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【摘要】本文主要围绕着浅层地震反射波法展开分析，论述了浅层地震反射波法在岩溶调查中的使用效果，并分析了浅层地震反射波法使用过程中的一些注意问题，以期可以提高浅层地震反射波法的使用效果。
【关键词】浅层地震；岩溶调查；应用
中图分类号： P315 文献标识码： A
一、前言
浅层地震反射波法在各种地质调查中被广泛的使用，由于其使用的方法比较简单，同时，所得的调查数据具有很好的使用价值，所以，浅层地震反射波法可以作为勘察岩溶地质的有效方法。
二、浅层地震勘探的含义
浅层地震勘探就是人工制造小型地震（利用爆破方法），对仪器接收到的地震波及其反射波等进行分析，根据波速等参数确定地层特性，地质构造。优点快速，设备简单对断层及其破碎带比较敏感，判断较准确。
浅层地震勘探主要有瞬态瑞雷波法、地震反射波法、地震折射波法等浅层地震勘探方法。浅层地震折射波法利用地震波的折射原理，对浅层具有波速差异的地层或构造进行探测的一种地震勘探方法。
浅层折射波法地震勘探利用人工激发的地震波在地下介质传播。当穿过波速不同的介质的分界面时，波改变原来的传播方向而产生折射。当下层介质的波速大于其上层介质的波速时，在波的入射角等于临界角的情况下，折射波将会沿着分界面以下层介质中的速度“滑行”。这种沿着界面传播的“滑行”波也将引起界面上层质点的振动，并以折射波的形式传至地面。通过地震仪测量折射波到达地面观测点的时间和震源距，就可以求出折射界面的埋藏深度。
浅层地震折射波法是浅层地震勘探中的一种重要工程勘察方法，常用来探测覆盖层（或低速层）的厚度、基岩起伏、断层和古河道的分布等水文工程地质问题。
三、参数选择的基本原则
1、数据采集
浅层地震勘探根据不同的地质环境和勘探要求，使用时采用的方法不同，应用的效果取决于野外工作参数（采样率、道间距、偏移距）的选择，震源能量等。这些参数由野外试验工作来选定。
（一）震源。在激发时，对震源一般有两个要求：一是激发力要竖直向下；二是激发装置或药包与大地耦合要好。
（二）检波器。接收设备（主要是检波器）除接触条件外，它的埋置尽量达到最佳的耦合，如果由于条件限制不能埋置在原设计点位时，沿测线方向位移1∕10道间距内或垂直于测线方向的1∕5道间距内。
（三）分辨率。为保证记录有效信号不畸变，每个最短周期内至少要采集4个样值，而且还要考虑记录长度问题，因为不能选择过高的采样率，以免点数太多，出现仪器存储容量不够或增加不必要的勘探成本。
（四）滤波器。工程数字地震仪一般均设有低通、高通、带通、全通等模拟滤波器。为提高地震记录的信噪比，改善记录频谱中高、低频能量的不平衡状况，可根据实际干扰波调查的结果，选择合适的滤波器，以压制干扰。
（五）最佳接收段。为了有效地避开面波、声波、直达波和折射波对反射波的干扰，可把接收地段选择在尽可能不受或少受各种干扰波影响的地段，这种最佳接收地段又称为"最佳时窗"。反射波振幅随炮检距的增大而减小，相位随炮检距的增大而基本保持不变。可见，最佳时窗的选取关键在于选取接收排列的两个端点，即选择偏移距和最大炮检距。根据经验确定，即最大炮检距不应大于主要目的层埋深的1～1.5倍。
（六）偏移距。偏移距选择由实验决定。
2、数据处理
地震资料数字处理是指用计算机对采集的原始资料进行以压制干扰、提高信噪比和分辨率、提取地震参数为目的的一整套处理方法和技术。它可为资料解释提供反映地下结构和岩性等的地震剖面和参数，它主要包括数字滤波、速度分析、校正、叠加和偏移处理。
四、工程实例
1、工区概况及勘探目的
