工程物探震法部分

工程物探簡述地球物理勘探類型按工作原理劃分：磁法勘探、電法勘探、地震勘探、重力勘探、放射性勘探、地溫測量；按工作性質(zhì)劃分：資源勘探、工程物探、環(huán)境物探；按工作場所劃分：航空物探、地面物探、海洋物探、井中\(zhòng)井下物探。淺層地震勘探的特點(diǎn)及其主要研究內(nèi)容如何？淺層地震又叫工程地震，特點(diǎn)有：勘探深度小于200米，場地條件多變，探測對象結(jié)構(gòu)復(fù)雜；工作環(huán)境一般較差，對儀器要求高；工期短，速度快，成本低，效益好；要加強(qiáng)新技術(shù)、新方法與新裝備的研究應(yīng)用。其內(nèi)容如下：研究地質(zhì)構(gòu)造，如圈定不良地質(zhì)體、地基樁基檢測等；研究介質(zhì)體的狀態(tài)和性質(zhì)，如評價(jià)土層均勻性等；環(huán)境檢測與災(zāi)害調(diào)查，如環(huán)境污染的監(jiān)測與防治。地震波有哪些類型，簡要說明各地震波的特點(diǎn)？地震波有：縱波、橫波與面波，在地震勘探中還有利用轉(zhuǎn)換波、槽波等進(jìn)行勘探的。①縱波速度vp，是線性極化波又叫體波，其傳播速度較其它波快，它比較容易激發(fā)與接收，地震勘探經(jīng)常使用縱波來進(jìn)行，再過擾動(dòng)帶層間階地出現(xiàn)膨脹帶和壓縮帶；②橫波速度vs，是線性極化波，橫波在液體中不能傳播，其與縱波聯(lián)合勘探，得到巖土體的工程地質(zhì)動(dòng)態(tài)參數(shù)，橫波質(zhì)點(diǎn)位移取決于離開震源的距離；③面波包括瑞雷波與拉夫波，是橢圓極化波，波前面為E=λR的柱體，大多利用瑞雷波的頻散特性進(jìn)行勘探，面波在工程勘察中有較多的應(yīng)用。④縱波在具有各向異性的巖體中會(huì)發(fā)生分裂形成轉(zhuǎn)換波，利用轉(zhuǎn)換波進(jìn)行勘探可以獲得介質(zhì)層中諸如裂隙分布和各向異性特征。⑤槽波是在軟弱夾層中傳播的地震波，煤層中形成的槽波又稱煤層波，可用于煤礦井下進(jìn)行勘探。4、物探在環(huán)境檢測和災(zāi)害調(diào)查中有哪些主要應(yīng)用？①地球物理場對環(huán)境的影響及其監(jiān)測：天然放射場，天然電磁場，人工彈性波場：環(huán)境噪聲監(jiān)測，振動(dòng)測試，聲輻射測量。②環(huán)境污染（地下水、固體廢料、大氣和放射性物質(zhì)等）的監(jiān)測與防治。③天然和人為災(zāi)害的監(jiān)測和防治預(yù)報(bào)巖爆、滑坡、山崩、泥石流、塌陷等，評價(jià)邊坡穩(wěn)定性；探測地下水通道、污染物羽流路徑，確定有害物分布范圍與厚度；探測地下溶洞（空洞）、地面沉陷、地基調(diào)查、斷層以及各種污染物的探測；地下水資源勘察與評價(jià)，土地鹽堿化、沙漠化調(diào)查，地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測。5、舉例介紹淺震（礦井工程）中的特殊觀測方法（試舉三種）（1）反射波高密成像：采用小偏移距或等偏移距，單點(diǎn)激發(fā)，單點(diǎn)接收或多點(diǎn)接收，經(jīng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理，以大屏幕密集顯示波阻抗界面方法形成彩色數(shù)字剖面，再現(xiàn)地下結(jié)構(gòu)形態(tài)。