折射波法在地矿勘探中的应用研究

冉根领

（贵州地矿基础工程有限公司，贵州 贵阳 550081）

地震折射波法作为地球物理勘探的一种主要方法，应用较为广泛，对测定覆盖层的厚度、基岩起伏情况、测定隐伏断层及破碎带的位置、评价岩体质量和工程地质围岩分类等均有较好的效果。近些年来，尤其在贵州地区，受地形限制及其他原因，折射波法的应用受到了极大限制。本文以实例说明在具备物性前提及野外应用条件的前提下，地震折射波法在工程中的应用。

下面以海南昌江核电厂选址（初可研）（进董A测线）工程为例，说明地震折射波法的应用效果。工作基本参数，检波器间距10m，偏移距2m～200m，采样间隔100us，采样点数2048～4096，排列间重叠2道～4道。单炮炸药量0.4kg～2.0kg。

1 浅层地震折射波基本原理及野外工作方法

1.1 浅层地震折射波法原理简介

浅层地震折射波法是利用人工震源（如放炮、电火花、锤击等）所激发产生的地震波，在地下传播时遇到不同的地层界面（通常亦为速度界面），当下覆地层的波速（V2）大于上覆地层的波速（V1），并且入射角α大于等于临界角ipp时将产生折射波，通过仪器记录并分析折射波的特征（时间、振幅、频率等），从而推测出地质体的性质、结构及埋深等参数，达到地质勘探的目的。折射波法是研究地震波中折射波信号的一种方法，是一种探测浅部地质情况的有效方法。

1.2 浅层地震折射波法适用范围

（1）被探测界面相对稳定，起伏不很大，有一定的延续性。

（2）被探测界面的上覆介质与下覆介质的相对波速差不小于25%。

（3）被探测层有一定的厚度。

（4）地表地形较为平坦，起伏不剧烈。

（5）如存在高速屏蔽层，则其厚度应远远小于入射纵波的波长。

1.3 野外工作方法技术

1.3.1 试验工作

勘探剖面根据委托方制定，由测量准确确定炮点及检波器的位置，并经过现场多次试验（从小偏移距到大偏移距）确定最佳时窗，偏移距及道间距等参数。同时，试验中发现该场地钻机、车辆及风声干扰较大，因此放炮时让钻机、车辆等机械停工，同时加大炸药量并在埋置检波器的位置挖坑，以此来压制干扰波。

1.3.2 野外工作

首先根据试验工作确定好的偏移距及道间距布置排列。每个排列布好后进行现场布线检测，如发现有未接好的检波器，进行重新接插，直到检波器与电缆接触良好为止。野外工作中检波器（24道）以等间距（除A测线第一排列采用5m外，其它均采用10m）排列，进行连续测量。排列布置好后，在排列两端布置放炮孔。

工作开展前，先进行小偏移距（10m左右）测量，测出直达波，确定低速层波速V1。此外,每隔一定的距离，进行一次小偏移距测量，以观察直达波及折射波是否稳定，并及时修正偏移距。折射波法工作中采用双边爆破激发相遇时距曲线观测系统，从而确保采集到较高信噪比的地震数据。

2 测区地质及地球物理特征

2.1 测区地质

测区位于昌江邻北部湾一侧，紧靠海边，海拔3m～38m。地表主要为黄砂覆盖，下覆基岩主要为花岗岩。测区地形较平坦、地质构造简单。

2.2 地球物理特征

为做好物探工作，野外作业前应对场地的地球物理特征进行分析，地震折射波法讨论的主要是速度差异。该场地波速见下表。

表1 测区砂、岩石的波速统计表

从上表来看，该场地覆盖层及基岩波速差别大；同时，测区地形起伏较小、居民少、环境噪音小，为地震折射勘探提供了较好的物性前提。

3 测区典型折射波曲线

该测线共敷设了6个排列，测线长约1500m。大致沿垂直地质构造的方向布置。

图1 典型的原始曲线

从原始曲线大致可以看出，该排列曲线形态好，背景噪音小，折射波（初至波）明显。第一、第二层界面清晰可见。从曲线看该剖面无明显的断层或破碎带等不良地质现象。

4 资料处理及解释

4.1 测线的时距曲线及深度曲线

相遇时距曲线：在相同的纵排列上，两端分别激发，所获得的相反方向的两张地震记录。即两条由互换时间联系起来的、方向相反的时距曲线称为相遇时距曲线。因对同一个地震界面，在这两张地震记录上应有互换点可以对比追踪，所以这是一种连续观测系统。

在分层过程中，同一斜率的初至波应分为同一层，当地层情况复杂时，不同的层在时距曲线上的界限不是很清晰，这就需要对已分配的层进行多次修改和重新分配，直至得到正确合理的结果。

时距曲线的拼接与复合也是一个细致而复杂的过程，可能要反复的进行，才能得到理想的结果。

不同排列的同一层首（尾）与基准层尾（首）均应能最佳的衔接。直至同一方向同一层曲线段被拼接成一条完整的时距曲线。

以下是进董A测线的时距曲线处理过程及解释结果。

图5 深度曲线

4.2 验证结果

在距测线起点539m及1052m分别为zk1及zk2号钻孔，钻孔揭露的覆盖层厚度与物探测得的覆盖层厚度对比见表2。

表2 钻孔揭露的覆盖层厚度与物探测得的覆盖层厚度对比值

5 结论

（1）实际工作证实，地震折射波法在具备物性前提及野外应用条件时，对探测覆盖层厚度具有较好的效果。

（2）测区由于覆盖层为黄砂，且不够密实，造成地震波衰减较快，部分地块个别点初至不明显，应加大炸药量及挖深炮孔。

（3）由于偏移距不够大，较深地层的折射波未能探测到。

（4）现场实际工作过程中，最佳偏移距的确定、信噪比的控制与提高、炸药量及炮孔深度仍是确保数据质量的关键。