本溪市东山煤矿采空区的瑞雷波勘察方法应用

论文摘要

根据国内外工程物探技术的发展,利用瑞雷面波物探技术解决煤矿采空区的勘探问题是发展趋势。瑞雷面波勘探是近年来兴起的一种新的浅层地震勘探方法,由于该方法具有操作简便,探测速度快,对检测场地要求不高,且能一次获得与深度相关的地层瑞雷面波速度参数特点,因而在工程地质勘察和工程质量检测领域得到了广泛的应用。在煤矿开采后,地下会留下采空区,采空区的垮塌会造成地面下沉、裂缝,毁坏耕地、建筑物等设施,破坏生态环境。地下采空区是工程建设的一大隐患,对其进行高效、准确勘察是很重要的工作。本文以本溪市东山小学旧址采空区为研究对象,利用SE2404EP工程地震仪并采用了瑞雷面波勘探方法(瞬态法)对该地区进行了勘察。并对勘察资料进行了详细的整理分析与研究。首先在瑞雷波理论分析和前人工作的基础上,推导了多层介质中瑞雷波的频散方程,根据工程的实际地质情况,对两层介质模型进行了正演模拟,分析了瑞雷波的频散特性,对采空区的地震波特征进行了分析,研究总结地震数据采集工作方法,在对资料数据进行处理时,采用了Fourier变换、数字滤波、小波分析和相关性分析等。根据采空区的地球物理特征,研究了采空区对瑞雷面波速度及频散曲线的影响,归纳采空区处频散曲线的变化特征。并进行了地质解释,确定了频散曲线的不协调处为疑似采空区的位置。最后,通过疑似采空区进行了工程验证。证明了采空区的存在。说明该方法在浅层煤矿采空区探测中的实用性和有效性,具有较好的应用效果和发展前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究现状及发展概况
• 1.1.1 国内外现状
• 1.1.2 瑞雷波法的特点及发展方向
• 1.2 研究目的和意义
• 1.3 研究内容与拟解决的关键问题
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 拟解决的关键问题
• 1.4 瑞雷面波研究应用中存在的问题
• 第二章 采空区瑞雷波勘察方法
• 2.1 瑞雷波的形成
• 2.2 瑞雷波的传播及特点
• 2.3 瑞雷波的频散特性
• 2.4 采空区的瑞雷波频散曲线
• 2.5 勘察区概况
• 2.5.1 仪器选择
• 2.5.2 测线布置
• 2.6 采空区的地质条件
• 2.6.1 工程地质条件
• 2.6.2 水平采空区的地质特点
• 2.6.3 倾斜采空区的地质特点
• 第三章 采空区瑞雷波勘察与正反演算法
• 3.1 工程勘探方法
• 3.2 正演分析
• 3.2.1 层状半空间中的瑞雷波
• 3.2.2 正演结果分析
• 3.2.3 瑞雷波速度与泊松比的关系
• 3.2.4 近似正演算法
• 3.3 反演分析
• 3.3.1 瑞雷波法的反演
• 3.3.2 反演算法
• 第四章 程序实现
• 4.1 程序的开发环境
• 4.1.1 硬件
• 4.1.2 软件
• 4.2 频谱分析
• 4.3 数字滤波
• 4.3.1 滤波器的响应特性
• 4.3.2 滤波器设计
• 4.3.3 傅立叶反变换
• 4.4 小波分析
• 4.5 相关分析
• 4.5.1 相关系数与相关函数
• 4.5.2 自相关和互相关
• 4.5.3 功率谱
• 4.6 频散曲线
• 4.6.1 瑞雷波频散曲线
• 4.6.2 相速度-深度频散曲线
• 4.6.3 曲线拟合
• 第五章 瑞雷波勘察成果
• 5.1 资料处理
• 5.1.1 方法概述
• 5.1.2 瑞雷面波处理步骤
• 5.2 解译成果的工程验证
• 第六章 结论与建议
• （1） 结论
• （2） 建议
• 参考文献
• 致谢
• 附录