某水电站坝址区地层主要由褶皱基底浅变质岩及盖层沉积岩构成。褶皱基底主要分布于河床覆盖层之下和两岸谷坡中下部，沉积盖层角度不整合超覆于褶皱基底之上，主要分布于两岸谷坡中上部。坝址区地层主要出露因民组（Pyt2）和落雪组（Plt2）两组地层，为一套浅变质的碳酸盐岩。坝址发育的地表岩溶类型有：溶缝、溶沟、溶槽、溶洞、溶蚀洼地。
本次地震CT探测主要目的是探查坝址区右岸K25岩溶区发育分布情况。
岩体中弹性波的传播特征主要取决于岩体的物理力学性质，除本身强度外，在很大程度上受岩体结构面性质及其组合关系的控制。受风化卸荷影响的岩体，其物理力学性质及强度与新鲜基岩存在较大差异，且风化与卸荷程度不同的岩体结构和强度也会不同，这些差异和变化都可以通过CT成像中的波速分布情况来判断。该水电站平硐、钻孔声波测试成果表明，坚硬完整的碳酸盐岩声波速度较高，一般在5000m/s左右，受溶洞的影响，则呈现低波速，一般在3500m/s以下，这种明显的波速差异为平硐地震CT法的应用提供了地球物理前提。
2、工作方法及成果分析
本次地震CT采用一硐发射、另一硐接收的观测方式。具体步骤是观测射线网络；根据射线的疏密程度及成像精度划分规则的成像单元；运用射线追踪理论椭圆约束法；采用的最小二乘法形成被测区域的波速图像；根据图像中的波速分布情况来重建探测区域内岩体空间分布。
信号采集器为R24地震仪，以及与之配套的高灵敏地震检波器。激发方式采用炸药震源，采样间隔100us，道间距为30m，主频30kHz检波器接收做全硐观测。
根据所得图像，分析出右岸850m高程地震CT成果图，测试区域跨PD56、PD58和LPD24平硐，由剖面的波速图像可看到，完整性较好的岩体波速以4000～5000m/s为主，而位于PD58平硐硐深22m左右的上游硐壁附近，存在波速为2000～2250m/s低速异常区（k25）。
图1右岸850高程地震CT成果图
后通过对此低速异常区进行开挖验证，揭露出此低速异常区（k25）为一发育范围8m×6m、近似椭圆型岩溶区，其内溶蚀角砾发育、有泥质填充，与周围岩体速度差异大，异常明显。利用硐间层析成像技术，直观划分了岩体速度分布情况，准确的探明了岩溶发育区的空间分布及走向情况。
图2PD 58地震波速、单孔声波及跨孔声波的岩体波速對比
五、浅层地震反射波法应用应注意的问题
在浅层地震反射波法应用的过程中，要结合地质勘察的有关信息进行，但同时也要注意有关的问题。
1、浅层地震反射波法可以用于工程地质的勘察，但是要注意的一点就是采用适合的激发手段进行传播，同时采用合理的手段进行接收。
2、在工程地层的勘察中，要根据勘察的深浅确定震源的深浅和能量的大小。保障地震发射的科学和合理。
3、在浅层地震发射的接收过程中，要根据探测和勘察的层位确定接收的道距，视目标的大小进行，一般在几米到十几米之间。
4、比较密集的接收数一般要根据高效率的激发方式满足高效率施工效率的需要，在试验的过程中选择探测深度中需要的最小能量。
5、因为地层的构造情况一般比较复杂和多样，面临的地质环境也有较大的差异性，所以在利用浅层地震反射波法勘察的过程中要科学合理的对测线进行布置，确保地质勘察的全面和细致。与此同时，由于地质勘察工作涉及各个学科的知识，所以，浅层地震反射波法的运用要实现和其他学科之间的结合，从而进行有关的分析，确保勘察的科学。
六、结束语
总而言之，使用浅层地震反射波法来勘察工区的岩溶地质过程中，首先要把握勘察的要领，进而掌握浅层地震反射波法的使用技术，提高勘察的效果和质量。
【参考文献】
[1]谢荣,张廷秀.应用遥感技术研究吉林省的地质灾害[J].吉林地质.2012(Z1)
[2]张战胜,王海芹,王昆,刘军熙.浙江省温州山区滑坡地质灾害特征及治理对策分析——以梅溴坑村滑坡为例[J].中国地质灾害与防治学报.2012(04)
[3]王治华.地震映像法及其应用[J].物探与化探，2011（6）.