（2）透射CT成像：在鉆孔或結(jié)構(gòu)體兩側(cè)密集布點(diǎn)，獲得大量透射地震數(shù)據(jù)，經(jīng)疊代運(yùn)算后反演成像。只要測得介質(zhì)的縱波速度及橫波速度，即可求解諸如介質(zhì)密實(shí)度、楊氏模量、泊松比等巖土力學(xué)參數(shù)。（3）自激自收：震源附近為折射波盲區(qū)，不存在極淺層折射波對淺層反射波的干擾，其他規(guī)則干擾波大多為遠(yuǎn)區(qū)場的解，在震源附近無法滿足其邊界條件，如面波等都不存在。因此，在震源附近一個(gè)極窄小的區(qū)域內(nèi)存在著一個(gè)最佳反射波觀測接收窗口。自激自收反射波法就是利用這一窗口在有限區(qū)域內(nèi)進(jìn)行探測的。7、常用淺震震源（檢波器）有哪些？簡述它們的特點(diǎn)及其應(yīng)用場地條件常用淺震震源有：（1）雷管和炸藥震源：頻段寬，能量大，不適用于周邊有居民或建筑物的場地；（2）錘擊震源：頻帶寬，能量有限，易產(chǎn)生面波，常用于市政工程和建筑工程勘探；（3）其他震源（板，槍，架）：機(jī)械式，常用于特殊場地的地震勘探；（4）電火花震源、電磁激勵(lì)震源、稀土超磁致伸縮震源等：用于特殊場地的地震勘探。常用淺層地震勘探中的檢波器有：動(dòng)圈式，為速度型；壓電式為加速度型，用于水體；渦流式，為加速度型。從性能上加速度型優(yōu)于速度型，從成本上者反之。9、試述淺層地震地質(zhì)條件（1）疏松覆蓋層（低速帶）：吸收高頻成分，產(chǎn)生多次反射波，使反射波走時(shí)產(chǎn)生‘滯后’現(xiàn)象。（2）潛水面和含水層：疏松層含水而增大波速，減小了影響程度。含水層下激發(fā)可豐富信號(hào)頻率，改善勘探效果。（3）地質(zhì)剖面的均勻性：剖面在橫向和縱向的不均勻，如巖性變異、發(fā)育構(gòu)造等，都是不利因素。（4）地震界面和地質(zhì)界面的差異：不同巖性的地層其波速與密實(shí)度可能很接近；或者巖層很薄，難以識(shí)別；有時(shí)同一層中也可能出現(xiàn)不同的波速層。（5）地震標(biāo)志層的確定：選擇分布穩(wěn)定且具有較明顯的地震波運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)特征的層位作為判別信號(hào)質(zhì)量與剖面追蹤的標(biāo)志。10、簡述小斷層的地震波識(shí)別特征（1）反射同相軸明顯錯(cuò)斷，落差大于或近于半個(gè)地震波長，斷距一般3～5m，反射波同相軸在斷層處形成臺(tái)階，由于斷層面對地震波的散射、繞射和反射作用，斷面處一定范圍內(nèi)波形時(shí)有紊亂，下盤之下近斷面附近反射波組相位有時(shí)模糊不清。（2）反射同相軸扭曲，落差較?。?～3m左右）的小斷層其斷層破碎帶一般不明顯，在地震剖面上僅造成斷面兩側(cè)相應(yīng)地層反射波同相軸的小幅錯(cuò)開，視覺上同相軸在該處僅發(fā)生波動(dòng)或扭曲或轉(zhuǎn)折，沒有明顯斷開跡象。（3）反射同相軸分叉或合并，由于斷面兩側(cè)地層因斷層作用形成明顯的楔形，造成斷層反射波容易與附近上下地層的波形發(fā)生復(fù)合，形成同相軸分叉或合并的假象。