4地震实验讲义.docx

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4地震实验讲义

地震实验讲义

地震勘探实验部分共编写九个实验。

根据教学大纲的要求，可选6-7个（14学时）实验，其中反射波法的野外数据采集为设计性实验，反射波法的室内数据处理为综合性实验，其余为为验证性实验。

实验一R-24地震仪的认识

（任选实验）

一、实验目的

1.了解R-24地震仪系统的组成；

2.熟悉R-24地震仪菜单的操作。

二、实验内容

1.系统的组成

R-24地震仪是美国九十年代产品，在国内外同类仪器中具有先进水平。

它具有组合简单、轻便、精度高、动态范围大等优点。

它由两大部分组成：

1）系统主机

系统主机包括下列组件：

放大器（前放、瞬时浮点），滤波器（可选实时低、高通、陷波滤波），A/D转换器，叠加运算器，存储器，数字信号处理器，液晶显示器，热敏绘图仪，内置386计算机。

另外还配有并行打印机口、RS-232口和外接键盘。

主机外部尺寸为43×25×41cm，重量11kg。

2）系统附件

系统附件包括：

12V可充电直流电源，锤击触发开关，检波器，连接电缆，大锤，锤击铁板，爆炸机，触发电瓶，导线，雷管，炸药，软盘，记录纸等。

2.菜单的操作

打开仪器，运行R-24文件进入菜单系统，移动光标至Completesetup可直接进行菜单操作。

操作菜单为：

几何参数

采集参数

文件

显示

测量

应答

其它

快速设置

测量方式

测线

检波点距

炮检位置

炮间距

快速设置

采样间距

记录长度

延迟

滤波1

滤波2

叠加方式

叠加极性

有效道

快速设置

改变驱动器

设置目录

文件名

自动存储

改变目录

读

转至软盘

格式化

快速设置

显示类型

自动增益控制

时间比例

打印时间比例

道振幅

显示道

滤波1

滤波2

背景光度

清除

炮点位置

噪声显示

道显示

初至检查

存盘

打印

冻结

循环冻结

不叠加

调整拾取

折射波分析

线速度

反射波分析

反射波模式

动校正

不作动校正

设置日期

设置时间

触发灵敏度

触发时距

触发器

单位

连续记录号

退至DOS

1）几何参数

几何参数菜单包括快速设置、测量方式、测线、检波点距、炮检位置和炮间距6个子项。

分述如下：

快速设置：

选择此项，将得到一组缺省设置值。

测量方式：

用来选择测量方法，包括反射、折射及其它。

测线：

用来设置测线号的操作，健入数字设定线号。

检波点距：

用来设置检波点之间的距离。

炮检位置：

用来设置炮点及检波点位置的操作。

炮点距：

用来设置炮点之间的距离，只用于反射波测量中。

作其它测量时，可将这个参数设为0。

2）采集参数

本菜单包括采集参数位置以及影响数据采集的操作，主要包括采样间距、记录长度、延迟、滤波1、滤波2、叠加方式、叠加极性和有效道8个子项。

采集参数对数据有持久的影响，因此在运行中不可随意改变已存入内存文件的参数，一定要改，只能将文件从内存中删去。

采样间距：

即采样率。

采样率的选择与相应比例尺及测量方式有关，并满足采样定理。

选此项后屏幕出现5个不同的采样率值，一般可选250和500ms。

记录长度：

用来设置记录长度。

记录长度是采样间距和采样点的乘积，改变两者之一都会影响记录长度。

本仪器最大采样点数为2048个，最大采样间距为0.5ms，则最大的记录长度为1024ms。

延迟：

用来设置延迟时间，一般测量中都将此项设为0。

遇到离炮点较远的井孔测量或炮检距较大的测量用正延迟，这样可节省内存；若要看波前初至前信息可将延迟设为负值。

滤波：

