钟 俊, 李必鑫, 朱存金, 张晓星

(1.四川省华地建设工程有限责任公司，四川 成都 610081；

2.四川九○九建设工程有限公司，四川 绵阳 621000)

经过多年发展，我国城市建设已经迈入了新的发展阶段，但隐伏断裂的存在，成为了制约城市发展的重要因素。第四系是覆盖城市的主要地层，仅通过地质填图的方式，很难对隐伏断裂的位置进行定位。在勘探浅层地震时，折射波法和反射波法较为常用，两种方法各具优势。反射波法可以分为纵波与横波反射为两种。在覆盖层较浅的区域，横波发射的优点较为显著，因此，对此项课题进行研究，具有十分重要的意义。

本文以国内某城市为例，对横波地震勘探的应用进行研究。该城市的出露地层主要以新生界第四系为主，出露基岩岩性为大面积灰白色中粗粒花岗岩。城市内部分布了大量的第四纪松散沉积物，具有非常复杂的类型，主要以河口三角洲沉积为主，局部存在陆相沉积。此外，在城市地貌上，断裂存在明显的反映。航片显示的山谷山脊线性影像较为清晰。并且，该断裂带存在明显的航磁反应和地磁异常[1]。

测试地区拥有良好的地表条件，有利于地震勘探工作的开展。地质和物探资料表明，区内第四系地层的厚度普遍为20 m，该地区的波阻抗界面也较为明显，在这些界面的作用下，横波可被有效反射，故本地区具备运用横波地震勘探技术的条件。

2.1 横波反射法的原理

向地层发射横向地震波，由地震勘探仪器记录被岩层反射的地震波各项参数，就是横波发射法的原理。这里所说的参数主要是指地震波的传播途径、振幅、频率和参数等，如果反射介质不同，这些参数也会出现差异， 因此，分析这些参数，可以实现对地层类型和分布特征的有效推断，工程地质勘查的目的也会随之实现。反射面深度会对反射波时间产生直接的影响，将这个原理作为依据，可对地层埋深和起伏情况进行明确。目前，多次覆盖技术是反射法观测所采用的主要技术，这种方法的优点主要表现为消除多次干扰[2]。

2.2 选择野外施工参数

本次试验所采用的数据收集设备为国外生产的数字地震仪，这种地震仪相较于常规地震仪，具有更大的动态范围。在应用过程中，引发波形畸变的概率较小，同时还具有多种功能，主要包括低通滤波、模拟带通滤波和假频抑制等功能。在使用时还可根据需要，调整排列长度和道距。此外，其具有的分布式设计方式为在野外应用创造了有利的条件。本次试验在检测横波时所使用的装置为28 Hz横波传感器。

为获得精准的探测结果，需要设计合理的浅层地震勘探观测系统。在这一理念的指导下，应开展长排列实验来确定横波反射参数。根据实验结果和工区干扰波波组、勘探深度和有效距离，选择最符合观测需求的窗口，达到勘探目的。

在进行长排列实验时，所采取的系统为锤击叠加系统，其道间距为1 m，中间放炮，偏移距离1m，滤波通带以全通为主，每次采样的间隔时间为0.25 ms，记录长度可达1 024 m。扩展排列试验和干扰背景调查表明，可根据不同干扰波的分布特征，选择合适的炮检距参数。在观察长排列时间剖面图后发现，反射波同向轴在170～260 ms之间的表现较为显著，但0～24和80～96桩号间很难接收较强的反射波能量，在实验过程中，分别抽取了2 m道间距排列96道和24道，在对比后发现，在后一组的间距排列中，能量的集中程度较高，记录十分清晰，因此，本次探测主要选择长度为24道2 m道间距。为了对城市断裂地层进行探测，本次探测所布设的地震测线总共有两条，分别记作地震01和地震02。

2.3 数据处理技术

数据处理技术的步骤如下：第一，解编码；
第二，预处理；
第三，球面扩散补偿；
第四，叠前滤波；
第五；
道间平衡；
第六，CDP道集抽取；
第七，分析波速；
第八，校正；
第九，精校自动剩余；
第十，叠加；
第十一，叠后滤波；
第十二，处理修饰；
第十三，AGC；
第十四，打印剖面；
第十五，初步解释；
第十六，输出时间剖面。

在上述步骤中，主要节点包括预处理、叠前滤波、道间平衡、CDP道集选排和速度分析。其中，速度分析所采用的方法是相似性频谱分析法，在选择速度节点时，间隔应该以10个炮点为宜。如果炮点的差异较大，速度节点应适当增加。与此同时，还要将反射波同相轴叠加能量最强的原则作为依据，拾取叠加速度，并在此基础上完成同向相轴校正，也即将同向轴校正到正常位置的拾取叠加速度，就是同相轴最合适的速度[3]。

3.1 地震时间剖面解释

对野外采集的资料进行数字化处理后，获得水平叠加后的时间剖面，这也是横波地震勘探成果，可用于地震解释。通常情况下，对比时间剖面上的波，可得到反射层构造形态。同时，还能据此确定断层实际分布和接触关系。在识别断裂的过程中，所依据的内容有如下几种：一是反射波同相轴错位；
二是同相轴在短时间内增加或完全消失；
三是同相轴突变；
四是同相轴出现扭曲、合并等现象。依据与本次横波地震探测有关的资料和各测线的地震时间剖面，可对比反射相位和追踪同相轴。其中，确定基岩面反射相位属于重点内容，而对比分析覆盖层内反射层位，并完成时间解释剖面图的绘制，则属于次要工作。

地震测线01的时间剖面如图1所示，在观察下图后可知，在该图中，反射波组的数量为两个，分别标记为T1和T2，其中，前者的连续性并不强，其界面主要由黏土层和风化层组成，双程时间为150 ms。同时，反射强弱相间在桩号180～200之间出现；
后者属于基岩界面，具有良好的反射波组连续性，双程时间为180 ms。以地质资料作为依据，可以判定T1层属于典型的强风化层，具体表现为横波在190桩号出现了错误判断，而导致此类问题出现的原因为断裂。

图1 地震01的时间剖面

地震测线02的时间剖面如图2所示，在该图中，反射波组的数量为两个，分别标记为T1和T2，其中，前者的连续性强，其双程旅行所消耗的时间为190～330 ms，界面的起伏程度较大，且十分清晰。错断现象发生的位置为桩号30～34之间，错端的双4程时为120 ms。

图2 地震02的时间剖面

3.2 钻探验证

根据探测结果，分别在地震01线桩190号和地震02线桩30号处进行钻孔验证，如图3所示。钻探结果表明，探测区域的断裂位置与横波地震探测结果大致相同。具体表现为钻孔ZK01剖面显示在孔深21 m处，存在破碎岩，且这些岩石的形状主要为棱角状，继续向下，发现岩芯破碎程度较高，由此可见，钻探结果与地震剖面的反映趋于一致。

图3 钻探结果

综上所述，在科学技术高速发展的背景下，地震探测技术取得了长足的进步，在进行城市隐伏断裂探测时应用横波地震勘探可取得良好的结果。因此，建议有关单位重视对这项技术的研究和运用。

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