地震映像法不同偏移距在地下大管径管线探测中的应用
2019-10-16蔡伟涛
蔡伟涛
摘 要:随着地下空间的快速开发利用,加之地下管線的不规范埋设及施工,导致地下管线挖爆事件层出不穷,严重影响人们的生活。利用地震映象法对地下大管径管线进行探测,采用不同偏移距进行试验,结果表明采用100Hz检波器及偏移距0.5m时探测效果良好。
关键词:地震映像;不同偏移距;大管径管线
随着地下空间的快速开发利用,加之地下管线的不规范埋设,施工年限不同,材质不同,管理部门不同,导致地下管线挖爆事件层出不穷,如2015年至今,深圳地铁施工仅在福田区就导致电缆、水管破坏150多次,严重影响人们的出行及生活水平,甚至带来了灾难。因此要对地下管线精确定位,在施工前查明其位置,管线探测常见方法有,地震映像法,电磁感应法,地质雷达及高密度电法,本文在介绍地震映像法原理的基础上通过对大管径管线探测实际应用,探讨了应用效果及注意事项。
1 地震映像法的基本原理
地震映像法是基于反射波法中的最佳偏移距技术发展起来的一种常用浅地层勘探方法。这种方法可以利用多种波作为有效波来进行探测,也可以根据探测目的要求仅采用一种特定的波作为有效波。地震映象勘探是通过在地面人工激发地震波,地震波在地下介质传播过程中,遇到不同介质的分界面时(即存在波阻抗差异界面),产生一定能量的反射波并返回地面,经埋置在地面的检波器接收后输入地震仪,通过地震仪进行信号放大和采样后将波形数据记录储存。通过计算机和人工对接收到的地震波的时间、相位和振幅等信息进行处理和分析,计算地下异常段介质波的速度和埋深,以确定地下异常段的形态和位置。在这种方法中,通过不断改变偏移距来达到最佳效果。在最佳偏移距处接收到的有效波具有较好的信噪比和分辨率,能够反映出地质体沿垂直方向和水平方向的变化情况。[1-4]
2 测区地球物理特征
测区为第四系覆盖土层,经对前期对现场踏勘并查阅有关资料,指定探测的地下管线为原水管线,其材质为钢管,直径18m,埋深约10m左右。根据经验及收集物性参数资料进行分析统计,物性特征参数见下表。由下表知,探测的原水管线为金属材质,无论从波速、密度与其周围土层相比,都存在着明显的差异,给水管线与围岩之间明显存在波阻抗差,满足地震映像法勘探条件,物探工作可以开展。
3 数据采集与分析
3.1 数据采集
根据《城市工程地球物理探测规范》CJJ7-2007中第6条,结合《城市地下管线探测技术规程》CJJ61-2003附录C中规定,按照已布设好的测线及现场条件,选择相应的检波器和设置技术参数,本次测线采用剖面法进行。具体工作流程如下:
(1)通过试验选择最佳频率的检波器,确定参数、地震波在地层中的传播速度等;当探测条件复杂时选择两种或两种以上不同频率的检波器;
(2)选择合适的时间窗口和采样间隔,并在数据采集过程中根据干扰情况及图像效果及时调整工作参数;
(3)分析试验剖面上各种地震波的传播规律,确定能够最好地反映探测目标的偏移距;
(4)开始数据采集时如遇到干扰波或处在异常点位置,在记录中予以标注,重点异常区应重复观测,重复性较差时,查明原因,并做相应的记录;
(5)对地震映像资料进行初步编辑,编辑内容包括测线号、里程桩号、剖面深度等;
(6)检查观测的图像应与原始观测图像的形态、位置基本一致。
按照已布设好的测线及现场条件选择相应的检波器和设置技术参数,本次测线采用剖面法进行。本次地震映像探测采用38Hz、100Hz的检波器,现场探测时,为了最大限度的提高探测分分辨率,本次探测道间距均为0.1m,偏移距分别采用05m、10m、1.5m。记录点为敲击点与检测波器的中心。
3.2 地震映像剖面图对比分析
上图为不同偏移距及不同检波器探测效果图,其中红色箭头处为大管径管线的顶部,在道号12的正下方,近视为一开口向下的抛物线,随着偏移距的增大,抛物线越不明显,即无法判断管线的顶部位置,当检波器100Hz偏移距0.5m时,抛物线最清晰。
4 结论
(1)通过对地震映像资料整理和分析,我们在抛物线最清晰的位置进行钻孔验证,即在道号12的位置处触探到了该管线,其深度为8.3m,解决了大直径管线在埋深较大时的探测难度。结果表明地震映像法在大管径管线探测中可行。
(2)在相同检测器不同偏移距进行比对分析,偏移距越小,反应越明显,说明地下管线在8.0m左右(后经钻孔验证为83m),直径1.8m的深大管线时,采用相同的检波器,偏移距0.5m时,采集的数据效果较为明显,更有利于对曲线图进行分析解释。
(3)在不同检测器相同偏移距进行比对分析8.0m左右,(后经钻孔验证为8.3m)直径1.80m的深大管线,主频为100Hz的检波器较38Hz检波器的异常反应明显,且多次反射波越明显。使用相同的偏移距,主频为100Hz的检波器采集的数据效果较为明显更有利于对曲线图进行分析。
(4)通过这次的工作,发现地震映像法施工时应注意一些问题:对场地的要求比较高,要求较平坦;震源要求比较稳定;偏移距和检波器的选取与使用需要经过大量的实验测试。以求最佳效果。
参考文献:
[1]王治华,仇恒永,杨振涛,等.地震映像法及其应用[J].物探与化探,2008,32(6):696-700.
[2]付德俊,汤昌旺,贠鹏.综合物探在某房建高层基础岩溶勘察中的应用[J].工程地球物理学报,2019,16(1):111-115.
[3]张华,徐红利.地震映像法在地质灾害中的运用[J].工程勘察,2010,21(5):89-93.
[4]彭超.地震映像法与高密度电法在岩溶塌陷勘察中的联合应用[J].工程地球物理学报,2016,13(1):60-63.