分滤波1和滤波2。

此种滤波是实时数字频率滤波，其目的是压制干扰波和突出有效波。

选此项会出现一个包括低切、高切和陷波频率的表。

若干扰波为低频，则用低切；相反则用高切；若当地有三相电线产生的频率则用陷波；不进行任何形式的滤波，则用OUT。

叠加方式：

系统有自动叠加、预显示和取代三种叠加方式。

自动叠加是系统自动将新记录与旧记录叠加并显示；预显示（又称手动叠加），用回车键入为确定是否进行叠加；取代则是指后一次触发将前一次触发覆盖，实际上并未叠加。

叠加极性：

用来确定叠加的相位，包括同相和反相。

有效值：

用来选择所需道，可以是全部道，也可以是其中几道。

3）文件

本菜单用于检索磁盘文件和其它文件操作，共包括8项。

快速设置：

此项会提供一组关于当天日期作目录的信息。

改变驱动器：

用来转换驱动器的操作。

仪器中有软盘A和硬盘D，需要运行地震程序或存贮数据时，可用D。

设置目录：

用来设置目录或子目录的操作。

一般来说，一条测线用一个目录。

文件名：

用来设置文件名。

一般可用2～3位数字组成，文件存入磁盘时系统会自动增加扩展名.DAT，且相继存入的文件名会自动加1。

自动存贮：

此项是把采集的数据即时存入内存，仅用于特殊测量（如海洋测量）中，一般不用。

转至软盘：

此项用来将硬盘中的文件转至软盘。

格式化：

用来抹去软盘上全部文件的过程，本仪器在格式化之前，先测试软盘上是否有地震数据，若有，不予格式化。

4）显示

本菜单用来进行数据显示和打印的操作。

显示类型：

用来确定记录的显示方式。

有6种显示方式：

变面积，波形，阴影，限幅面积，限幅波形，限幅阴影。

自动增益控制：

用来控制信号增益。

固定增益用手动控制，AGC由系统自动控制。

AGC一般选50左右。

时间比例：

用来确定显示波形的时间大小。

包括4种方式：

正常，扩展，压缩2倍，压缩4倍。

打印时间比例：

用来确定打印纸的数量，根据打印时间范围来调整打印点阵。

道振幅：

用来调整各道波形振幅的操作。

其增益因子的单位为分贝，每三分贝一步，增减由上下箭头键来控制。

共有三种方式：

自动选择，调全部，调单个。

显示道：

用来选择需显示的道或打印的道。

滤波：

用来设置数字滤波参数、滤波类型和频率。

操作方式跟采集参数相同。

背景亮度：

本仪器屏幕为液晶显示，背景越暗显示越清晰。

5）测量

用此菜单选项作野外实际测量。

共包括10项。

清除：

用来从内存中除去数据，为接收下一个数据预备空间。

炮点位置：

用来设置炮、检点方位，其操作与几何参数中相同。

注意：

在折射波测量中换一次炮点需要改变一次炮点位置，而反射波测量中则是系统自动随炮点距增加而自行改变。

噪声监测：

用来作噪声监测，还可对检波器和电缆正常与否作出检验。

道显示：

用来接收触发的操作。

按下“4”就可接收地震波信号，触发成功则有波形出现。

拾取初至：

选择此项，系统会自动调整各道的位置，使其接近允许检查的相关初至。

若为折射波测量方式系统会自动拾取初至。

存盘：

用来存贮地震记录，状态行显示所存文件名。

每存一次文件，系统都会将文件名自动加1，而且给文件加上一个扩展名.DAT。

打印：

用来打印地震记录的操作。

选择此项便可开始打印，若想中止按下CLR。

冻结：

用来保护数据的操作。

它可使某道或全体道受到“冻结”而不被外界影响或叠加。

此项对“最佳窗口”具有重要意义。

循环冻结：

此项为选取“最佳窗口”或“最佳偏移距”的反射测量而用。

当冻结道确定了，数据就只能被叠加到活动道，循环进行可避免叠加道受到其它道的影响，使波形更加清晰。

不叠加：

用来消除具有较大噪声的最后一次叠加记录。

按下“-”键便可操作。