[4]周竹生，蒋婵君，郭有刚.浅层地震反射波法在隧道工程勘探中的应用.勘察科学技术，2012，（6）：62～64.
【关键词】浅层地震；岩溶调查；应用
中图分类号： P315 文献标识码： A
一、前言
浅层地震反射波法在各种地质调查中被广泛的使用，由于其使用的方法比较简单，同时，所得的调查数据具有很好的使用价值，所以，浅层地震反射波法可以作为勘察岩溶地质的有效方法。
二、浅层地震勘探的含义
浅层地震勘探就是人工制造小型地震（利用爆破方法），对仪器接收到的地震波及其反射波等进行分析，根据波速等参数确定地层特性，地质构造。优点快速，设备简单对断层及其破碎带比较敏感，判断较准确。
浅层地震勘探主要有瞬态瑞雷波法、地震反射波法、地震折射波法等浅层地震勘探方法。浅层地震折射波法利用地震波的折射原理，对浅层具有波速差异的地层或构造进行探测的一种地震勘探方法。
浅层折射波法地震勘探利用人工激发的地震波在地下介质传播。当穿过波速不同的介质的分界面时，波改变原来的传播方向而产生折射。当下层介质的波速大于其上层介质的波速时，在波的入射角等于临界角的情况下，折射波将会沿着分界面以下层介质中的速度“滑行”。这种沿着界面传播的“滑行”波也将引起界面上层质点的振动，并以折射波的形式传至地面。通过地震仪测量折射波到达地面观测点的时间和震源距，就可以求出折射界面的埋藏深度。
浅层地震折射波法是浅层地震勘探中的一种重要工程勘察方法，常用来探测覆盖层（或低速层）的厚度、基岩起伏、断层和古河道的分布等水文工程地质问题。
三、参数选择的基本原则
1、数据采集
浅层地震勘探根据不同的地质环境和勘探要求，使用时采用的方法不同，应用的效果取决于野外工作参数（采样率、道间距、偏移距）的选择，震源能量等。这些参数由野外试验工作来选定。
（一）震源。在激发时，对震源一般有两个要求：一是激发力要竖直向下；二是激发装置或药包与大地耦合要好。
（二）检波器。接收设备（主要是检波器）除接触条件外，它的埋置尽量达到最佳的耦合，如果由于条件限制不能埋置在原设计点位时，沿测线方向位移1∕10道间距内或垂直于测线方向的1∕5道间距内。
（三）分辨率。为保证记录有效信号不畸变，每个最短周期内至少要采集4个样值，而且还要考虑记录长度问题，因为不能选择过高的采样率，以免点数太多，出现仪器存储容量不够或增加不必要的勘探成本。
（四）滤波器。工程数字地震仪一般均设有低通、高通、带通、全通等模拟滤波器。为提高地震记录的信噪比，改善记录频谱中高、低频能量的不平衡状况，可根据实际干扰波调查的结果，选择合适的滤波器，以压制干扰。
（五）最佳接收段。为了有效地避开面波、声波、直达波和折射波对反射波的干扰，可把接收地段选择在尽可能不受或少受各种干扰波影响的地段，这种最佳接收地段又称为"最佳时窗"。反射波振幅随炮检距的增大而减小，相位随炮检距的增大而基本保持不变。可见，最佳时窗的选取关键在于选取接收排列的两个端点，即选择偏移距和最大炮检距。根据经验确定，即最大炮检距不应大于主要目的层埋深的1～1.5倍。
（六）偏移距。偏移距选择由实验决定。
2、数据处理
地震资料数字处理是指用计算机对采集的原始资料进行以压制干扰、提高信噪比和分辨率、提取地震参数为目的的一整套处理方法和技术。它可为资料解释提供反映地下结构和岩性等的地震剖面和参数，它主要包括数字滤波、速度分析、校正、叠加和偏移处理。
四、工程实例
1、工区概况及勘探目的
某水电站坝址区地层主要由褶皱基底浅变质岩及盖层沉积岩构成。褶皱基底主要分布于河床覆盖层之下和两岸谷坡中下部，沉积盖层角度不整合超覆于褶皱基底之上，主要分布于两岸谷坡中上部。坝址区地层主要出露因民组（Pyt2）和落雪组（Plt2）两组地层，为一套浅变质的碳酸盐岩。坝址发育的地表岩溶类型有：溶缝、溶沟、溶槽、溶洞、溶蚀洼地。
