折射波法在地礦勘探中的應用研究

冉根領

（貴州地礦基礎工程有限公司，貴州 貴陽 550081）

地震折射波法作為地球物理勘探的一種主要方法，應用較為廣泛，對測定覆蓋層的厚度、基巖起伏情況、測定隱伏斷層及破碎帶的位置、評價巖體質量和工程地質圍巖分類等均有較好的效果。近些年來，尤其在貴州地區，受地形限制及其他原因，折射波法的應用受到了極大限制。本文以實例說明在具備物性前提及野外應用條件的前提下，地震折射波法在工程中的應用。

下面以海南昌江核電廠選址（初可研）（進董A測線）工程為例，說明地震折射波法的應用效果。工作基本參數，檢波器間距10m，偏移距2m～200m，采樣間隔100us，采樣點數2048～4096，排列間重疊2道～4道。單炮炸藥量0.4kg～2.0kg。

1 淺層地震折射波基本原理及野外工作方法

1.1 淺層地震折射波法原理簡介

淺層地震折射波法是利用人工震源（如放炮、電火花、錘擊等）所激發產生的地震波，在地下傳播時遇到不同的地層界面（通常亦為速度界面），當下覆地層的波速（V2）大于上覆地層的波速（V1），并且入射角α大于等于臨界角ipp時將產生折射波，通過儀器記錄并分析折射波的特征（時間、振幅、頻率等），從而推測出地質體的性質、結構及埋深等參數，達到地質勘探的目的。折射波法是研究地震波中折射波信號的一種方法，是一種探測淺部地質情況的有效方法。

1.2 淺層地震折射波法適用范圍

（1）被探測界面相對穩定，起伏不很大，有一定的延續性。

（2）被探測界面的上覆介質與下覆介質的相對波速差不小于25%。

（3）被探測層有一定的厚度。

（4）地表地形較為平坦，起伏不劇烈。

（5）如存在高速屏蔽層，則其厚度應遠遠小于入射縱波的波長。

1.3 野外工作方法技術

1.3.1 試驗工作

勘探剖面根據委托方制定，由測量準確確定炮點及檢波器的位置，并經過現場多次試驗（從小偏移距到大偏移距）確定最佳時窗，偏移距及道間距等參數。同時，試驗中發現該場地鉆機、車輛及風聲干擾較大，因此放炮時讓鉆機、車輛等機械停工，同時加大炸藥量并在埋置檢波器的位置挖坑，以此來壓制干擾波。

1.3.2 野外工作

首先根據試驗工作確定好的偏移距及道間距布置排列。每個排列布好后進行現場布線檢測，如發現有未接好的檢波器，進行重新接插，直到檢波器與電纜接觸良好為止。野外工作中檢波器（24道）以等間距（除A測線第一排列采用5m外，其它均采用10m）排列，進行連續測量。排列布置好后，在排列兩端布置放炮孔。

工作開展前，先進行小偏移距（10m左右）測量，測出直達波，確定低速層波速V1。此外,每隔一定的距離，進行一次小偏移距測量，以觀察直達波及折射波是否穩定，并及時修正偏移距。折射波法工作中采用雙邊爆破激發相遇時距曲線觀測系統，從而確保采集到較高信噪比的地震數據。

2 測區地質及地球物理特征

2.1 測區地質

測區位于昌江鄰北部灣一側，緊靠海邊，海拔3m～38m。地表主要為黃砂覆蓋，下覆基巖主要為花崗巖。測區地形較平坦、地質構造簡單。

2.2 地球物理特征

為做好物探工作，野外作業前應對場地的地球物理特征進行分析，地震折射波法討論的主要是速度差異。該場地波速見下表。

表1 測區砂、巖石的波速統計表

從上表來看，該場地覆蓋層及基巖波速差別大；同時，測區地形起伏較小、居民少、環境噪音小，為地震折射勘探提供了較好的物性前提。

3 測區典型折射波曲線

該測線共敷設了6個排列，測線長約1500m。大致沿垂直地質構造的方向布置。

圖1 典型的原始曲線

從原始曲線大致可以看出，該排列曲線形態好，背景噪音小，折射波（初至波）明顯。第一、第二層界面清晰可見。從曲線看該剖面無明顯的斷層或破碎帶等不良地質現象。

4 資料處理及解釋

4.1 測線的時距曲線及深度曲線

相遇時距曲線：在相同的縱排列上，兩端分別激發，所獲得的相反方向的兩張地震記錄。即兩條由互換時間聯系起來的、方向相反的時距曲線稱為相遇時距曲線。因對同一個地震界面，在這兩張地震記錄上應有互換點可以對比追蹤，所以這是一種連續觀測系統。

在分層過程中，同一斜率的初至波應分為同一層，當地層情況復雜時，不同的層在時距曲線上的界限不是很清晰，這就需要對已分配的層進行多次修改和重新分配，直至得到正確合理的結果。

時距曲線的拼接與復合也是一個細致而復雜的過程，可能要反復的進行，才能得到理想的結果。

不同排列的同一層首（尾）與基準層尾（首）均應能最佳的銜接。直至同一方向同一層曲線段被拼接成一條完整的時距曲線。

以下是進董A測線的時距曲線處理過程及解釋結果。

圖5 深度曲線

4.2 驗證結果

在距測線起點539m及1052m分別為zk1及zk2號鉆孔，鉆孔揭露的覆蓋層厚度與物探測得的覆蓋層厚度對比見表2。

表2 鉆孔揭露的覆蓋層厚度與物探測得的覆蓋層厚度對比值

5 結論

（1）實際工作證實，地震折射波法在具備物性前提及野外應用條件時，對探測覆蓋層厚度具有較好的效果。

（2）測區由于覆蓋層為黃砂，且不夠密實，造成地震波衰減較快，部分地塊個別點初至不明顯，應加大炸藥量及挖深炮孔。

（3）由于偏移距不夠大，較深地層的折射波未能探測到。

（4）現場實際工作過程中，最佳偏移距的確定、信噪比的控制與提高、炸藥量及炮孔深度仍是確保數據質量的關鍵。