[发明专利]一种基于人工夯锤震源的水上地震折射数据采集方法

说明书

技术领域

本发明属工程勘察技术领域，具体说属于工程勘察技术领域中地球物理勘探的地震勘探领域，特别涉及一种基于人工夯锤震源的水上地震折射数据采集方法。

背景技术

在工程勘察中常需查明各个区域的覆盖层厚度、风化层厚度，了解下伏基岩纵波速度以及低速带的分布范围。折射波法是水电工程地震勘探中应用最为广泛的，也是较为成熟的方法之一。地层中当下层介质的速度大于上层介质时，以临界角入射的地震波在沿下层介质的界面滑行的同时，在上层介质中产生折射波。用仪器记录出折射波的传播时间、分析解释地震记录，可以推断出岩石性质、结构和几何参数，从而达到各类地质条件以及地层破裂带的调查和工程质量检测的目的。

传统的水上地震折射波法勘探是运用激发接收互换原理，采用相遇时距曲线观测系统，在所布测线河中激发点位置用炸药震源激发地震波，河两岸测线端点布设检波器接收地震波来进行外业的数据采集。传统采集方式由于使用到炸药震源，对生态环境具有巨大的破坏性，而且有着较大的施工危险性。因此需要寻找一套绿色环保，高效率、低成本，安全可靠的替代炸药震源系统的数据采集方式。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种基于人工夯锤震源的水上地震折射数据采集方法，该方法具有绿色环保，高效率低成本，安全可靠的特点。

本发明采用的技术方案如下：

一种基于人工夯锤震源的水上地震折射数据采集方法，包括如下步骤：

步骤（1），测线设计：根据工作任务、探测对象、地质构造和地形条件确定测线的布置；沿顺江剖面和跨江剖面做水上地震折射波测线布置，其中，第一，要求测线力求为直线，尽量垂直岩层或构造的走向；第二，测线要尽可能与其他物探测线或钻探的勘探线一致；第三，测线要均匀地分布在全测区；第四，当地层倾角较大时，应改变测线方向以避免盲区过大或接收不到折射波。

步骤（2），确定激发点位置及水听器间距：所述的水上地震折射波法激发点选择在岸边，水听器间距为5m_~10m；激发点没有具体规定的固定位置，原则是选择尽可能靠近江边，便于锤击的地方；当左右两岸的激发点确定后，即认为探测剖面长度也确定，在此剖面的工作过程中，激发点位置不得更改和移位；

步骤（3），架设跨江剖面，布设数据传输电缆：设计好跨江剖面后，在河岸两端架设钢丝绳，钢丝绳上挂上挂钩，数据电缆从挂钩中通过；跨江剖面是依据试验工作的结果来设计的，主要考虑以下几个方面：勘察河段江面宽度、水深、水流速、折射波盲区大小、待探测目的层厚度、江水和冲积层综合波速、河床基岩地震波速，跨江剖面是斜交水流或河床布置，这样有利于提高解释点数量，剖面长度通常规控制在2~5倍河流宽度；在2~5倍河流宽度范围中中选择时，当探测目的层较薄时，设计剖面可适当缩短；探测目的层较厚时，要加长设计剖面长度，否则会导致盲区段长，有用解释段短，探测成果少。

步骤（4），数据采集：采用相遇时距曲线观测系统，在步骤（2）确定的一侧岸边激发点位置，采用人工夯锤敲击其铝合金板，夯锤的底端（锤头）离垫板的距离要控制在50cm~80cm之间，向下敲击的同时，要施加猛烈的下压力，使夯锤的下落速度大于自由落体速度，这样施加在垫板上的压力就更大，激发的地震波能量也大，采集的数据质量相对会好些。用船沿步骤（1）布置的测线按固定间距逐点用单道水听器接收地震波，水听器接收到的地震波通过与之相连的电缆传输至地震仪内显示、保存和处理，完成一边数据采集后，改变激发点到步骤（2）确定的另一侧岸边激发点位置，重复以上采集过程，从而最终完成整个数据采集过程。

步骤（5），数据处理：经过处理、解释便可得到各类地质条件以及地层破裂带的调查和土建工程质量检测数据；根据原始记录，读取折射波初至时间，并依据时间与距离的关系，绘制地震折射波时距曲线，采用《水利水电工程物探规程》上的解释方法，计算出个测点的河床冲积层厚度、河床基岩波速；当实测基岩波速较高时，说明河床基岩较完整；当基岩波速有突变时，说明有断裂构造；当某段河床基岩波速较低，偏离正常值较大时，说明此段较破碎，属波速异常。

其中波速高低以及突变是根据《水利水电工程物探规程》等相关文献所记载的被测量基岩波速的范围来确定的。当低于范围值为波速较低；反之亦然。