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摘 要：当前浅层地震勘探技术在工程勘察中应用广泛，发展快速，其优势有操作便捷、数据直观等，检测效果良好。本文首先对浅层地震反射波法原理进行阐述，其次结合实例阐述了该方法的具体应用，然后对应用所需注意事项进行总结，以供参考。
关键词：浅层；地震反射波；勘探
中图分类号：TU195 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）27-0216-02
1 前 言
浅层地震反射波勘探是工程地质勘察中的重要方法，其分辨率较高，对于确定地层界面与基岩变化形态具有积极影响。工程勘察结果的准确性是保证野外数据采集、震源、检波器、观测系统、资料解释与处理工作顺利进行的基础。本文从浅层地震反射波时距曲线的理论公式进行推导，依据不同的地质模型与观测系统进行计算得到时距曲线。同时，依据实际采集到的信号进行地质分析与计算，辅助外业生产。
2 浅层地震反射波法原理
因为不同介质其波阻抗有所不同，当点源激发地震波入射至地下介质分界面时，地面下不同介质界面位置会发生明显变化，振幅有所降低，当破碎带与地震波相撞时，则纵波的速度就会有所减缓。根据现有的资料，对检测仪器获得的地质资料进行分析，如地震波形资料等进行处理，通过计算获得反射波场特征剖面，获得基岩波组、水底波组等信息，对各标准反射层位、反射波场特征进行比较分析；对能量、波组的相位频率等参数变化进行分析，跟踪监测基岩顶面下的其他波组变化情况；对地下地质构造特征信息进行解释，并划分出地下不同介质的界面，准确得出构造和岩土的分布范围及规律。浅层地震反射波发是地震勘探中的重要方法，当波向下传播时，地震波遇到了不同弹性的界面，就会激发出不同的地震波形，通过反射将地震波能反馈给地震勘探仪器。地震波的传播路径、振动强度和波形会因为弹性性质和介质结构的不同而有所差异。反射波产生与介质传播过程中，由此推断地质构造的形态与地层结构可以依据接收到的反射波的履行时间和速度等相关信息，对地层与岩石形式进行判断。为实现勘探地震的目的，需全面了解反射波的振幅、速度以及频率等数据。
在浅层地震反射勘探过程中，经常遇到近似于水平的层状多层介质。这里假设有一组水平层状介质，在0点激发，S点负责接收，第i层的速度为Vi，厚度为Hi，那么第n层底界面反射波到达S点所需的时间即为通过各层的传播时间，计算如下：
t=2 =2 （1）
式中，li——每一层中波传播的路径长度；ai——波在每一层中的入射角，（i=1，2，…，n）。
由spell定理可知：
= =…= =p
計算得出：
cosa = =
将上式代入（1）式得：
t=2 =2 （2）
假设S点接收处的水平坐标为X，则第i层反射波达到S点需满足等式（3）：
X=2 =2 H tana =2 Hi （3）
式（2）为多层水平介质时距方程，式（3）则为去除参数P后所得的方程。曲线为双曲线，如图1所示。
3 工程勘察实例
该工程为高层建筑建设工程，应用地震反射波勘探方法。为了调查采空区中浅层塌陷及周边采空区的分布情况，对施工现场进行了大规模勘察，勘察所得资源均作为地基地层评价依据。
3.1 浅层地震的地质条件
该工程中的固岸护堤经吹填平整处理后，其上覆盖有吹填砂、凝灰岩残积粘性土等。因为上覆的速度差异较小，所以低层界面反射波阻抗和相邻低层的密度基本一致，地层界面不利于反射信号的接收，干扰较多。
3.2 数据采集
浅层地震勘探过程中，需在最短周期内采集至少4个样值。检波器是本次勘探使用的主要接受设备，因为现场条件的约束，不得在原设计点埋置，垂直于测线方向的1/5.1道间距内或者是是沿测线方向位移1/10.1道间距内。为提高地震记录信噪比，需有效解决中低频和高频能量不均衡的问题，谨慎选择滤波器压制干扰。地震剖面上的相邻道上经过处理后可以顺利追踪波的同一相位。对于道间距的选择，需严格遵循不出现空间假频的原则。因为反射波振幅会对着炮检距的增大而减小，为检测数据稳定，需尽量选择干扰较小的地段，有效避开折射波、声波、面波等干扰。
