Question

地基构造调查的浅层地震法

Answer 1

浅层地震探测方法用于废弃物填埋场的地基调查中，主要查明地下介质的性质及分界面的空间分布。结合地层层位，即可确定地层的深度、分布、产状要素及构造形态、划分地层，确定覆盖层厚度，测定潜水面深度，确定断层破碎带等。

8.1.4.1 地震波层析技术（CT）

地震CT技术是近年来发展起来的高分辨率地震勘探技术，对评价断层的产状，岩体，溶洞规模，空间展布形态等具有较高的精确度。

一般来说，越是致密的岩体，地震波速越高，越是疏松，地震波速越低。地下断层，溶洞和软地层对周围岩体来说可视为异常体。合理布置观测系统，采用一发多收的扇形穿透，经过多点激发和接收，在被测区域形成致密的射线交叉网络，每个网格视为一个成像单元，地质介质是均匀的，波速是单一的，这就为数学物理方法解决复杂的工程地质问题提供了基础，用适当的反演算法可获得精确的异常体的展布形态。

高精度的地震折射和反射测量是调查垃圾填埋场址地下是否存在断裂、裂隙和基岩横向连续性以及后期监测垃圾场的范围和埋深的主要手段之一。垃圾场内的速度与围岩相比，以低速为特征，速度一般在200～600 m/s范围内。折射波法很适合于区分二者的界面。从国内外文献报道来看，关于反射波法在划分垃圾场的边界调查中成功的实例少见报道，这是由于以下两方面的原因造成的：一个原因是垃圾呈半固态和固液并存的形式存在，对反射波有强烈的散射和衰减作用，尤其是对高频成分的反射波影响更大。其次是垃圾容易产生噪音信号以及速度在横向上变化很大，难以识别有效反射波。而下面介绍的实例却是用反射波法探测垃圾底界面及范围的一个成功实例。

瑞士一垃圾场地震反射波法调查实例：垃圾场以前曾是一处采沙石料的场地，后来变成垃圾填埋场，填埋的主要是生活垃圾和建筑垃圾，还有一部分工业垃圾，见图8.1.21虚线包围的地方。钻孔资料表明，该区表层是20～30 cm厚的人工回填土层，其下是10～16 m厚的冲洪积层，也是主要的含水层，控制含水面积21 km²。再往下是3～5 m厚的致密状的沙、砂质粉土和砂质粘土，沉积在古湖泊之上，湖泊底部是一层0.5～6.3 m厚的冰渍层。统计结果表明基底岩层埋深在20 m左右。

图8.1.21 研究区示意图

数据采集：试验了铁锤、震源枪、落重锤、炸药等几种震源，结果发现铁锤在松软的土层表面只能提供一些微弱的信号，落重锤的频带不够宽。考虑到工作效率和保护上面的覆盖层不被破坏，最后选择震源枪为激振震源。采集参数见表8.1.3。

表8.1.3 浅层地震采集参数

图8.1.22（彩图）中a、b、c是在三个不同炮点经过道标准化采集的原始地震记录，75和141炮点位于垃圾填埋场之上，696炮点在垃圾场之外，在垃圾填埋场之上采集的信号明显受面波S和导波G的干扰。d、e、f与a、b、c是同一剖面，在数据处理上增加了30 ms的增益放大（AGC）和f-k滤波，目的是想进一步压制面波和导波，突出反射波。g、h、i剖面进行了30 ms的增益放大（AGC）和谱白化（30～45 Hz、250～400 Hz）。这样处理的优点是低频面波信号的干扰降低了。在图8.1.22中，周围地层的高频面波信号仍然很明显，显然在周围的地层中比垃圾场更容易产生出高频的面波信号。图8.1.23（彩图）中的反射面经过分析后，R1、R2、R3是反射界面，R1和R2是垃圾底界面的反射，R3是周围地层界面的反射。经过谱分析后发现，垃圾的面波的主频在30 Hz左右，是主要的低频噪音。