高阻尼检波器在浅层地震勘探纵波反射法中的应用

1高阻尼检波器在浅层地震勘探纵波反射法中的应用孙跃军蔡裕恩石桂（广东省地质物探工程勘察院广州510800）摘要在浅层地震勘探纵波反射法中，常规的动圈式检波器抗干扰能力有限，所接收的信号信噪比不高。高阻尼检波器能在信噪比等方面有很大提高，从而使我们的所采集的数据可信度更高更准。本文阐述了高阻尼检波器的各项性能指标及分析了其应用于浅层地震勘探纵波反射法中可行性和优越性，并介绍了一系列的实验和一个查找断裂构造带的工程实例，通过与其它类型检波器的对比分析，表明高阻尼检波器有较高的精度和信噪比，明显优于常规检波器。关键词浅层地震勘探纵波反射法动圈式检波器高阻尼检波器信噪比1.前言高阻尼检波器过去常用在桩基完整性检测中（低应变反射波法）。但由于性能更好的加速度计的出现，使高阻尼检波器渐渐被人忽视。而在浅层地震勘探纵波反射法中，一般使用的是自然频率为100Hz或38Hz的动圈式检波器，在数据采集过程中由于场地条件不好，或噪音较大，致使信号信噪比不高而措手无策。如果应用高阻尼检波器将会取得较好的效果。2.高阻尼检波器的各项技术指标西安石油勘探总厂大兴实业公司生产的SSJ—38Hz型高阻尼检波器的各项技术指标（见表1），从表中可看出：高阻尼检波器完全满足《浅层地震勘查技术规范》规定的浅层地震反射法接收装置的技术要求。SSJ—38Hz型高阻尼检波器主要技术指标一览表表1名称主要技术指标名称主要技术指标自然频率38Hz±5%失真系数0.2%线圈电阻590Ω±5%最大位移1.8mm阻尼0.730±5%惯性体质量13.6g灵敏度0.42v/cm/s±5%通频带13～1500Hz23.试验及与常规纵波检波器的对比分析3.1纵波长排列试验纵波长排列试验是用来确定数据采集时所采用的偏移距、检波距、激发方式及能量、接收方式及参数。图1和图2为京珠高速公路新造特大桥的西岸所采集的纵波长排列试验记录，他们的激发方式、参数都一样。由图可见，高阻尼检波器所采集的试验记录反射波波组清晰，连续性较好，能量较强，可视区较宽，偏移距可设为18m；而常规的动圈式检波器所采集的信号反射区域波组紊乱，连续性差，能量较弱、偏移距须设在32m以上。根据《浅层地震勘查技术规范》的技术要求，反射法的偏移距宜小不宜大。因此用高阻尼检波器测试记录的信噪比和可信度明显高与常规检波器。3.2现场测试的原始记录图3为京珠高速公路新洲特大桥南岸工程物探勘察中纵波反射法现场测试的一个原始记录，其中第12道为常规的动圈式检波器所接收，其余为高阻尼检波器所接收。由图可得，第12道的波形在直达波区域内与前11道的连续性都还不错，但在反射区域内第12道的能量、波列都明显不及前11道。这说明用高阻尼检波器所测得的信号信噪比高于常规检波器。浅层折射波面波声波反射波图1高阻尼检波器纵波长排列试验记录浅层折射波面波声波反射波图2常规检波器纵波长排列试验记录图3常规检波器纵波长排列试验记录直达波面波声.波反射波第12道34工程实例4.1工区情况简介本文涉及的工程实例是《京珠国道主干线广州（新洲）至番禺（坦尾）高速公路三座特大桥物探勘察》。工区位置在广州市海珠区珠江三个区段，该区下伏基岩有燕山期花岗岩、震旦系混合岩、白垩系棕红色砂砾岩和白垩系粉砂岩，基岩埋深约为20～60m；第四系覆盖层为冲海积层，主要由淤泥质土、中粗砂（局部粉砂）和卵石组成。该工区有可能是广州地区著名的广三断裂通过地带。笔者用浅层地震勘探纵波反射法和钻探相结合，查明了桥位所在地是否存在断裂带，并给出了断裂带的位置、产状、规模及影响范围等情况，为大桥的设计和施工提供地质依据。4.2地震数据采集、处理与解释该工区分为陆域和水域两部分，数据采集所使用的检波器都为高阻尼检波器。陆域部分数据采集采用的是常规的浅层地震勘探方法，其中道间距2.0m，炮间距4.0m（12道），三次CDP叠加，锤击震源激发；水域部分采用单道反射法（即地震影像法），与GPS全球卫星定位仪配合，将仪器设备置于船上，航行时每秒采集一次。陆域部分纵波反射法资料处理流程：解编→预处理→叠前滤波→干扰切波→道间平衡→抽CDP道集→速度分析→动校叠加→剖面打印→初步解释→修饰处理→正式时间剖面打印。水域部分资料处理只须把各线的各道记录抽集在一起，校正好触发时间，把测量数据按时间放在剖面上即可。图4为新洲特大桥北岸桥址上的L01测线的一段陆域时间剖面。这段时间剖面结合钻探资料，进行了时深转换后所得的地质解释剖面如图5所示。图4京珠国道主干线广州（新洲）至番禺（坦尾）高速公路新洲特大桥北岸01测线（K0+996～K1+135段）时间剖面图物探异常基岩面44.3勘察成果分析该工区地形复杂，陆域地表松软，水域干扰严重，用常规的动圈式检波器很难解决实际的问题。而高阻尼检波器的使用使该工区获得了良好的勘察效果，基本查清隐伏的断裂构造等不良的地质现象，为大桥的设计和施工提供良好的地质依据。5结论通过试验和工程实例表明高阻尼检波器性能稳定，抗干扰能力强，信号信噪比高，明显优越于常规的动圈式检波器。参考文献[1]《浅层地震勘查技术规范》（DZ/T0170-1997）[2]何焦登，地震勘探原理与方法，地质出版社，1986[3]王振东，浅层地震勘探应用技术，地质出版社，1988图5京珠国道主干线广州（新洲）至番禺（坦尾）高速公路新洲特大桥北岸01测线（K0+996～K1+135段）地质解释剖面图推断断裂