绕射波探测浅层空洞的正演模拟与成像初探

发布时间：2021-07-06 02:16

　　利用传统的反射波地震勘探分辨率很难满足小尺度浅层地下空洞的探测需求,地震产生的绕射波却因其特有的传播特性,使得发现浅层地下空间中存在的小尺度异常成为可能。本文通过建立浅层地下空洞地质模型并进行地震波场正演分析,阐明绕射波能够对埋深20 m至50 m、异常尺度为2 m的空洞进行有效的刻画成像,从而说明,在地下工程（隧道、管线等）建设过程中,可以通过合理布设地震观测系统,运用绕射波地震勘探方法对浅层地下空洞进行较好地探测,提高城市建设的安全性。 

【文章来源】：城市地质. 2020,15(04)

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

反射波和绕射波时距曲线图

模型2如图2d所示，在模型1的同尺度水平地表地质模型中，将模型1中A、B两个绕射点进行连线，设置成为一个反射界面，模拟一个理想状态下不连续沉积的地质模型。根据绕射波产生的条件在该反射界面A、B两端将产生绕射波。用主频100 Hz的子波对模型进行正演，震源位置与模型1等同。对该模型进行正演，图2e为正演的共炮点地震道集。可见，直达波，AB界面反射波、A、B两个端点产生的绕射波以及层间多次波（干扰波）。绕射与反射波组部分重合，仍可观察到两套绕射波组的极小点位置，该位置与模型1两个绕射点的位置一致。图2f为该模型正演的波场快照，绕射波以不连续地层断点为中心向周围扩散。因此，在单纯绕射点地质模型或不连续地层模型中，在炮集上或波场特征上，绕射波与反射波有明显差异，利用叠前的处理手段在去除多次波的基础上，采取有效的绕射波分离方法，即可将反射波去除，获得如模型1一致的绕射剖面，进一步获得绕射波成像数据。3 灰岩溶洞地质模型正演

在岩溶地质模型波场正演模拟的基础上，对道集数据进行偏移成像。在不进行绕射波分离工作情况下，进行传统的偏移成像，成像结果如图5a，可见清晰灰岩顶界面反射波组，但溶洞在偏移剖面上没有反应。如前所述，正演设计中，主频100 Hz的子波，在v1=1200 m/s和v2=4500 m/s的地层中波长分别为λ1=12 m和λ2=45 m，岩溶尺度（2 m、5 m）小于波长，难以产生有效反射，导致反射波偏移剖面中，岩溶体不可见；在绕射波分离基础上，对绕射波进行分离成像，成像结果如图5b。在x=350 m和x=600 m位置下清晰可见岩溶体产生的波组响应。左侧波组能量比右侧波组能量强，说明岩溶异常体的尺度对波场中产生绕射波的强度有影响，解释过程中，通过模型分析，能够建立岩溶体相对尺度关系。图4 模型正演炮集

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3267315