本次地震CT探测主要目的是探查坝址区右岸K25岩溶区发育分布情况。
岩体中弹性波的传播特征主要取决于岩体的物理力学性质，除本身强度外，在很大程度上受岩体结构面性质及其组合关系的控制。受风化卸荷影响的岩体，其物理力学性质及强度与新鲜基岩存在较大差异，且风化与卸荷程度不同的岩体结构和强度也会不同，这些差异和变化都可以通过CT成像中的波速分布情况来判断。该水电站平硐、钻孔声波测试成果表明，坚硬完整的碳酸盐岩声波速度较高，一般在5000m/s左右，受溶洞的影响，则呈现低波速，一般在3500m/s以下，这种明显的波速差异为平硐地震CT法的应用提供了地球物理前提。
2、工作方法及成果分析
本次地震CT采用一硐发射、另一硐接收的观测方式。具体步骤是观测射线网络；根据射线的疏密程度及成像精度划分规则的成像单元；运用射线追踪理论椭圆约束法；采用的最小二乘法形成被测区域的波速图像；根据图像中的波速分布情况来重建探测区域内岩体空间分布。
信号采集器为R24地震仪，以及与之配套的高灵敏地震检波器。激发方式采用炸药震源，采样间隔100us，道间距为30m，主频30kHz检波器接收做全硐观测。
根据所得图像，分析出右岸850m高程地震CT成果图，测试区域跨PD56、PD58和LPD24平硐，由剖面的波速图像可看到，完整性较好的岩体波速以4000～5000m/s为主，而位于PD58平硐硐深22m左右的上游硐壁附近，存在波速为2000～2250m/s低速异常区（k25）。
图1右岸850高程地震CT成果图
后通过对此低速异常区进行开挖验证，揭露出此低速异常区（k25）为一发育范围8m×6m、近似椭圆型岩溶区，其内溶蚀角砾发育、有泥质填充，与周围岩体速度差异大，异常明显。利用硐间层析成像技术，直观划分了岩体速度分布情况，准确的探明了岩溶发育区的空间分布及走向情况。
图2PD 58地震波速、单孔声波及跨孔声波的岩体波速對比
五、浅层地震反射波法应用应注意的问题
在浅层地震反射波法应用的过程中，要结合地质勘察的有关信息进行，但同时也要注意有关的问题。
1、浅层地震反射波法可以用于工程地质的勘察，但是要注意的一点就是采用适合的激发手段进行传播，同时采用合理的手段进行接收。
2、在工程地层的勘察中，要根据勘察的深浅确定震源的深浅和能量的大小。保障地震发射的科学和合理。
3、在浅层地震发射的接收过程中，要根据探测和勘察的层位确定接收的道距，视目标的大小进行，一般在几米到十几米之间。
4、比较密集的接收数一般要根据高效率的激发方式满足高效率施工效率的需要，在试验的过程中选择探测深度中需要的最小能量。
5、因为地层的构造情况一般比较复杂和多样，面临的地质环境也有较大的差异性，所以在利用浅层地震反射波法勘察的过程中要科学合理的对测线进行布置，确保地质勘察的全面和细致。与此同时，由于地质勘察工作涉及各个学科的知识，所以，浅层地震反射波法的运用要实现和其他学科之间的结合，从而进行有关的分析，确保勘察的科学。
六、结束语
总而言之，使用浅层地震反射波法来勘察工区的岩溶地质过程中，首先要把握勘察的要领，进而掌握浅层地震反射波法的使用技术，提高勘察的效果和质量。
【参考文献】
[1]谢荣,张廷秀.应用遥感技术研究吉林省的地质灾害[J].吉林地质.2012(Z1)
[2]张战胜,王海芹,王昆,刘军熙.浙江省温州山区滑坡地质灾害特征及治理对策分析——以梅溴坑村滑坡为例[J].中国地质灾害与防治学报.2012(04)
[3]王治华.地震映像法及其应用[J].物探与化探，2011（6）.
[4]周竹生，蒋婵君，郭有刚.浅层地震反射波法在隧道工程勘探中的应用.勘察科学技术，2012，（6）：62～64.