3.3 野外施工方法
针对本次浅层地震反射勘探工作，需依据测区的实际情况，提高地震勘探的横向分辨率。通过共反射点水平叠加结束，将道间距离控制在1.1m左右。由于被测区域存在干扰，经过干扰波调查后，采用单边激发，偏移距设置为18.1m，观测模式为4.1次左右覆盖。本次勘探锤击垂直叠加次数为5～9次，设计采样长度为1024.1K，采样率为0.21ms，模拟低切滤波为30Hz。
3.4 数据资料处理
这里的数据资料处理指的是通过计算机对采集到的原始资料进行处理，如压制干扰，提取地震参数、分辨率等。数据资料处理的主要目的为通过分析各参数，了解被测区域内岩性、地下结构等信息，得出地震剖面。
4 复杂地震反射波应用分析
地震反射波勘探时，需注意地震波的识别。注意事项详细如下：①不得将浅层折射波作为目标层反射波；②不得将折射波后出现的波作为勘探目标层的反射波进行数据分析；③若地层厚度薄，薄层上下界面反射波的时间与波形周期相较较小，则需分辨准确；④参照正演时距曲线对目标层反射波进行识别。
若勘探采集数据中没有发现明显地震反射波，则可以采用如下方案予以解决：①依据初步建立的地质模型建立正演时距曲线，并设置最佳的采集窗口；②采用组合检波器；③更换震源，探寻最佳的激振方法；④若地质模型与实际差异大，需对地质模型进行修正。
5 结束语
综上所述，浅层地震反射波法是当前较为经济、便捷的工程勘察方法，可准确获得工程地质勘察信息，全面了解地质情况，结合其他物探方法保证钻探资料准确无误。需注意的是，在野外作业时，尽量排除干扰。在后期数据处理中，需仔细识别反射波，对反射波的位置进行分析和判断，确保勘探结果符合实际。
参考文献
[1]王振东.浅层地震勘探应用技术.北京：地质出版社，1988.
[2]王庆海，徐明才.抗干扰高分辨率浅层地震勘探.北京：地质出版社，1991.
[3]陆基孟.地震勘探原理[[M].北京：石油工业出版社，1993.
[4]齐俊峰，朱新平.浅层地震勘探方法在采空区勘查中的应用[J].露天采矿技术，2002（1）.
收稿日期：2018-8-14
作者简介：梁 畅（1988-），男，从事水工环地质工作。
关键词：浅层；地震反射波；勘探
中图分类号：TU195 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）27-0216-02
1 前 言
浅层地震反射波勘探是工程地质勘察中的重要方法，其分辨率较高，对于确定地层界面与基岩变化形态具有积极影响。工程勘察结果的准确性是保证野外数据采集、震源、检波器、观测系统、资料解释与处理工作顺利进行的基础。本文从浅层地震反射波时距曲线的理论公式进行推导，依据不同的地质模型与观测系统进行计算得到时距曲线。同时，依据实际采集到的信号进行地质分析与计算，辅助外业生产。
2 浅层地震反射波法原理
因为不同介质其波阻抗有所不同，当点源激发地震波入射至地下介质分界面时，地面下不同介质界面位置会发生明显变化，振幅有所降低，当破碎带与地震波相撞时，则纵波的速度就会有所减缓。根据现有的资料，对检测仪器获得的地质资料进行分析，如地震波形资料等进行处理，通过计算获得反射波场特征剖面，获得基岩波组、水底波组等信息，对各标准反射层位、反射波场特征进行比较分析；对能量、波组的相位频率等参数变化进行分析，跟踪监测基岩顶面下的其他波组变化情况；对地下地质构造特征信息进行解释，并划分出地下不同介质的界面，准确得出构造和岩土的分布范围及规律。浅层地震反射波发是地震勘探中的重要方法，当波向下传播时，地震波遇到了不同弹性的界面，就会激发出不同的地震波形，通过反射将地震波能反馈给地震勘探仪器。地震波的传播路径、振动强度和波形会因为弹性性质和介质结构的不同而有所差异。反射波产生与介质传播过程中，由此推断地质构造的形态与地层结构可以依据接收到的反射波的履行时间和速度等相关信息，对地层与岩石形式进行判断。为实现勘探地震的目的，需全面了解反射波的振幅、速度以及频率等数据。
