{地震}覆盖层、风化层、基岩界面浅层地震探测

引言

近年来，随着我国国民经济持续快速发展，我国的高铁、公路等基础建设也进入了一个高速发展时期。地基检测是许多工程建设勘查过程中的关键技术，传统的检测方法以挖探、打钻为主，既不能全面检测，而且成本较高，可以采用浅层地震勘探方法检测基岩面深度，覆盖层、风化层厚度。

使用方法

浅层地震折射波法

技术原理

浅层地震勘探是一种人工震源（如机械敲击、可控震源、爆炸以及电火花、等）激发所产生的地震波在地下介质中传播规律来解决地质问题的方法。当人工震源所激发的地震波在介质中传播时，由于不同类型的岩石往往具有不同的弹性特征（如速度、密度等），当地震波通过这些岩石的分界面时，将产生反射、折射等，在下层介质的速度大于上层介质波速的情况下，随着入射角的增大，透射角也要随着增大，当地震波以临界角入射时，射线在速度分界面上发生全反射，此时波沿界面滑行，将这种沿界面滑行的波称之为滑行波，滑行波所经过的任何一点都可以看做是该时刻产生子波的新的点震源，因界面两侧的质点之间存在弹性关系，这种滑行波的超前振动，必然会在上覆介质中产生新波，并以某一角度传播到地面，被地面检波器接收，这种波在地震勘探中称之为折射波。通过对折射波时距曲线分析，求取各界面的速度参数，估算覆盖层、风化层厚度，基岩埋深等，达到勘探目的。

浅层地震折射波应用条件：

1）适用于层状和似层状介质的探测。

2）被追踪地层的速度应大于上覆各层的速度，且各层之间存在明显的波速差异。

3）被追踪地层应具有一定的厚度，中间层厚度宜大于其上覆层厚度。

4）沿侧线被追踪地层的视倾角与折射波临界角之和应小于90°。

5）被追踪地层界面起伏不大，折射波沿界面滑行时无穿透现象。

优点与局限性：

优点：

 1）初至折射波比较容易识别。

 2）为其他浅层地震勘探方法提供基础速度资料。

局限性：

1）不能探测高速层下部的地质情况。

2）分层能量弱，一般限于3-4层。

3）因为存在折射波盲区以及旁侧影响，要求勘探场地较开阔。

工程案例

工区为 XX 铁路工程段途经辽宁鞍山境内的一个隧道，全长约 200m。工区属丘陵地貌，植被发育，基岩主要为泥岩。地表主要为土夹碎石土，少有基岩露头。

勘察的目的：调查隧道土石分界，调查并划分围岩级别。

根据设计线路地形图及现场线路中桩点实地布设测线，在隧道沿设计铁路中线布设一条地震折射纵剖面。为了能够追踪出目的层及提高初至判读的精度和可靠性，本次浅层地震折射波法勘探采用双重追逐相遇观测系统。检波器主频为 28Hz 垂直检波器。每个排列 24 道，道间距（平距）8m，两排列之间重叠两道，每排列设置 7 炮，两个远炮，两个端点炮，两个小中炮，排列中间一炮。近炮在排列端头，零偏移距；远炮偏移距50m，震源采用24 磅的重锤进行锤击。设计采样点数为 1024 个，采样间隔为 0.5ms，记录时间为512ms。为了不使波形相位发生变化而影响初至波时间的判读，不进行任何形式的滤波。在野外获得的原始波形记录需经过检查评价，正确的分析与识别有效波，读出各点波到达的旅行时，再经过一些必要的校正，绘制时距曲线。然后根据时距曲线解释出各点的地震界面的深度并作出地震界面的深度变化剖面。引自王奇《浅层地震折射波法在工程应用中的研究》

图4 剖面解释结果图

结论：

1.工区内折射波主要来自风化岩石与新鲜岩石的接触面上，这里残积物速度值较低，岩石遭受风化，速度值明显降低。

2.从图4中我们可以看出：在里程 K62+123～K62+307 段，强风化层速度分别为0.85km/s，下层基岩速度分别为 3.5km/s。