城區(qū)地震勘探炮點布置

城區(qū)地震勘探炮點布置

0城市核算安全距離的確定目前，許多地震勘探項目涉及市政建設。以2009年采集的塔西南部區(qū)塊三維地震項目為例，該區(qū)域位于該區(qū)域的中部，該區(qū)域及其周邊地區(qū)的周邊地區(qū)及周邊地區(qū)面積為13.35公里。目前城區(qū)不同建筑物的安全距離一般由安全部門給出，沒有考慮淺層地質(zhì)條件的變化，且給出的安全距離也過于保守。在障礙物較小時作業(yè)難度以及對資料的影響都不大。但在本次三維勘探中，如果按照給定的安全距離施工，縱向最大空炮范圍為2720m，橫向最大空炮范圍為2600m，那么，城區(qū)內(nèi)共有544炮無法布設，最低覆蓋次數(shù)為35次，只能達到設計覆蓋次數(shù)的36%。如果按照目前安全距離施工，城區(qū)內(nèi)炮點全部轉(zhuǎn)移到城區(qū)外圍，剖面缺口深度達到1s，已經(jīng)影響到了目的層，同時小炮檢距的大量缺失嚴重影響后期資料的疊前深度偏移效果。在保證城區(qū)建筑物安全的前提下，如何科學合理地設計炮點的安全距離和安全藥量，盡可能縮小空炮范圍是三維施工前必須解決的問題。1激發(fā)頻率對建筑物的影響以往研究表明，井炮激發(fā)產(chǎn)生的震動效應對周圍建筑物的影響主要包括3個方面:振動速度、振動頻率以及振動持續(xù)時間。振動頻率對建筑物的影響表現(xiàn)在:建筑物自振頻率與地震波的激發(fā)頻率越接近，諧振現(xiàn)象越明顯，振動對建筑物的影響就越大。一般房屋的自振頻率不大于10Hz，井炮激發(fā)產(chǎn)生的地震波頻帶較寬，最大振幅值為初至折射波，主頻一般在20Hz左右，與房屋的自振頻率相差較大，即激發(fā)頻率對建筑物的影響不大。初至折射波視周期一般為50ms左右，作用在建筑物的振動持續(xù)時間很短(天然地震持續(xù)時間一般為幾秒至幾十秒)?；谝陨戏治觯敬翁接懢诩ぐl(fā)安全距離主要考慮振動速度(與接收到的地震波振幅有關)。1.1激發(fā)點—理論基礎井炮激發(fā)振動速度的大小一般與藥量、激發(fā)點到接收點的距離以及吸收衰減系數(shù)有關。目前，關于爆破地震振動速度問題，國外比較公認的是前蘇聯(lián)學者薩道夫斯基的經(jīng)驗公式，我國長期以來在爆破地震安全距離與質(zhì)點振動速度計算方面也是采用該公式，其具體形式為:式中:R—激發(fā)點到接收點的距離，m;Q—藥量，kg;V—接收點接收到的地震振動速度，cm/s;a—地震波衰減系數(shù)，與地質(zhì)地形條件及距激發(fā)點的距離有關;K—同激發(fā)介質(zhì)、激發(fā)方式、地形條件等因素有關的系數(shù)。對(1)式中兩邊取對數(shù)，得到式中Q表示激發(fā)藥量，R表示激發(fā)接收距離，在實際生產(chǎn)過程中為已知。振動速度可以從實際地震資料中讀取數(shù)據(jù)進行換算，則公式(2)中只有系數(shù)K和a未知。在多組數(shù)據(jù)的基礎上進行回歸分析，就可以得到激發(fā)該區(qū)域的有關系數(shù)，再根據(jù)公式(1)，參照《民用爆炸物品安全管理條例》同建筑物安全振動速度，就可以得出不同建筑物的安全距離所對應的安全用藥量。2.2儀器記錄電壓根據(jù)記錄儀器的不同，野外地震采集記錄到磁帶上的數(shù)據(jù)也不相同，結(jié)合檢波器靈敏度可以利用公式(3)得到接收點的振動速度。式中:V—振動速度，cm/s;VS—檢波器靈敏度，mv·s/cm;對于其他常用地震儀器例如Sercel408和Sercel428等，儀器記錄數(shù)值需要經(jīng)過換算才可以得到電壓值。以三維工區(qū)內(nèi)試驗單炮資料進行分析，該試驗炮激發(fā)深度15m，激發(fā)藥量20kg，通過真值讀取得到不同炮檢距的最大振動速度(圖2)。從圖中可以看出，振動速度隨著炮檢距的增大逐漸減小，在近炮檢距衰減速度明顯大于遠炮檢距。取近炮檢距的大號方向和小號方向各5個接收點，大號方向和小號方向數(shù)據(jù)平均后進行數(shù)據(jù)回歸計算(表1)。根據(jù)表1中數(shù)據(jù)，利用式(4)和(5)進行回歸分析得出該區(qū)域?qū)禂?shù)為:a=2.3504,K=1789.86。把計算出的系數(shù)帶入公式(1)就可以計算不同距離的振動速度。以激發(fā)藥量20kg計算不同距離振動速度(表2)。2.3結(jié)構房屋選型根據(jù)2006年發(fā)布的《民用爆炸物品安全管理條例》規(guī)定縣城內(nèi)主要建筑物類型包括土坯房、一般磚房和鋼筋混凝土結(jié)構房屋。根據(jù)表3選取土坯房的振動安全速度為0.7cm/s，一般磚房為2.3cm/s，鋼筋混凝土結(jié)構房屋為3.5cm/s。取激發(fā)深度為15m，基于薩道夫斯基經(jīng)驗公式可以得出不同建筑物對不同藥量的安全距離要求(表4)。2城市公園區(qū)域布設炮點的效果分析從以上分析中，可得到不同激發(fā)藥量時該區(qū)域不同建筑物的作業(yè)安全距離，當激發(fā)藥量為2kg，安全距離可以選擇為32m。考慮到縣城內(nèi)相同建筑物的抗震程度會存在差異，施工過程中對一般建筑物設定安全距離為35m，對土坯房安全距離設定為50m。確定了安全距離后，進行了三維地震施工。利用城內(nèi)廣場、綠化帶、學校操場等區(qū)域，在縣城內(nèi)選擇布設了123炮，藥量為2kg，最淺激發(fā)深度50m。通過對比城區(qū)內(nèi)布設炮點前后面元內(nèi)炮檢距分布(圖3)，可以看出，增加布設炮點有效改善了城區(qū)內(nèi)面元炮檢距分布，缺失的中小炮檢距得到了彌補。在疊加剖面(圖4)上，城區(qū)內(nèi)布設炮點后，目的層同相軸的連續(xù)性明顯變好?？梢灶A見，在城區(qū)內(nèi)，根據(jù)實際資料計算得到的安全距離來布設炮點，為后期偏移處理打下了良好的基礎。3以通用的方法計算安全藥量對不同建筑物，如何選擇具有區(qū)域針對性、科學合理的安全距離一直是困擾野外施工技術人員的難題。采用安全振動速度作為井炮激發(fā)對周圍建筑物破壞程度的判決依據(jù)是目前工程爆破通用的方法，石油地震勘探也可以視為工程爆破的一種。針對井炮激發(fā)，本文引入安全振動速度參數(shù)，利用實際資料統(tǒng)計出了施工區(qū)域的有關系數(shù)，計算出了針對縣城不同建筑物作業(yè)時，采用不同用藥量時的安全距離，具有較強的針對性，實施結(jié)果表明該方法是有效的。只要有