[發明專利]一種基于鉆孔與地面相結合的地震波空間探測方法

有效

• 申請號: 201210409578.3
• 申請日: 2012-10-24
• 公開（公告）號: CN102879805A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 葉英;侯偉清;張鵬
• 申請（專利權）人: 北京市市政工程研究院
• 主分類號: G01V1/00
• 分類號: G01V1/00
• 代理公司: 北京中建聯合知識產權代理事務所 11004
• 代理人: 朱麗巖;唐曉麗

技術領域

本發明涉及一種地鐵工程的地質勘察方法，特別是一種基于原有鉆孔同時在孔中和地面接收地震波的空間探測方法。

背景技術

地鐵勘察手段包括地質調查、鉆探、物探、原位測試、室內試驗和水文地質試驗等。限于當前勘察技術水平及成本，無法實現對地層各類物性的精細描述。如地質調查會面臨管線資料不足，地下廢棄管線及防空洞等構筑物難以查清等問題；鉆探在地鐵勘察中一般間距為50m網度極疏，僅能揭示某點的地質情況，其間距能否滿足土層連續性要求還有待論證；室內試驗則有試樣數量的限制、土層擾動、土樣保存及運輸等難題。

地震CT是工程物探的一種新的勘探方法，也稱地震波層析成像方法，地震CT是用地震波射線穿透地質體,通過對地震波走時和波動能量變化的觀測,經過計算機處理反演,重現地質體內部的結構圖像。地震波CT儀器通常都是由地震儀主機、檢波器串、震源以及觸發器組成，其中前三者是地震波CT儀器的主要部分，觸發器的功能是在震源發射的瞬間，給主機提供一個觸發信號，主機開始采集數據，也就是銜接地震儀主機和震源的裝置。地震波CT適用于巖土體地震波速度成像，可進行巖體質量分級，圈定構造破碎帶，裂隙密集帶，喀斯特等波速異常體，壩基開挖質量檢測及固結灌漿效果檢測等。目前地震CT技術多采用跨孔法或單孔法，跨孔法即利用相鄰兩個鉆孔，從一個孔激振發射，另一個孔接收，探測其縱、橫波在巖體中傳播速度的方法；單孔法是在一個鉆孔孔口附近地表施加水平沖擊力，在孔內放置檢波器也就是常用的地表激發孔中接收法。震源采用放炮、錘擊和電火花等方式，地鐵勘察領域地震CT法的應用較少，跨度及深度有限，檢波器的排布及接收方式單一，無法滿足復雜地形的需要。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于鉆孔與地面相結合的地震波空間探測方法，解決現有的地震CT技術的中跨孔法或單孔法的檢波器排布和接收方式單一的技術問題，無法滿足復雜地形的探測需要，地層劃分不夠精確的技術問題。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種基于鉆孔與地面相結合的地震波空間探測方法，

步驟一、根據待測現場地形條件及周邊環境，設置震源的激發方式和檢波器排布方式；

步驟二、利用勘察鉆形成探測孔，探測孔內安裝護壁管；

步驟三、地表面與探測孔中同時布設檢波器串，所述檢波器串為多個檢波器連接形成，地表面布設的地面檢波器串為單向檢波器串，探測孔中布設的檢波器串為三分量檢波器串，檢波器串均與位于地面的數據采集儀連接，數據采集儀與計算機連接；

步驟四、根據地質情況選擇數據采集儀的探測參數，激發震源，地震波通過不良地質體從震源傳播至地表面和探測孔，數據采集儀同時接收到探測孔和地表面的地震波信號進行數據采集，通過計算機進行數據處理和成像；

步驟五、根據計算機得到的地震波CT圖像的成像結果與各類典型地層的地震波CT圖像比對后進行地質情況的判譯。

所述步驟一中，震源的激發方式可為電火花震源發生器激發或錘子人工激發。

所述步驟二中，探測孔的直徑大于等于90mm，護壁管的外徑為90mm，內徑為80mm。

所述電火花震源發生器設置在震源激發處地表面，激發處鉆孔，電火花震源發生器通過電纜連接電火花探頭，將電火花探頭伸入孔內，孔內注水。

所述步驟三中，地面檢波器串是由若干的縱向檢波器串接而成，每個縱向檢波器串的航空插頭均連至信號電纜上組成單向檢波器串。

所述步驟三中，三分量檢波器串是由若干單個三分量檢波器串接而成，所述三分量檢波器包括三個縱向檢波器，縱向檢波器兩兩互相垂直且使用導線連接至航空插頭，注蠟固定于pvc管內側中部，pvc管上下兩端蓋有管帽，pvc管外側中部與上下兩端部之間通過螺絲固定滑輪，滑輪與護壁管內壁緊貼，上下兩半部分的螺絲上都分別固定鋼絲繩，上半部分鋼絲繩的另一端還穿有萬向鉤，相鄰的三分量檢波器通過萬向鉤和鋼絲繩串接成為一體，所述航空插頭固定于pvc管端的管帽表面，每個航空插頭均連至信號電纜上組成三分量檢波器串。

所述縱向檢波器的頻率均為100Hz。

所述步驟三中，數據采集儀為MHHC數據采集儀。

所述pvc管的外徑為50mm。

與現有技術相比本發明具有以下特點和有益效果：

本發明在孔內和地面同時布設檢波器串，克服了現有的地震CT技術的中跨孔法或單孔法的檢波器排布和接收方式單一的技術問題，通過不同的算法研究，對檢波器串進行排布，可實現任意角度與位置下觀測復雜地形的需要，能適應較復雜的地形勘察。