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浅层地震在滑坡勘查的应用

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地震 滑坡 勘查 应用
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浅层地震反射波技术在滑坡勘查中的应用 杜荣光 (云南省有色地质调查院 昆明 650216 ) 摘要 结合浅层地震反射波技术在滑坡勘查中的实际应用,对浅层地震勘探反射波方法技术作探讨,讨论了浅层地震勘探反射波方法的地质解释依据和勘察效果。 关键词 浅层地震反射波技术;滑坡 ;地质勘查 地震勘探是物探方法中的一种,该方法最早应用于石油地质领域。浅层地震勘探技术是勘探深度小于100米的地震勘探技术,该项技术在我国五十年代应用于工程地质勘探和原位测试。近年来浅层地震勘探技术在仪器设备还是数据资料的电算处理上都得到了很大的发展,它具有仪器设备轻便,工作效率高,采集的信息量大,效果好等特点。由于实际工作中工程上的需要,浅层地震勘探反射波技术以探测基岩埋深、基岩的风化层厚度、划分土层类型情况,探测岩溶、断裂分布及断距、滑坡等灾害地质结构和构造一系列工程问题具有精度高、速度快而被许多工程专家所采用。本文结合浅层地震反射波技术在滑坡勘查中的应用,对浅层地震反射波技术在野外数据采集,数据的电算处理及资料分析解释等各方面,谈谈一些认识和体会。 1 测区地质及地震地质特征 区地质特征 测区在大地构造位置上,处于青藏滇缅印尼“歹”字型构造体系中部的东支部位。自上古生代以来,本地区经历了多次地壳运动,造就了比较复杂的构造形迹,褶皱断裂也比较发育。县城位于新生界第三系江城向斜盆地中部,出露的地层,主要为第四系冲、洪积粘性土、砂砾(卵)石层,上第三系中新统(岩、粉砂岩、砂质粘土岩夹褐煤层,下第三系小丫口组( 砂岩和勐野井组的(屑砂岩夹泥岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩,多属未胶结或半胶结的松、软、散体结构,力学强度较低。它们是县城及其附近滑坡、崩塌、山体变形(裂缝)的主要地质因素、并可为滑坡、泥石流的发生,提供丰富的松散固体物质来源。上述岩土层,分别与粘性土(Q)和泥岩、褐煤(1、相对隔水层互层产出,形成层状水文地质结构,是斜坡变形、失稳、破坏的重要影响因素。 震地质特征 根据测区现场踏勘结果并结合测区地质特征,初步认为滑坡体由第四系残坡积粘性土混碎石、角砾及部份人工素填土构成;滑坡面为第四系与上第三系中新统泥质粉砂岩间的界面;予计滑面深度在20米左右;滑坡体在进行滑动,并有加速的趋势。 一般地滑坡体经过滑动后,滑动面上下一定深度范围形成松散带,松散带与相邻地层之间有弹性差异,当地震波经过这一带时由于弹性差异而存在波阻抗差异并产生反射波。即使在相同岩性地层中,由于风化程度不同而存在风化结构面,不同风化程度结构面可把地层划分为不同程度的风化带。同理在风化结构面附近也存在岩石弹性差异,当地震波经过这一带时由于弹性差异而存在波阻抗差异并产生反射波。基于上述的认识,初步认为在本测区投入浅层地震勘探反射波方法是可行的。为证实方法的可行性,首先在滑坡体上做了一条试验剖面,初步分析认为浅层地震勘探反射波方法能分辨出滑动面,滑面上部地层地震波速为800秒,下部地层地震波速大于1000米/秒。试验剖面的初步分析认为在本测区投入浅层地震勘探反射波方法是可行。但是,勘探剖面是否布置得合理则关系到能否获得较好的勘探效果,关系能否达到工作目的,因此勘探剖面的合理布置又显得相当重要。 2 地震勘探方法技术 线布置 根据试验剖面的分析结果及滑坡测区地形的实际情况,垂直于地形斜坡方向布置五条横向测线剖面。测线剖面号由南至北分别为0#、1#、2#、3#、 4#,测线剖面点号由西向东为由小到大。 