广东省华南工程物探技术开发总公司 广东广州 510080
摘 要：地质灾害对人们的生命财产安全所造成的威胁受到了越来越多的重视，利用地震映像法具有快速便捷、操作简单、抗干扰和场地适应能力强、探测分辨率高等方面的优势，用来勘探岩溶具有很好的理论依据和实践价值。本次探测采用的仪器是美国Geometrics公司生产的R24工程地震仪，检波器频率为38Hz，激发方式为锤击激发。调查石井河周边的岩溶发育情况，为后续施工提供条件。
关键词：地震映像；分辨率；岩溶
1引言
随着国民经济的发展，地质灾害对人们的生命财产安全所造成的威胁受到了越来越多的重视，因此地质灾害调查工作近年来在全国各地被广泛开展。物探是当前地质工作中的一项现代化勘查技术，在地质灾害调查中可以发挥重要作用[1]。地震映像法与传统的地球物理方法相比，具有快速便捷、操作简单、抗干扰和场地适应能力强、探测分辨率高等方面的优势，因而该技术一面世便受到工程物探界的普遍重视[2]。本次勘探位于石井河河堤两边，由于多年河水侵蚀，地质构造等作用，河堤内部形成土溶、溶洞、溶蚀，容易发生地质灾害[3]。利用地震映像法查明地下土洞、溶洞、溶蚀带进行灌浆或其它相对应的工程处理。
2地震映像的工作原理、仪器及方法技术
2.1工作原理
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。除常见的折射波、反射波[4]、绕射波外，还可以利用有一定规律的面波、横波和转换波。在这种方法中，每一测点的波形记录都采用相同的偏移距激发和接收。在该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。
本次探测主要采用反射波为有效波。其中L为偏移距，Z为界面深度，O1、O2为震源激发点，S1、S2为检波接收点。反射波的传播时间T与界面深度Z有关，时距方程为：。当界面水平时，每次激发的反射波传播时间不变，反射点的位置正好在记录点上，当界面深度发生变化时，反射波的传播时间会发生变化，如在断层两侧表现为突变；如果是倾斜界面，反射点的位置会偏离记录点向界面的上倾方向移动。所以可根据反射波同相轴的变化情况定性推断界面的起伏情况。
2.2仪器设备与方法技术
本次探测采用的仪器是美国Geometrics公司生产的R24工程地震仪，检波器频率为38Hz，激发方式为锤击激发。在地震映像法工作中，首先对测区进行干扰波测试，确定最佳偏移距，根据最佳偏移距布置震源点与检波点。测量时，在震源点采用锤击震源激发地震波，在接收点采用单个检波器接收。仪器记录后，震源点和接收点同时向前移动一定的距离（或称为点距），重复上述过程可获得测线上的一条或多条地震映像时间剖面。根据本场地的干扰波测试波形在16m处，可以清晰地分辨各地震波组，确定采集参数：偏移距：16m；点距：1m；采样间隔：0.1ms；采样点数：4096。
3实例应用
3.1场地地质与地球物理特征
(一)场地地质特征
拟建建筑物位于广州市白云区石井河绿道下方，该场地已进行岩土工程初步勘察。据前期钻探情况得知，场地内第四系覆盖土层主要为杂填土、淤泥、粗砂、粉质粘土；基岩主要为灰岩，部分区段为炭质页岩，基岩埋深变化较大，从十几米到二十几米不等。
(二)场地地球物理特征
由于下伏灰岩与上覆第四系土层的密度不同，地震波在灰岩和土层中传播的速度不同，所以下伏灰岩与上覆第四系土层存在着明显的波阻抗差异。此外，相对较破碎的岩体由于密度不均匀，地震波的能量衰减比完整岩体衰减快，波速降低。因此构造破碎带与完整基岩之间存在较明显的波阻抗差异。不良地质体如土洞、溶洞等与周边岩土层也存在一定的波阻抗差异。波阻抗差异的存在，为地震映像法工作提供了较好的地球物理前提。
3.2测线布置
该勘查区位于广州市白云区石井河两侧的绿道。根据探测目标的深度要求和场地地质条件，本次探测采用地震映像勘探方法，点距1米，沿石井河道东、西两侧共布置2条测线，测线走向由南向北，总长度10000米。
3.3资料解释和成果分析
(一)资料解释
各种岩溶异常在地震映像波形图上体现出不同的形态，采用专业软件对实测数据剖面进行滤波、道均衡等处理，并结合地质钻孔资料进行分析解释，推断出岩土分层界面及土洞、溶洞、溶蚀带等岩溶发育区异常体的分布情况。
在地震映像剖面上，岩土分界面表现为稳定连续的振幅较强的反射波同相轴，基岩顶面以上为第四系土层，顶面以下为灰岩或炭质页岩。土洞异常表现为在基岩面上部土层内出现频率较低的绕射波；溶洞异常表现为基岩面以下出现的频率较低的绕射波，且溶洞顶部形成绕射波，洞内多次反射能量较强，同相轴错乱，反射波形表现为同相轴呈明显的抛物线状。溶蚀带异常表现为地震波组波形同相轴不连续，发生错位、混乱、振幅不一致，各地震波组波形不容易识别。
(二)成果分析
本次工作基本查明了工作区内基岩界面深度及土、溶洞等岩溶发育分布情况。总体来说，整个场地内基岩起伏较大，测区岩溶较发育，部分测线可见溶洞发育。各条测线的解释剖面图以图1为例。
4结论与建议
1、本场地工程物探勘查工作所有测线均采用了地震映像法探测，现场数据采集和室内资料处理、成果解释均执行有关规范的规定。
2、本次工作基本查明了工作区内基岩界面深度及土、溶洞等岩溶发育分布情况。整个场地内，基岩起伏较大，总体来说测区岩溶较发育，部分测线可见溶洞发育。
3、本场地范围内岩溶总体比较发育，建议相关单位根据本报告所提供的成果资料，对查明的土洞、溶洞、溶蚀带进行灌浆或其它相对应的工程处理后再进行后续施工。
参考文献
[1]刘新华,李业君,张玉池.物探技术在那勤滑坡地质灾害勘察中的应用[J].矿产与地质,2008,22(4):370～372.
[2]陈义群,肖柏勋.论探地雷达现状与发展[J].工程地球物理学报,2005,2(2):149～155.
[3]冯彦东,杨军.综合物探方法在河床深厚覆盖层勘探中的应用[J].工程地球物理学报,2009,6(2):208～211.
[4]宁刚.基于FK滤波的TSP负反射提取方法研究[J].工程地球物理学报,2009,6(2):190～195.
论文作者:李孟龙
论文发表刊物:《防护工程》2017年第1期
论文发表时间:2017/5/12
标签：基岩论文; 映像论文; 岩溶论文; 溶洞论文; 反射论文; 场地论文; 土层论文; 《防护工程》2017年第1期论文;