工程物探

《工程物探》课程地震部分

实验报告

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土木工程学院 勘查技术与工程

折射波法实验内容

一﹑实验仪器

检波器、大线、铁锤、炮线、地震仪主机

二、现场仪器布置

1. 振源和一组检波器布置在一条直线上（纵测线），排列相对较长； 2.采用相遇法观测系统接收；

3.检波器用大线与仪器相接，检波器个数与通道数和大线类型有关。 4.振源激振时通过触发开关控制检测仪开始记录。 三、实验参数设置

记录号：工区名称+序号 记录道数：24 每道采样数：1024 采样间隔：0.5ms 偏移距：5m

四、实验数据的整理与编写实验报告 1．实验数据整理步骤

（1）从仪器中把采集的地震记录数据导出，显示、选择质量好的可用于解释的资料，并打印。

（2）在地震记录上解释直达波和折射波，人工读或利用地震波显示软件拾取直达波和折射波的距离和初至时间。

（3）绘制相遇法时距曲线观测系统图。 （4）利用 t0 解释法获得地质剖面图。 2.折射波法基本原理

以水平界面的两层介质进行简要的说明，假设地下深度为 h，有一个水平的速度分界面 R，上、下两层的速度分别为 V1和 V2，且 V2>V1。

如图 4 所示。从激发点 O 至地面某一接收点 D 的距离为 X，折射波旅行的路程为 OK、KE、ED 之和，则它的旅行时 t 为：

（1—1）

为了简便起见，先作如下证明：从 O，D 两点分别作界面 R 的垂线，则 OA＝DG＝h，再自 A、G 分别作 OK，ED 的垂线，几何上不难证明∠BAK＝∠

EGF＝i，因已知，所以：

（1—2）和（1—3）

上式说明，波以速度 V1旅行 BK （或 EF）路程与以速度 V2旅行 AK（或EC）路程所需的时间是相等的。将式（1—3）的关系和式（1—1）作等效置换，并经变换后可得：

（1—4）

这就是水平两层介质的折射波时距曲线方程。它表示时距曲线是一条直线，若令 x＝0，则可得时距曲线的截距时间 t0（时距曲线延长与 t 轴相交处的时间值）

（1—5）

2、折射波分层解释的t0法

折射波 t0解释法是常用的地震折射波解释方法， 它是针相遇时距曲线观测系统采集发展起来的解释方法。

t0法解释的主要原理与方法如下：

t0法又称为 t0差数时距曲线法，是解释折射波相遇时距曲线最常用的方法之。

当折射界面的曲率半径比其埋深大得很多的情况下，t0法通常能取得很好的效果，且具有简便快速的优点。

如图 6 所示，设有折射波相遇的时距曲线 S1和 S2，两者的激发点分别是 O1和 O2，

若在剖面上任意取一点 D，则在两条时距曲线中可以分别得到其对应的走时t1和 t2，从图中可以得到：

（1—6）

且在 O1和 O2点，时距曲线 S1和 S2的走时是相等的，称之为互换时，用 T 表示，则有：

（1—7）

当界面的曲率半径远大于其埋深时，图中的△BDC 可以近似地看作为等腰三角形，若自 D 点作 BC 的垂直平分线 DM（DM 即为该点的界面深度 h） ，于是有：

（1—8）

将公式（1—6）中的 t1和 t2相加， 并且减去（1—7）式，再将（1—8）式代入后可以得到：

（1—9）

式（1—9）便是任意点 D 的 t0值公式，由此可得 D 点的折射界面法线深度 h为：