用的仪器设备 本次方法采用美国生产的仪器为瞬时浮点增益放大,有完整的高低截滤波器,A/机动态范围大。同时配置马克公司生产的2800源配备有锤击、电火花和炸药震源。 测方式 观测系统采用单边放炮多次覆盖观测系统,偏移距为10米,炮点距为2米,检波点距为2米,24道接收。检波器选择100波频率为10样率为125录长度为256于要求勘探深度小,采用锤击方式可满足勘探要求。 震资料电算处理 地震资料的电算处理是在宏基586微机上完成的,处理软件选用加拿大地震图像软件公司编制的常规处理流程如下: 频谱分析 速度分析↓ ↓ ↓ 开始→数据输入→数据编辑→带通滤波→初至切除→选 排→动 校→叠 加→剩余校正→带通滤波→偏 移→能量均衡→剖面显示 3 地震资料的分析解释 根据测区实际浅层地震勘探所得速度资料进行统计分析,结合测区地质及钻探资料,得出各物性层的合理的速度资料。江城滑坡测区各物性层的速度资料为:各地震测线的各物性层速度有一定差异,但各物性层的速度在一定范围基本相同,滑面上部地层的地震波速度为800~1200米/秒,下部地层的地震波速度大于1100米/秒。并且地震波速度资料能有效划分泥质粉砂岩的全风化及强风化界面。 根据以上的速度资料分析结果,再结合各测线的地震时间剖面和地质资料对各测线剖面进行地质解释,绘制出地震地质综合剖面图。在地震地质综合剖面图中时剖面图的横座标为剖面长度(单位为米,下标为纵座标为时间(单位是秒);地震地质综合剖面图中地质剖面横坐标为剖面长度(单位为米),纵座标为高程(单位为米)。下面是选择两条地震剖面的具体解释。 如图1可以看出,在时间剖面图上从上到下(现两个大波组,这两个大波组连续性及稳定性较好,它反映了两个不同反射界面。第一个地震反射界面上部层位波速为1160m/s,第一地震反射界面与第二地震反射界面之间层位波速为1220m/s,第二地震反射界面以下的层位波速大于1460 m/s。结合地质资料把地震反射界面转化为地质界面后,推断第二界面为滑坡体滑面。第一层为残坡积土,底部埋深 4二层为强风化泥质粉砂岩,底部埋深17二界面下部的岩层没有进行详细划分,它们是中风化泥质粉砂岩及其新鲜基岩。其中在剖面横座标为第二界面上存在一处拉张断裂。 如图2可以看出,在时间剖面图上从上到下(0s 现两个大波组,这两个大波组连续性及稳定性较好,它反映了两个不同反射界面。第一个地震反射界面上部层位波速为1000m/s, 第一地震反射界面与第二地震反射界面之间层位波速为 1120m/s, 第二地震反射界面以下的层位波速大于1350 m/s。结合地质资料把地震反射界面转化为地质界面后,推断第二界面为滑坡体滑面。第一层为残坡积土,底部埋深 二层为强风化泥质粉砂岩,底部埋深15二界面下部的岩层没有进行详细划分,它们是中风化泥质粉砂岩及其新鲜基岩。其中在剖面横座标为第二界面上存在一处拉张断裂。 4 结论 浅层地震勘探反射波技术在江城县城滑坡灾害勘查中取得较好的勘探效果。本次工作查清滑坡体地层结构(土层─基岩风化岩─基岩);查明各种结构面形态、产状(滑面、断层面)及延伸情况及深度,达到本次工作的目的。通过浅层地震勘探工作,认识到浅层地震勘探反射波技术具有仪器设备轻便,工作效率高,采集的信息量大,分辨率高,效果好,能减少钻探工作量等特点。同时也认识到要取得较好勘探效果,必须认识到以下各方面的重要性,才能有效发挥浅层地震勘探反射波技术的优点。 结合已知地质资料,以减小解释误差。 F O F 50216) by of to of on of of to of 杜荣光,《云南地球物理文集》(二)学术交流会上发表论文。 图1 浅层地震反射波技术在滑坡勘查中的应用(1#测线) 图2 浅层地震反射波技术在滑坡勘查中的应用(2#测线)
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