淺層地震勘探震源性狀

淺層地震勘探震源性狀探討王峰阮斌【摘要】：本文通過某淺層地震勘探工程在不同的場地條件下采用的幾種震源方式所得到的資料，探討震源的性狀和使用?！娟P(guān)鍵詞】：淺層地震勘探；震源1前言隨著申博成功，上海城市建設(shè)進(jìn)一步加大了發(fā)展力度。有關(guān)《規(guī)范》要求了解上海特有的軟土地質(zhì)條件，地層的力學(xué)性質(zhì)及各種動力參數(shù)以便為結(jié)構(gòu)、抗震設(shè)計(jì)、地質(zhì)災(zāi)害評估等工作提供準(zhǔn)確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。淺層地震勘探了解地層分布、測試土的各種動力參數(shù)的一種有效手段，并已得到了廣泛的應(yīng)用。一般情況下，建筑工程要求是提供60米以淺的土層的工程地質(zhì)層位變化情況及土的各種動力參數(shù)。一般采用淺層地震勘探的橫波反射法。而橫波淺層地震勘探傳統(tǒng)的震源采用扣板法。由于上海城市歷史較長地面建筑物多次拆建、重建。地下管線縱橫交錯，各種道路分布密集。因而對于淺層地震勘探而言，地表的工程地質(zhì)條件顯得十分復(fù)雜，震源的激發(fā)，特別是橫波震源的激發(fā)成為淺層地震勘探的關(guān)鍵技術(shù)之一。為既能提高工作效率，又能滿足技術(shù)要求，我們在實(shí)踐工作中根據(jù)現(xiàn)場情況采用了二種新的錘擊震源方式（折石錘擊震源和挖坑錘擊震源），取得了較好的效果。為評價(jià)折石錘擊震源和挖坑錘擊震源的工作效果。我們二種震源與扣板法進(jìn)行對比。新型震源的試驗(yàn)和與常規(guī)扣板震源的對比試驗(yàn)選擇在震動干擾較少的晚上進(jìn)行。根據(jù)工程場地地表情況，試驗(yàn)場地針對性地分別選擇瀝青路面和果園。瀝青路面試驗(yàn)點(diǎn)位于人行道上，淺層0.5米以上為路基砂石填土；果園試驗(yàn)點(diǎn)位于桃林中，溝壑呈網(wǎng)狀，深約0.3米，地表淺層0.5米以上為浮土。2傳統(tǒng)的扣板法震源眾所周知，傳統(tǒng)的扣板法借助一塊長形硬質(zhì)木板（40×40×200cm），板底釘上扒釘，緊扣地面，上方壓以重物，兩端用聚胺脂膠塑板加固，用大錘敲擊木板兩端，產(chǎn)生橫波?？郯宸ǖ募ぐl(fā)效率主要取決于木板與地面的耦合程度，加重木板和上部重物的重量，可提高激發(fā)效率。根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范，現(xiàn)場試驗(yàn)時(shí)木板和重物的重量達(dá)到500kg。3折石錘擊震源利用上海馬路相對密集，規(guī)劃線路一般在馬路兩側(cè)，走向與馬路相近。一般人行道邊有折石，高出馬路面10cm，垂直地面，材質(zhì)為混凝土?，F(xiàn)場試驗(yàn)時(shí)，直接用大錘水平錘擊折石或緊靠在折石上的聚胺脂膠塑板，產(chǎn)生橫波，見圖1示意圖。圖1。折石錘擊震源示意圖4挖坑錘擊震源在郊區(qū)農(nóng)田，耕作土易挖掘，先垂直挖一深約30cm坑，在測線側(cè)坑邊置上鐵板并使之垂直緊貼土坑，橫向敲擊鐵板，產(chǎn)生橫波，見圖2示意圖?；蛘邔㈣F板直接垂直打入耕作土約30cm，使鐵板與側(cè)面土緊貼，橫向敲擊鐵板，產(chǎn)生橫波。圖2。挖坑錘擊震源示意圖5試驗(yàn)對比試驗(yàn)裝置采用中間放炮12道觀測系統(tǒng)，具體采集參數(shù)如下：偏移距：2米道距：4米采樣點(diǎn)數(shù)：1024采樣率：1.0ms檢波器：28Hz水平傳感器垂直迭加次數(shù)：4次5.1折石錘擊震源與扣板法比較圖3為在道路上扣板法的試驗(yàn)記錄，圖4為折石錘擊震源的試驗(yàn)記錄。（檢波器放置于人行道上。）對比發(fā)現(xiàn)，由于扣板在錘擊后產(chǎn)生一定的滑動，在路面上留下較深的印痕，地面與木板間相互作用產(chǎn)生一定的干擾，同時(shí)也損失能量，路面的不平整使得木板與地面偶合程度一般。而以聚胺脂膠塑板為墊層的混凝土折石在錘擊后基本沒有破損。對比圖3、圖4可以得到：a．反射波的能量采用折石錘擊震源的比扣板法的強(qiáng)；b．在340ms位置二種震源均有反射同相軸，采用折石錘擊震源的比較明顯。圖3道路上扣板法震源的記錄圖4折石錘擊震源的記錄圖5和圖6為折石錘擊震源的同一試驗(yàn)點(diǎn)的二張記錄，對比圖5和圖6可以得到二者重復(fù)性較好。圖5折石錘擊震源記錄圖6折石錘擊震源記錄5.2挖坑錘擊震源和扣板法比較圖7為果園中扣板法的試驗(yàn)記錄，圖8為挖坑錘擊震源的試驗(yàn)記錄。對比發(fā)現(xiàn)，由于果園內(nèi)浮土比較松，扣板與地面耦合程度良好，在錘擊后略產(chǎn)生滑動。而采用挖坑錘擊震源方式的，垂直鐵板與側(cè)壁土的耦合直接影響記錄的優(yōu)劣，鐵板的垂直程度影響橫波反射波能量。對比圖7、圖8可以得到：二種震源方式反射波的能量相近、波形形態(tài)相似近，面波比較發(fā)育，在290ms位置有反射波。圖7。果園內(nèi)扣板法記錄圖8。挖坑錘擊震源記錄6結(jié)論結(jié)合現(xiàn)場工作效率，三種震源方式綜合比較：(1).扣板法震源是傳統(tǒng)的震源方式，適合場地條件寬松但在硬路面場地情況下對路面損壞，與路面耦合一般，激發(fā)效果受到一定影響；設(shè)備沉重，不利運(yùn)輸，對于溝河交錯的場地尤為突出，工作效率相對低。(2).折石錘擊震源適合在道路折石