高頻淺層地震反射法在淺海工程勘察中的應(yīng)用

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1、高頻淺層地震反射法在淺海工程勘察中的應(yīng)用1996年l0月第5期珠江現(xiàn)代建設(shè)總第73期高頻淺層地震反射法在淺海工程勘察l中的應(yīng)用謝蒙易海強(珠委設(shè)計院廣州510611)P6;l'ee1.f"摘要本文介紹了高頻淺層地震反射法的原理及其特點,并以珠江口黃茅海治理規(guī)劃階段中應(yīng)用高頻淺層地震反射法進(jìn)行對該測區(qū)水下覆蓋層,基巖起伏狀況和古河道調(diào)查的探測實系列黃茅海覆蓋層分層古河道在淺海域工程的基礎(chǔ)勘探和設(shè)計中.人們對水下覆蓋層內(nèi)的詳細(xì)層位結(jié)構(gòu)及基巖埋深最感興趣,其有關(guān)埋藏古河床的詳細(xì)資料,對工程規(guī)劃基礎(chǔ)設(shè)計(例如筑堤)很有指導(dǎo)意義.鉆孔仍是一種探測地

2、下層位結(jié)構(gòu)及古河床分布的實用工具,但因鉆孔分布稀疏,有時使覆蓋層的橫向變化難于解釋,從而對發(fā)現(xiàn)的古河床追蹤難以實現(xiàn).若要進(jìn)一步獲得有關(guān)其詳細(xì)地質(zhì)資料,需要加密鉆孔,因而,面臨著海上鉆探經(jīng)費昂貴,受風(fēng)浪影響以及工期長等問題的困擾.反之,淺層地震反射法在淺海工程勘探中解決此類問題是很有效的.本文以高頻淺層地震反射法在黃茅海工程勘探中解決水下覆蓋層分層和探測古河床的應(yīng)用實例說明其效果.2方法原理2.1地震波的垂直反射與透射淺層地震反射法在淺海工程勘探中,常采用極小偏移距觀測系統(tǒng),主要接收來自反射界面的近于垂直入射波的反射信息.眾所周知,地震波從

3、介質(zhì)1垂直入射到與其具有不同波阻抗的介質(zhì)2的分界面時,界面上反射波和透射波的反射系數(shù)KR和透射系數(shù)Kr與介質(zhì)1的波阻抗PlVl和介質(zhì)2的波阻抗P2V2存在以下關(guān)系:Ks=式中:Pl和l為介質(zhì)1的密度和縱波速度;P2和2為介質(zhì)2的密度和縱波速度..由以上兩式可見,當(dāng)入射波從低阻抗介質(zhì)向高阻抗介質(zhì)入射時,P2V2>PlVl,KR>0,入射波與反射波同相;若入射波從高阻抗介質(zhì)向低阻抗介質(zhì)入射時,P2V2'PlVl,KR<0,入射波與反射波相位相反.2.2陡角反射的特點淺海工程勘探應(yīng)用的高頻淺層地震反射法,通常采用單個檢波器組,

4、發(fā)射和接收在很短的間隔上進(jìn)?17?1996年l0月第5期珠江現(xiàn)代建設(shè)總第73期行,從而基本上獲得連續(xù)的記錄剖面.實際上,它是一種具有"等偏移"陡角反射的單道連續(xù)剖面法.由于它具有極小偏移距,反射波的入射角接近于零.主要接收近似垂直入射的反射信息.因而.它與常規(guī)的淺層地震反射法相比,具有如下優(yōu)點:①應(yīng)用高頻反射波分辨率高;②由于激發(fā)點與接收點非常近,入射角較小,轉(zhuǎn)換橫波和透射橫波強度很弱,幾乎不產(chǎn)生轉(zhuǎn)換橫波,因而其影可忽略不計;③接收點在激發(fā)點附近,受直達(dá)波,面波和初至折射波的干擾少;④在激發(fā)能量相同的條件下.反射能量相對于常規(guī)淺層反射法(

5、較大入射角)大得多;⑤發(fā)射和接收在很短的間隔上進(jìn)行,連續(xù)布點,實時處理各測點記錄形成雙程反射時間t.剖面.成果直觀.3探測實例3.1測區(qū)概況黃茅海位于珠江口八大口門最西部的崖門和虎跳門匯合河口灣的出海部位.是一個自北向南呈喇叭狀開口的內(nèi)海,南北長約36km,北部崖門一虎跳門口寬僅約3km.南部寬約15km.黃茅海中部海域水深一般2—3m.南部3—5m.北部0.5—2m.崖門口正南方至黃茅海中部.有一寬0.5一lkm,長約20km,水深5—9m的狹長帶的海底深槽.其海岸兩側(cè)海底平緩且灘涂發(fā)育.由于泥沙淤積,灘涂的發(fā)育延伸,咸潮入侵以及人們的

6、盲目圍墾,造成一系列問題.因此,必須通過治導(dǎo)規(guī)劃及河道整治,才能有效地進(jìn)行河口延伸的宏觀控制.應(yīng)用高頻淺層地震反射法對黃茅海進(jìn)行探測.為其治理規(guī)劃提供有關(guān)水下覆蓋層分層.基巖起伏狀況,古河床等地質(zhì)資料.通過9條剖面(橫跨海域剖面為主.間距約4km)約90km的剖面探測.實現(xiàn)了海底覆蓋層分層和古河道追蹤勘測.獲得了良好的效果.測區(qū)內(nèi)覆蓋層和基巖自上而下有:嵌泥(Q4),淤泥質(zhì)粘土(Q4),淤泥質(zhì)砂(Q4),粘土(Q3),淤泥質(zhì)砂壤土(Q3)全風(fēng)化殘積土層,燕山期花崗巖(¨')和泥盆系中統(tǒng)砂巖(D2.).3.2野外探測方法簡介.高頻淺層地震反

7、射法探測儀器采用美國德立臺勘探公司生產(chǎn)的MEP一305系列海洋工程地震反射剖面儀.該系統(tǒng)主要部件工作原理簡介如圖l.主要由30600型電電火花震源,28105型電火花發(fā)射陣列,28420型水上組合檢波器接收陣列,300型高分辨率地震放大器和LSR一1807m型線性掃描記錄儀組成.其中.30600型火花震源最大輸出功率為800J并采用美國專利技術(shù)——固態(tài)可控硅開關(guān);28105型電火花陣列是有20對線狀組合激發(fā)(放電)電極,間距為0.36m,配置了成,淡水兩種工作方式;28420型水上組合檢波器接收陣列采用20個B--1.5型水上檢波器線狀并

8、聯(lián)組合方式,間距0.321m,以變壓器耦合輸出總信號,附有各種抑制干擾結(jié)構(gòu);300型高分辨率地震放大器,可在100.200Hz頻率范圍內(nèi)處理地震信號;LSR—l807M型線性掃描記I錄儀可在÷