跨孔地震波层析成像在岩溶探测中的应用研究

【摘要】：随着国家的快速发展,城市建设紧邻其后,对地下空间透明化需求也相应增加,而在城市地下空间工程建设过程中,不良地质的存在严重影响着工程建设质量及安全,而岩溶则是最常见的一种工程地质问题。岩溶的生成和发育是一个复杂的地质现象,因此岩溶在地下存在的形式也不尽相同,这无疑给地质体的探测工程带来巨大的复杂性,而在岩溶地区进行地下工程建设时如未探明岩溶分布,则会极易造成突涌水、地表塌陷等大型安全事故,利用地下空间进行城市建设的风险极高。因此对岩溶区进行精细化探测,划分出岩溶存在的范围与分布形态,使地下地质分布在一定程度上达到可视化,这对于城市地下空间的开发及工程项目的建设具有重要意义。针对地下空间工程精细化探测要求,利用跨孔地震波层析成像方法,对城市岩溶区进行探测,总结其成像特征,可以更好的指导工程建设。本文主要研究内容如下:(1)建立不同岩溶类型的概化地球物理模型。岩层内部存在着形态、方向、大小各异的溶洞及溶蚀裂隙带,通过对岩石物性特征包括常见岩石的波速及断层分布等,结合岩溶类型,建立一系列概化地球物理模型。(2)为了更好研究跨孔地震波层析成像法在城市岩溶区的探测规律,指导实际工程建设。本文基于REFLEXW正反演程序展开一系列概化地球物理模型数值试验研究,分别进行单个异常体下的检波器及震源偏移距、不同孔间距与钻孔深度比值、不同异常体尺寸与钻孔间距比值、不同异常体高与宽度比值、多个异常体、以及不同厚度以及倾角断层进行数值模拟,并根据数值模拟结果进行分析解释,总结跨孔地震波层析成像方法对于岩溶区响应规律,并验证该方法的可行性。(3)依托南京和燕路过江通道工程幕府山岩溶探测项目,在工程现场采用跨孔地震波层析成像方法,通过地震仪采集数据,利用REFLEXW程序反演成像,通过反演成像结果验证跨孔地震波层析成像方法在实际工程应用中的可行性。将反演结果进行3D数据提取及成像处理,得出水平切片图及垂直切片图,最终通过阈值技术得到地质体在探测区域内的三维分布。