浅层地震折射波法在铁路勘察中的应用

■李想 李贵栋

（河北省地球物理勘查院 河北 廊坊065000）

浅层地震折射波法在铁路勘察中的应用

■李想 李贵栋

（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过程中能够准确、快速的确定折射界面的速度，所以在工程地质的勘查过程中被经常使用。本文着重阐述了在铁路建设过程中地震折射波法的应用，在建设铁路的过程中，采用浅层地震折射波法对周围的地质情况进行勘查，查找土石分界的地方，然后对其进行相应的解释，根据勘查结果，对铁路建设过程中可能遇到的断层以及土方塌陷等等情况进行了讨论。

折射波法表层剥去法铁路浅层地震勘探

0 引言

浅层地震勘探在勘探过程中能够比较清楚地对一百米以内的工程地址问题进行勘探，这种勘探方法相对于其他方法具有更高的精度以及效率，因此，近年来被广泛的运用于工程地质勘探中。在进行勘探的过程中，千层地震折射波法能够准确的提供所勘探地质的构造剖面图，同时可以提供地层位置平面等值线图等等。在对地质进行勘察时，常常用浅层地震波法对地质中存在的以下问题进行勘查，分别是对地质进行围岩分类、用来确定地质覆盖层的厚度、评价岩体的质量等等。本文以修建铁路为例，阐述了用浅层地震折射波法对项目建设过程中的地质情况进行了分析研究。

1 工作原理

1.1 折射波工作原理

所谓的浅层折射波法指的是在地面由人工激发的地震波，如果上层的介质中地震波的传播速度小于上层的介质中的地震波的传播速度，同时当地震波的入射角满足临界角的情况时，地震波就会在介质中进行传播，传播方向是沿着速度界面进行传播的。根据其在介质中的传播速度的不同，通过运用精密的测试间的仪器检测器到达的时间，由此，来对地下介质进行分析研究，获得其分布特征。

1.2 表层剥去法原理

假设折射波在进行相遇的时候相互之间的距离分别记为S1和S2，对应点X的折射波的旅行时间记作TA(X)和TB(X)，那么当TAB为互换时，对应的延时D(X)则可以用如下的公式进行计算：

假如在这个过程中，我们假设覆盖层的速度以及基岩层的速度分别为V1和V2，那么折射界面的深度H(X)可以采用以下公式进行计算：

2 应用实例

2.1 工作区浅层地震地质条件

经过调查，我们发现该工程中地质中的基岩主要是由于砂岩以及第四系组成，覆盖层的厚度比较均匀，横向变化并不明显，基岩的埋置深度一般是在十米到三十米之间。这种情况就使得地震波在进行传播的过程中提供了一个良好的速度分界面，同时，基岩的速度会大于上层分界面的速度。这就使得在地震波传播的过程中，能够形成较为明显的折射，这就为浅层地震波的勘探提供的基础。

2.2 野外工作方法

在野外进行测量时采用的是浅层的高分辨率地震仪，经过测算，沿着隧道以及铁路布置四个浅层地震折射地震仪单排的长度大概在一百一十五米，接受道二十四米长，偏移的距离大概是五米，道间距是五米，激发的方法采用锤基震源的方法。记录间隔大概是一千零二十四米，并采用双重相遇时距曲线观测系统，每排列设置5炮，远炮偏移距视盲区大小而定。

2.3 资料解释

资料进行处理时都有一个固定的流程，首选是初至时间的拾取，绘制时距曲线，然后对地震进行地震解释和高程输入，接着应该绘制折射面，最后进行地质解释以及剖面结构的输出。在进行初至时间的拾取过程中，应该时刻注意折射波的识别以及对比，在进行折射波的识别和对比时应该遵循以下原则：首先是，每个记录道记录的波形、振幅以及震动延续度之间的相似特征。其次，注意相位的一致性以及同向轴的延续长度。最后，再利用追逐炮对同向轴进行记录时应该特别注意其平行性的特征。在绘制完时距曲线的的图像以后，应该依照时间的互换性、结局的时间相等性等等原则对图像进行检查，必要时对其进行相应的修改。根据时距曲线的特征采用三层地球物理模型进行解释，首先在对覆盖层进行解释时应该根据其波速运用单支时距曲线的直达波段斜率的期望值进行计算，然后，对风化层进行解释时可以采用时距曲线中基岩与上覆盖层的斜率的期望值进行计算，最后，在进行基岩的解释时可以采用剥皮线和差数时距曲线来求取界面速度，基岩界面深度采用表层剥去法求取。

2.4 成果分析

经过研究发现，因为构造破碎带中的物质是胶结的比较松散，波的传播速度也比较低，所以地质上的破碎带一般都是地震带上的传播速度比较低的位置。由于传播的速度比较低，所以会产生时间上的误差，频率也会比原来低，能量也会减少。因此，可以依据记录上的折射波的能量大小以及频率变化的情况对断裂破碎带的位置进行推测以及判断。

3 结论

通过本文的案例证明采用浅层的地震折射波法对工程施工过程中进行地质勘探的工作是可行的，采用浅层地震折射波法，能够得到低速层的速度以及厚度，基岩界面的埋置深度，根据原有的地质资料，可以对施工过程中的地质状况进行随时的了解，避免一些危险事件的发生，降低工程建设的风险。在进行初至读取的过程中应该特别注意初至时间的正确性，因为其正确性直接关系到资料的解释精度，所以，在进行读取的时候尽量的做到精确，不论是读取的时间还是精度。一般情况下，一个工区的初至时间的读取应该由同一个人完成，这样才能最大程度的避免人为的误差。同时，在实际的应用过程中，应该对其地质情况进行充分的了解，并且根据勘查的目的选取合适的参数以及方法，同时尽可能采用其他物探方法进行联合解释，使其能够做到相互印证，这样才能不断的提高解释的精度以及其可靠性。

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F407.1[文献码]B

1000-405X（2016）-12-210-1