（4）同相軸發(fā)生強(qiáng)相位轉(zhuǎn)換或振幅強(qiáng)弱變化，斷距一般1～3m。（5）正斷層和逆斷層在時(shí)間剖面上的對比，同相軸斷開一般視為正斷層斷點(diǎn)，反射波同相軸重疊為逆斷層的斷點(diǎn)。（6）斷層的解釋應(yīng)該注意其多解性，對于地震剖面上所出現(xiàn)的同相軸變化應(yīng)綜合工作區(qū)地質(zhì)構(gòu)造特點(diǎn)與地震波組特征仔細(xì)分析，并加強(qiáng)驗(yàn)證對比，尋找判據(jù)，增加判定的可靠度。11、在樁基無損動(dòng)測中，樁基檢測的時(shí)域分析包括哪些內(nèi)容？①當(dāng)樁體存在質(zhì)量缺陷（波阻抗差異界面）時(shí)，利用邊界條件（力、位移連續(xù)），可求出反射波與入射波的振幅比，即反射系數(shù)為：②當(dāng)樁長為已知時(shí)，通過識(shí)別樁底反射波，確定其到達(dá)時(shí)間，可求出樁體縱波傳播的速度：③當(dāng)已知樁體材料的密度時(shí)，也可利用其求出縱波在樁體中的傳播速度即：④通過識(shí)別樁間反射波的初至可計(jì)算缺陷面的深度：⑤利用入射波的振幅與相位，可以分析樁體內(nèi)反射界面的性質(zhì)與波阻抗比：⑥當(dāng)樁體質(zhì)量均勻，局部地段擴(kuò)縮徑時(shí)，利用入射波與反射波的振幅與相位，可以估算該部分的面積變化。在時(shí)域范圍內(nèi)，通過對記錄波形的振幅、相位、走時(shí)等動(dòng)力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)特性的分析與研究，可以作為分析樁體完整性的一種簡便直觀手段。12、樁基作為一維桿狀體，其不同類樁（摩擦樁、端承樁與摩擦端承樁）的頻域分析把樁基簡化為一個(gè)均質(zhì)的一維桿狀體，桿的縱向振動(dòng)遵循一維波動(dòng)方程，由于桿是有界的，波在端面上反射，形成正向和反向波迭加，可以令方程的解為：（1）、兩端自由的桿，無論為何值時(shí)，力為零。諧振頻差：（2）、上端自由，下端固定的桿。諧振頻差：（3)、上端自由，下端為彈性支承的情況。頻率方程：，分為k→0，0＜k＜∞，k→∞三種情況討論。13、瑞雷波勘探法的特點(diǎn)，可用來解決哪些工程地質(zhì)問題（1）波前面是高度為z=R的柱體；瑞雷面波是橢圓極化波;面波振幅A隨距離r衰減比體波慢，面波能量強(qiáng)于體波。（2）在分層介質(zhì)中，瑞雷波具有頻散特性，在層狀介質(zhì)中瑞雷波隨著波長或頻率的變化而變化，即發(fā)生頻散。（3）瑞雷波的波長不同，穿透深度也不同，其能量主要集中在一個(gè)波長范圍內(nèi)，而傳播速度代表著半個(gè)波長范圍內(nèi)介質(zhì)振動(dòng)的平均傳播速度，因此，一般認(rèn)為瑞雷波法的勘探深度和波長密切相關(guān)。（4）面波速度與橫波速度相當(dāng);當(dāng)泊松比=0.5時(shí)，，一般巖石的泊松比為0.25，而土的泊松比在0.45～0.49之間，因此，對于巖土工程勘察而言，可用面波速度代替橫波速度。14、什么是槽波，簡述其形成及觀測特征當(dāng)煤層中激發(fā)了體波，包括縱波與橫波，其部分能量由于頂?shù)捉缑娴亩啻稳瓷浔唤d在煤層及其鄰近的巖石（簡稱煤槽）中，不向圍巖輻射，在煤槽中相互疊加、相長干涉，形成一個(gè)強(qiáng)的干涉擾動(dòng)，即槽波。它以煤