瞬态瑞利波法在隐伏断层探测中的应用研究

论文摘要

在浅层反射波地震勘探中，常常由于近炮点接收段受强能量面波的干扰，而无法获取浅部探测盲区内的速度结构信息。本文试图利用这种在近炮点接收段中能量最强的面波来探测地层浅部的速度结构。并通过完善瑞利波勘探的数据采集技术、改进数据处理方法，将其用于探测隐伏断层附近浅层速度结构的横向变化特征。本文在充分调研的基础上阐述了瑞利波勘探的基本原理和国内外最新研究进展。目前，常用的瑞利波勘探方法主要有表面波谱分析方法（SASW）和瞬态多道面波分析法（MASW）。本文通过实验研究分析了两种方法的优点和缺点，并结合隐伏断层附近介质横向变化大的特点，提出了两道与多道相结合的数据处理方法。并在夏垫断裂附近进行了瑞利波勘探相关的多种野外数据采集试验。在数据处理中，两道法用窄带通滤波互相关方法提取频散曲线，多道法用f-k分析法提取瑞利波频散曲线，然后用半波法和遗传算法反演得到速度结构剖面。通过与钻孔资料对比，表明了瞬态瑞利波法在地质勘察中的可靠性。在得到的速度分布剖面中，清晰地显示出夏垫断裂附近明显的速度变化。这说明在横向非均匀介质中，两种方法结合可以有效地揭示浅层速度结构的横向变化特征，对于探测地表介质中非均匀异常地质体和断裂向浅部的延伸状况都具有广泛的应用前景。在瑞利波勘探野外工作方法的研究中，通过对试验数据的处理，分析了接收道数（N）、偏移距（Offset）和震源等参数变化对测试结果的影响，结果表明：瑞利波的频带范围与激发能量、检波器固有频率及场地条件有关。能量高，激发的瑞利波主频相对较低；能量低，激发的瑞利波主频相对较高；为了达到较深的勘探深度，应选择能量较强的激发震源和固有频率较低的检波器接收。测试结果的稳定性与接收道数有关。接收道数越多，结果越稳定，提取的频散曲线精度越高。在瑞利波勘探中，24道接收基本可以满足探测需求。此外，测试中的偏移距应当根据被测的目标层深度和场地的瑞利波速度范围来确定。本文还把瞬态多道瑞利波法应用于提取反射剖面中的浅层速度结构，取得了一定的成果。表明在横向介质变化较小的情况下，利用瞬态瑞利波法确定的浅层速度值，可以为反射波勘探的数据处理提供浅层速度变化情况，供静校正时参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 瑞利波法研究意义和应用背景
• 1.2 瑞雷波法研究现状与进展
• 1.2.1 瑞利波勘探理论研究进展
• 1.2.2 瑞利波勘探应用技术研究进展
• 1.2.3 2000年以来国内外瑞利波勘探方法应用状况
• 1.3 存在的主要问题
• 1.4 文章主要任务和结构安排
• 2 瑞利波勘探方法基本理论
• 2.1 各向同性介质中的弹性波波动方程
• 2.2 瑞利波波动方程及瑞利波传播特点
• 2.2.1 各向同性均匀半空间介质中的瑞利波
• 2.2.2 层状介质中的瑞利波
• 2.3 瑞利波勘探在时域和频域的方法简介及本文工作方法
• 2.3.1 时域瞬态两道法（SASW）工作方法与原理
• 2.3.2 频域瞬态多道法（MASW）工作方法与原理
• 2.3.3 本文工作方法与思路
• 2.4 本章小结
• 3 频散曲线的反演与解释
• 3.1 半波长法解释方法
• 3.2 遗传算法简介
• 3.2.1 定量反演方法概述
• 3.2.2 遗传算法
• 3.2.3 反演参数的选择
• 3.3 本章小结
• 4 野外工作方法研究
• 4.1 瑞利波的激发——震源
• 4.2 瑞利波的接收——检波器
• 4.3 不同场地采集参数对测试结果的影响
• 4.3.1 检波器道数（N）
• 4.3.2 偏移距（Offset）
• 4.3.3 时间采样间隔（Δt）与采样点数（M）
• 4.4 本章小结
• 5 应用实例
• 5.1 横跨夏垫断裂的浅层速度结构剖面探测
• 5.1.1 概述
• 5.1.2 数据采集
• 5.1.3 时域两道法处理及结果
• 5.1.4 频域多道法处理及结果
• 5.1.5 处理结果对比
• 5.1.6 测试结果与钻孔资料对比
• 5.2 瑞利波法在浅层反射地震勘探中的应用
• 5.3 本章小结
• 6 结论和建议
• 参考文献
• 作者简介
• 致谢