淺層地震折射波法在鐵路勘察中的應用

■李想 李貴棟

（河北省地球物理勘查院 河北 廊坊065000）

淺層地震折射波法在鐵路勘察中的應用

■李想 李貴棟

（河北省地球物理勘查院 河北 廊坊065000）

地震折射波法由于其在使用過程中能夠準確、快速的確定折射界面的速度，所以在工程地質的勘查過程中被經常使用。本文著重闡述了在鐵路建設過程中地震折射波法的應用，在建設鐵路的過程中，采用淺層地震折射波法對周圍的地質情況進行勘查，查找土石分界的地方，然后對其進行相應的解釋，根據勘查結果，對鐵路建設過程中可能遇到的斷層以及土方塌陷等等情況進行了討論。

折射波法表層剝去法鐵路淺層地震勘探

0 引言

淺層地震勘探在勘探過程中能夠比較清楚地對一百米以內的工程地址問題進行勘探，這種勘探方法相對于其他方法具有更高的精度以及效率，因此，近年來被廣泛的運用于工程地質勘探中。在進行勘探的過程中，千層地震折射波法能夠準確的提供所勘探地質的構造剖面圖，同時可以提供地層位置平面等值線圖等等。在對地質進行勘察時，常常用淺層地震波法對地質中存在的以下問題進行勘查，分別是對地質進行圍巖分類、用來確定地質覆蓋層的厚度、評價巖體的質量等等。本文以修建鐵路為例，闡述了用淺層地震折射波法對項目建設過程中的地質情況進行了分析研究。

1 工作原理

1.1 折射波工作原理

所謂的淺層折射波法指的是在地面由人工激發的地震波，如果上層的介質中地震波的傳播速度小于上層的介質中的地震波的傳播速度，同時當地震波的入射角滿足臨界角的情況時，地震波就會在介質中進行傳播，傳播方向是沿著速度界面進行傳播的。根據其在介質中的傳播速度的不同，通過運用精密的測試間的儀器檢測器到達的時間，由此，來對地下介質進行分析研究，獲得其分布特征。

1.2 表層剝去法原理

假設折射波在進行相遇的時候相互之間的距離分別記為S1和S2，對應點X的折射波的旅行時間記作TA(X)和TB(X)，那么當TAB為互換時，對應的延時D(X)則可以用如下的公式進行計算：

假如在這個過程中，我們假設覆蓋層的速度以及基巖層的速度分別為V1和V2，那么折射界面的深度H(X)可以采用以下公式進行計算：

2 應用實例

2.1 工作區淺層地震地質條件

經過調查，我們發現該工程中地質中的基巖主要是由于砂巖以及第四系組成，覆蓋層的厚度比較均勻，橫向變化并不明顯，基巖的埋置深度一般是在十米到三十米之間。這種情況就使得地震波在進行傳播的過程中提供了一個良好的速度分界面，同時，基巖的速度會大于上層分界面的速度。這就使得在地震波傳播的過程中，能夠形成較為明顯的折射，這就為淺層地震波的勘探提供的基礎。

2.2 野外工作方法

在野外進行測量時采用的是淺層的高分辨率地震儀，經過測算，沿著隧道以及鐵路布置四個淺層地震折射地震儀單排的長度大概在一百一十五米，接受道二十四米長，偏移的距離大概是五米，道間距是五米，激發的方法采用錘基震源的方法。記錄間隔大概是一千零二十四米，并采用雙重相遇時距曲線觀測系統，每排列設置5炮，遠炮偏移距視盲區大小而定。

2.3 資料解釋

資料進行處理時都有一個固定的流程，首選是初至時間的拾取，繪制時距曲線，然后對地震進行地震解釋和高程輸入，接著應該繪制折射面，最后進行地質解釋以及剖面結構的輸出。在進行初至時間的拾取過程中，應該時刻注意折射波的識別以及對比，在進行折射波的識別和對比時應該遵循以下原則：首先是，每個記錄道記錄的波形、振幅以及震動延續度之間的相似特征。其次，注意相位的一致性以及同向軸的延續長度。最后，再利用追逐炮對同向軸進行記錄時應該特別注意其平行性的特征。在繪制完時距曲線的的圖像以后，應該依照時間的互換性、結局的時間相等性等等原則對圖像進行檢查，必要時對其進行相應的修改。根據時距曲線的特征采用三層地球物理模型進行解釋，首先在對覆蓋層進行解釋時應該根據其波速運用單支時距曲線的直達波段斜率的期望值進行計算，然后，對風化層進行解釋時可以采用時距曲線中基巖與上覆蓋層的斜率的期望值進行計算，最后，在進行基巖的解釋時可以采用剝皮線和差數時距曲線來求取界面速度，基巖界面深度采用表層剝去法求取。

2.4 成果分析

經過研究發現，因為構造破碎帶中的物質是膠結的比較松散，波的傳播速度也比較低，所以地質上的破碎帶一般都是地震帶上的傳播速度比較低的位置。由于傳播的速度比較低，所以會產生時間上的誤差，頻率也會比原來低，能量也會減少。因此，可以依據記錄上的折射波的能量大小以及頻率變化的情況對斷裂破碎帶的位置進行推測以及判斷。

3 結論

通過本文的案例證明采用淺層的地震折射波法對工程施工過程中進行地質勘探的工作是可行的，采用淺層地震折射波法，能夠得到低速層的速度以及厚度，基巖界面的埋置深度，根據原有的地質資料，可以對施工過程中的地質狀況進行隨時的了解，避免一些危險事件的發生，降低工程建設的風險。在進行初至讀取的過程中應該特別注意初至時間的正確性，因為其正確性直接關系到資料的解釋精度，所以，在進行讀取的時候盡量的做到精確，不論是讀取的時間還是精度。一般情況下，一個工區的初至時間的讀取應該由同一個人完成，這樣才能最大程度的避免人為的誤差。同時，在實際的應用過程中，應該對其地質情況進行充分的了解，并且根據勘查的目的選取合適的參數以及方法，同時盡可能采用其他物探方法進行聯合解釋，使其能夠做到相互印證，這樣才能不斷的提高解釋的精度以及其可靠性。

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F407.1[文獻碼]B

1000-405X（2016）-12-210-1