地震映像法不同偏移距在地下大管徑管線探測中的應用

蔡偉濤

摘 要：隨著地下空間的快速開發(fā)利用，加之地下管線的不規(guī)范埋設及施工，導致地下管線挖爆事件層出不窮，嚴重影響人們的生活。利用地震映象法對地下大管徑管線進行探測，采用不同偏移距進行試驗，結果表明采用100Hz檢波器及偏移距0.5m時探測效果良好。

關鍵詞：地震映像;不同偏移距;大管徑管線

隨著地下空間的快速開發(fā)利用，加之地下管線的不規(guī)范埋設，施工年限不同，材質不同，管理部門不同，導致地下管線挖爆事件層出不窮，如2015年至今，深圳地鐵施工僅在福田區(qū)就導致電纜、水管破壞150多次，嚴重影響人們的出行及生活水平，甚至帶來了災難。因此要對地下管線精確定位，在施工前查明其位置，管線探測常見方法有，地震映像法，電磁感應法，地質雷達及高密度電法，本文在介紹地震映像法原理的基礎上通過對大管徑管線探測實際應用，探討了應用效果及注意事項。

1 地震映像法的基本原理

地震映像法是基于反射波法中的最佳偏移距技術發(fā)展起來的一種常用淺地層勘探方法。這種方法可以利用多種波作為有效波來進行探測，也可以根據(jù)探測目的要求僅采用一種特定的波作為有效波。地震映象勘探是通過在地面人工激發(fā)地震波，地震波在地下介質傳播過程中，遇到不同介質的分界面時（即存在波阻抗差異界面），產(chǎn)生一定能量的反射波并返回地面，經(jīng)埋置在地面的檢波器接收后輸入地震儀，通過地震儀進行信號放大和采樣后將波形數(shù)據(jù)記錄儲存。通過計算機和人工對接收到的地震波的時間、相位和振幅等信息進行處理和分析，計算地下異常段介質波的速度和埋深，以確定地下異常段的形態(tài)和位置。在這種方法中，通過不斷改變偏移距來達到最佳效果。在最佳偏移距處接收到的有效波具有較好的信噪比和分辨率，能夠反映出地質體沿垂直方向和水平方向的變化情況。[1-4]

2 測區(qū)地球物理特征

測區(qū)為第四系覆蓋土層，經(jīng)對前期對現(xiàn)場踏勘并查閱有關資料，指定探測的地下管線為原水管線，其材質為鋼管，直徑18m，埋深約10m左右。根據(jù)經(jīng)驗及收集物性參數(shù)資料進行分析統(tǒng)計，物性特征參數(shù)見下表。由下表知，探測的原水管線為金屬材質，無論從波速、密度與其周圍土層相比，都存在著明顯的差異，給水管線與圍巖之間明顯存在波阻抗差，滿足地震映像法勘探條件，物探工作可以開展。

3 數(shù)據(jù)采集與分析

3.1 數(shù)據(jù)采集

根據(jù)《城市工程地球物理探測規(guī)范》CJJ7-2007中第6條，結合《城市地下管線探測技術規(guī)程》CJJ61-2003附錄C中規(guī)定，按照已布設好的測線及現(xiàn)場條件，選擇相應的檢波器和設置技術參數(shù)，本次測線采用剖面法進行。具體工作流程如下：

（1）通過試驗選擇最佳頻率的檢波器，確定參數(shù)、地震波在地層中的傳播速度等;當探測條件復雜時選擇兩種或兩種以上不同頻率的檢波器;

（2）選擇合適的時間窗口和采樣間隔，并在數(shù)據(jù)采集過程中根據(jù)干擾情況及圖像效果及時調整工作參數(shù);

（3）分析試驗剖面上各種地震波的傳播規(guī)律，確定能夠最好地反映探測目標的偏移距;

（4）開始數(shù)據(jù)采集時如遇到干擾波或處在異常點位置，在記錄中予以標注，重點異常區(qū)應重復觀測，重復性較差時，查明原因，并做相應的記錄;

（5）對地震映像資料進行初步編輯，編輯內(nèi)容包括測線號、里程樁號、剖面深度等;

（6）檢查觀測的圖像應與原始觀測圖像的形態(tài)、位置基本一致。

按照已布設好的測線及現(xiàn)場條件選擇相應的檢波器和設置技術參數(shù)，本次測線采用剖面法進行。本次地震映像探測采用38Hz、100Hz的檢波器，現(xiàn)場探測時，為了最大限度的提高探測分分辨率，本次探測道間距均為0.1m，偏移距分別采用05m、10m、1.5m。記錄點為敲擊點與檢測波器的中心。

3.2 地震映像剖面圖對比分析

上圖為不同偏移距及不同檢波器探測效果圖，其中紅色箭頭處為大管徑管線的頂部，在道號12的正下方，近視為一開口向下的拋物線，隨著偏移距的增大，拋物線越不明顯，即無法判斷管線的頂部位置，當檢波器100Hz偏移距0.5m時，拋物線最清晰。

4 結論

（1）通過對地震映像資料整理和分析，我們在拋物線最清晰的位置進行鉆孔驗證，即在道號12的位置處觸探到了該管線，其深度為8.3m，解決了大直徑管線在埋深較大時的探測難度。結果表明地震映像法在大管徑管線探測中可行。

（2）在相同檢測器不同偏移距進行比對分析，偏移距越小，反應越明顯，說明地下管線在8.0m左右（后經(jīng)鉆孔驗證為83m），直徑1.8m的深大管線時，采用相同的檢波器，偏移距0.5m時，采集的數(shù)據(jù)效果較為明顯，更有利于對曲線圖進行分析解釋。

（3）在不同檢測器相同偏移距進行比對分析8.0m左右，（后經(jīng)鉆孔驗證為8.3m）直徑1.80m的深大管線，主頻為100Hz的檢波器較38Hz檢波器的異常反應明顯，且多次反射波越明顯。使用相同的偏移距，主頻為100Hz的檢波器采集的數(shù)據(jù)效果較為明顯更有利于對曲線圖進行分析。

（4）通過這次的工作，發(fā)現(xiàn)地震映像法施工時應注意一些問題：對場地的要求比較高，要求較平坦;震源要求比較穩(wěn)定;偏移距和檢波器的選取與使用需要經(jīng)過大量的實驗測試。以求最佳效果。

參考文獻：

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[4]彭超.地震映像法與高密度電法在巖溶塌陷勘察中的聯(lián)合應用[J].工程地球物理學報，2016，13（1）：60-63.