問題，國外比較公認(rèn)的是前蘇聯(lián)學(xué)者薩道夫斯基的經(jīng)驗(yàn)公式，我國長期以來在爆破地震安全距離與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度計(jì)算方面也是采用該公式，其具體形式為:式中:R—激發(fā)點(diǎn)到接收點(diǎn)的距離，m;Q—藥量，kg;V—接收點(diǎn)接收到的地震振動(dòng)速度，cm/s;a—地震波衰減系數(shù)，與地質(zhì)地形條件及距激發(fā)點(diǎn)的距離有關(guān);K—同激發(fā)介質(zhì)、激發(fā)方式、地形條件等因素有關(guān)的系數(shù)。對(duì)(1)式中兩邊取對(duì)數(shù)，得到式中Q表示激發(fā)藥量，R表示激發(fā)接收距離，在實(shí)際生產(chǎn)過程中為已知。振動(dòng)速度可以從實(shí)際地震資料中讀取數(shù)據(jù)進(jìn)行換算，則公式(2)中只有系數(shù)K和a未知。在多組數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行回歸分析，就可以得到激發(fā)該區(qū)域的有關(guān)系數(shù)，再根據(jù)公式(1)，參照《民用爆炸物品安全管理?xiàng)l例》同建筑物安全振動(dòng)速度，就可以得出不同建筑物的安全距離所對(duì)應(yīng)的安全用藥量。2.2儀器記錄電壓根據(jù)記錄儀器的不同，野外地震采集記錄到磁帶上的數(shù)據(jù)也不相同，結(jié)合檢波器靈敏度可以利用公式(3)得到接收點(diǎn)的振動(dòng)速度。式中:V—振動(dòng)速度，cm/s;VS—檢波器靈敏度，mv·s/cm;對(duì)于其他常用地震儀器例如Sercel408和Sercel428等，儀器記錄數(shù)值需要經(jīng)過換算才可以得到電壓值。以三維工區(qū)內(nèi)試驗(yàn)單炮資料進(jìn)行分析，該試驗(yàn)炮激發(fā)深度15m，激發(fā)藥量20kg，通過真值讀取得到不同炮檢距的最大振動(dòng)速度(圖2)。從圖中可以看出，振動(dòng)速度隨著炮檢距的增大逐漸減小，在近炮檢距衰減速度明顯大于遠(yuǎn)炮檢距。取近炮檢距的大號(hào)方向和小號(hào)方向各5個(gè)接收點(diǎn)，大號(hào)方向和小號(hào)方向數(shù)據(jù)平均后進(jìn)行數(shù)據(jù)回歸計(jì)算(表1)。根據(jù)表1中數(shù)據(jù)，利用式(4)和(5)進(jìn)行回歸分析得出該區(qū)域?qū)?yīng)系數(shù)為:a=2.3504,K=1789.86。把計(jì)算出的系數(shù)帶入公式(1)就可以計(jì)算不同距離的振動(dòng)速度。以激發(fā)藥量20kg計(jì)算不同距離振動(dòng)速度(表2)。2.3結(jié)構(gòu)房屋選型根據(jù)2006年發(fā)布的《民用爆炸物品安全管理?xiàng)l例》規(guī)定縣城內(nèi)主要建筑物類型包括土坯房、一般磚房和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋。根據(jù)表3選取土坯房的振動(dòng)安全速度為0.7cm/s，一般磚房為2.3cm/s，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋為3.5cm/s。取激發(fā)深度為15m，基于薩道夫斯基經(jīng)驗(yàn)公式可以得出不同建筑物對(duì)不同藥量的安全距離要求(表4)。2城市公園區(qū)域布設(shè)炮點(diǎn)的效果分析從以上分析中，可得到不同激發(fā)藥量時(shí)該區(qū)域不同建筑物的作業(yè)安全距離，當(dāng)激發(fā)藥量為2kg，安全距離可以選擇為32m。考慮到縣城內(nèi)相同建筑物的抗震程度會(huì)存在差異，施工過程中對(duì)一般建筑物設(shè)定安全距離為35m，對(duì)土坯房安全距離設(shè)定為50m。確定了安全距離后，進(jìn)行了三維地震施工。利用城內(nèi)廣場、綠化帶、學(xué)校操場等區(qū)域，在縣城內(nèi)選擇布設(shè)了123炮，藥量為2kg，最淺激發(fā)深度50m。通過對(duì)比城區(qū)內(nèi)布設(shè)炮點(diǎn)前后面元內(nèi)炮檢距分布(圖3)，可以看出，增加布設(shè)炮點(diǎn)有效改善了城區(qū)內(nèi)面元炮檢距分布，缺失的中小炮檢距得到了彌補(bǔ)。在疊加剖面(圖4)上，城區(qū)內(nèi)布設(shè)炮點(diǎn)后，目的層同相軸的連續(xù)性明顯變好?？梢灶A(yù)見，在城區(qū)內(nèi)，根據(jù)實(shí)際資料計(jì)算得到的安全距離來布設(shè)炮點(diǎn)，為后期偏移處理打下了良好的基礎(chǔ)。3以通用的方法計(jì)算安全藥量對(duì)不同建筑物，如何選擇具有區(qū)域針對(duì)性、科學(xué)合理的安全距離一直是困擾野外施工技術(shù)人員的難題。采用安全振動(dòng)速度作為井炮激發(fā)對(duì)周圍建筑物破壞程度的判決依據(jù)是目前工程爆破通用的方法，石油地震勘探也可以視為工程爆破的一種。針對(duì)井炮激發(fā)，本文引入安全振動(dòng)速度參數(shù)，利用實(shí)際資料統(tǒng)計(jì)出了施工區(qū)域的有關(guān)系數(shù)，計(jì)算出了針對(duì)縣城不同建筑物作業(yè)時(shí)，采用不同用藥量時(shí)的安全距離，具有較強(qiáng)的針對(duì)性，實(shí)施結(jié)果表明該方法是有效的。只要有