在浅层地震反射勘探过程中，经常遇到近似于水平的层状多层介质。这里假设有一组水平层状介质，在0点激发，S点负责接收，第i层的速度为Vi，厚度为Hi，那么第n层底界面反射波到达S点所需的时间即为通过各层的传播时间，计算如下：
t=2 =2 （1）
式中，li——每一层中波传播的路径长度；ai——波在每一层中的入射角，（i=1，2，…，n）。
由spell定理可知：
= =…= =p
計算得出：
cosa = =
将上式代入（1）式得：
t=2 =2 （2）
假设S点接收处的水平坐标为X，则第i层反射波达到S点需满足等式（3）：
X=2 =2 H tana =2 Hi （3）
式（2）为多层水平介质时距方程，式（3）则为去除参数P后所得的方程。曲线为双曲线，如图1所示。
3 工程勘察实例
该工程为高层建筑建设工程，应用地震反射波勘探方法。为了调查采空区中浅层塌陷及周边采空区的分布情况，对施工现场进行了大规模勘察，勘察所得资源均作为地基地层评价依据。
3.1 浅层地震的地质条件
该工程中的固岸护堤经吹填平整处理后，其上覆盖有吹填砂、凝灰岩残积粘性土等。因为上覆的速度差异较小，所以低层界面反射波阻抗和相邻低层的密度基本一致，地层界面不利于反射信号的接收，干扰较多。
3.2 数据采集
浅层地震勘探过程中，需在最短周期内采集至少4个样值。检波器是本次勘探使用的主要接受设备，因为现场条件的约束，不得在原设计点埋置，垂直于测线方向的1/5.1道间距内或者是是沿测线方向位移1/10.1道间距内。为提高地震记录信噪比，需有效解决中低频和高频能量不均衡的问题，谨慎选择滤波器压制干扰。地震剖面上的相邻道上经过处理后可以顺利追踪波的同一相位。对于道间距的选择，需严格遵循不出现空间假频的原则。因为反射波振幅会对着炮检距的增大而减小，为检测数据稳定，需尽量选择干扰较小的地段，有效避开折射波、声波、面波等干扰。
3.3 野外施工方法
针对本次浅层地震反射勘探工作，需依据测区的实际情况，提高地震勘探的横向分辨率。通过共反射点水平叠加结束，将道间距离控制在1.1m左右。由于被测区域存在干扰，经过干扰波调查后，采用单边激发，偏移距设置为18.1m，观测模式为4.1次左右覆盖。本次勘探锤击垂直叠加次数为5～9次，设计采样长度为1024.1K，采样率为0.21ms，模拟低切滤波为30Hz。
3.4 数据资料处理
这里的数据资料处理指的是通过计算机对采集到的原始资料进行处理，如压制干扰，提取地震参数、分辨率等。数据资料处理的主要目的为通过分析各参数，了解被测区域内岩性、地下结构等信息，得出地震剖面。
4 复杂地震反射波应用分析
地震反射波勘探时，需注意地震波的识别。注意事项详细如下：①不得将浅层折射波作为目标层反射波；②不得将折射波后出现的波作为勘探目标层的反射波进行数据分析；③若地层厚度薄，薄层上下界面反射波的时间与波形周期相较较小，则需分辨准确；④参照正演时距曲线对目标层反射波进行识别。
若勘探采集数据中没有发现明显地震反射波，则可以采用如下方案予以解决：①依据初步建立的地质模型建立正演时距曲线，并设置最佳的采集窗口；②采用组合检波器；③更换震源，探寻最佳的激振方法；④若地质模型与实际差异大，需对地质模型进行修正。
5 结束语
综上所述，浅层地震反射波法是当前较为经济、便捷的工程勘察方法，可准确获得工程地质勘察信息，全面了解地质情况，结合其他物探方法保证钻探资料准确无误。需注意的是，在野外作业时，尽量排除干扰。在后期数据处理中，需仔细识别反射波，对反射波的位置进行分析和判断，确保勘探结果符合实际。
参考文献
[1]王振东.浅层地震勘探应用技术.北京：地质出版社，1988.
[2]王庆海，徐明才.抗干扰高分辨率浅层地震勘探.北京：地质出版社，1991.
[3]陆基孟.地震勘探原理[[M].北京：石油工业出版社，1993.
[4]齐俊峰，朱新平.浅层地震勘探方法在采空区勘查中的应用[J].露天采矿技术，2002（1）.
收稿日期：2018-8-14
作者简介：梁 畅（1988-），男，从事水工环地质工作。