[发明专利]基于自动识别折射波起点的单支折射数据解译方法和系统

说明书

技术领域

本发明属于工程物探技术领域，涉及工程物探浅层地震折射勘探(测试)数据分析方法，尤其涉及一种基于自动识别折射波起点的单支折射数据解译方法。主要应用于水电工程、水利工程、公路、铁路及工业与民用建筑等领域的简单场地条件下采用单支或相遇观测系统进行地震折射勘探的数据分析。

背景技术

所谓简单场地是指地层稳定且横向变化较小、地形平坦且地貌单元单一或地形与地层界面同态变化的场地，这种场地在各类工程建设中都很常见。要探明简单场地上覆盖层厚度，最为经济可靠的方法当属采用单支或相遇观测系统的地震折射勘探方法。

浅层地震折射勘探方法是工程物探常用的方法，是覆盖层厚度探测有效物探手段之一，在水电工程、水利工程、公路、铁路等多个领域有着广泛的应用，它具有精度高、速度快和成本低等特点。浅层地震折射勘探包括多种数据采集方式(即观测系统)，各种不同的观测系统有不同的场地适应性。对于简单场地来说，采用单支或相遇观测系统既能满足精度要求，同时还能大大降低数据采集成本和提高工作效率。

浅层地震折射勘探数据分析的主要过程包括：拾取地震波初至走时、在时距曲线中确定折射波起点(即直达波与折射波的置换点)、根据折射波起点的时距关系计算表层地震波有效速度、用最小二乘法分析计算下卧目标层的界面速度、分析计算各测点的表层厚度(即下卧目标层的埋深)。可见时距曲线中的折射波起点是浅层地震折射勘探数据过程中的关键步骤，该点的准确与否直接影响到表层地震波有效速度和下卧目标层界面速度的准确性，并且影响最终数据分析结果的可靠性和精度。

在理论上，对两层结构的简单场地来说，采用单支或相遇观测系统所得到的时距曲线是直达波和折射波两条相交的直线组合成的一条折线，折射波的起点就是两条直线的交点。但实际上，表层物质的地震纵波速度是深度的函数，即从上至下会因为密实程度的逐渐增加而逐渐增加，直达波时距曲线也就不是一条直线，而是一些离散曲线点，折射波是一条近似直线的离散点。因此，在分析采用单支或相遇观测系统所得到的折射地震勘探数据时，常常是凭借工程技术人员的经验通过反复试算得以找到时距曲线中的折射波起点，这就要求工程技术人员必须具有较高的专业素养和丰富的实际经验，而且数据分析的效率较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于自动识别折射波起点的单支折射数据解译方法和系统，首先通过循环查找和条件判断在单支时距曲线中自动识别折射波起点，然后自动计算表层地震波有效速度和下卧目标层的界面速度，最后计算出各测点的表层厚度，能大大减少在单支或相遇折射时距曲线中工程技术人员根据经验判断折射波起点所花费的时间，可显著提高单支或相遇地震折射勘探数据分析的工作效率，从而解决现有技术中存在的前述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于自动识别折射波起点的单支折射数据解译方法，首先通过循环查找和条件判断在单支时距曲线中自动识别折射波起点，然后自动计算表层地震波有效速度和下卧目标层的界面速度，最后计算出各测点的表层厚度。

优选的，具体包括以下步骤：

S1，拾取地震波初至走时，在地震波形数据中识别、拾取地震波初至走时；

S2，绘制单支或相遇时距曲线，建立分析计算所需的各测点地震波时距关系曲线图；

S3，自动识别时距曲线中的折射波起点，根据所建立的地震波时距关系曲线图自动识别和查找折射波起点；

S4，分析计算并输出解译成果，自动分析计算各测点表层厚度并输出最终成果。

优选的，S1中所述拾取地震波初至走时，具体为：先将地震仪器记录的地震数据转换为RPS格式数据，然后编辑测线号、炮点桩号、接收桩号文件头信息，根据相邻记录道地震波初至的相关性进行识别，拾取地震波初至走时。

优选的，S2中所述绘制单支或相遇时距曲线，具体为：选择适当的纵横绘图比例，根据所获得的地震波数据文件中的地震波初至走时，以小桩号边炮点为坐标原点、以接收桩号为横坐标、以地震波初至走时为纵坐标绘制时距曲线。

优选的，S3中所述自动识别时距曲线中的折射波起点，具体为：采用循环过程在时距曲线上自动查找折射波起点；

每个所述循环过程均包括三个子过程：

S31，自动分析计算表层地震波有效速度；

S32，用最小二乘法分析计算下卧目标层的界面速度；

S33，用条件判断所查找到的点是否为折射波起点；