6）应答

本菜单用来作野外测量质量控制，对测量作最初的地球物理分析，评价反射波与折射波数据。

调整拾取：

用来调整拾取初至波。

将波形或振幅调好后，可用上、下键来调初至拾取位置，调合适后按下回车键，文件便会自动存盘，扩展名为.BPK。

折射波分析：

用来生成折射波时距曲线，并解释结果。

线速度：

用来计算地震波速度。

反射波分析：

用来确定层深度及波速。

反射波模式：

用来叠加一个选定速度与深度的综合反射波，它不同于一般记录中的实际初至波。

正常时差显示：

用来对数据作正常偏移校正。

不作正常时差校正：

用来清除正常时差校正回到未经处理的状态。

7）其它

本菜单包括一些系统功能。

设置日期：

以日—月—年方式键入日期。

设置时间：

以时—分方式键入时间。

有时日期和时间会被以文件头的部分存入磁盘中，这样有助于确定野外记录及相关文件。

触发灵敏度：

用来调整检波器电压信号灵敏度的高低以补偿环境噪声水平及震源能量。

键入触发灵敏度在1～100之间，数字越大越灵敏。

触发时距：

即前、后两次触发的最小时间间隔。

若触发时距设置为5秒，那么至少要经过5秒才能进行第二次触发。

触发时距在0.5～10秒之间。

触发器：

用来测试地震噪声背景值的人工触发操作，但不能用于实际地震数据的触发。

单位：

单位可选“米”和“英尺”两种。

退至DOS：

此项是结束地震程序回到DOS状态下的操作。

三、实验步骤

1.系统的连接

将检波器和连接电缆（大线电缆）与系统主机标准输入接口（NK-27-21C）相连，并将固定在大锤上的触发器电缆线连接在触发器接口上，然后将12V可充电电源连接在电源接口上，注意正、负极不要接反。

2.仪器的操作

打开电源开关：

屏幕显示自动进入菜单系统，将光标移至Completesetup，直接进入菜单操作。

根据测量方式的不同设置相应参数和进行各种菜单操作。

四、编写实验报告

1.实验目的，实验内容和步骤（简要总结）。

2.R-24地震仪系统由几部分组成，在实验过程中，你认为有哪些注意事项?

3.本次实验的收获与体会。

实验二浅层折射波法的野外数据采集

（必选实验）

一、实验目的

熟悉并掌握浅层折射波法野外原始数据采集的全过程，对相遇追逐折射波法观测系统有深入理解。

二、实验内容

使用折射波法并采用相遇追逐观测系统方式勘查覆盖层埋深。

三、实验器材

浅层折射波需如下实验器材：

R-24浅层地震仪主机一台，连接电缆（大线电缆）2根，带引线的38Hz检波器24个，12V可充电电池一块，触发开关一个，大锤一把，铁板一块（或爆炸机一个、雷管、炸药若干），50米以上长导线一根，皮尺或测绳一根，罗盘一个，地质锤2把（用于铲除杂草、小树根等），实验记录班报表一份，此外还应有铅笔、小刀、黑胶布等。

四、实验原理

1.工作原理

浅层折射波法是通过在地面人工激发地震波，地震波在

地下介质中传播，当通过波速不同的介质界面时（下层介质的波速大于上层介质的波速），

产生一定能量的折射波，并沿该界面传播后返回地面，

经埋置在地面的检波器接收后转入地震仪，通过地震仪进行信号放大和采样后将波形数据记录于磁盘。

然后通过计算机和人工对接收到的地震波的时间、相位、振幅和距离等信息进行分析和解释，计算出地层界面速度和埋深。

2.相遇追逐观测系统

图1相遇追逐观测系统

所谓观测系统就是激发点和接收地段的相对位置关系。

相遇追逐观测系统是在相遇的基础上进行追逐，它的优点是可以利用追逐时距曲线的平行性来延长解释区间，判定有无穿透现象，并比较准确地确定时深转换波速度（即有效速度）Ve的交点。

如图1所示为相遇追逐观测系统时距平面图和综合平面图，O2、O3为相遇点，O1、O4为追逐点。

五、实验步骤

本次实验在校园内进行，测线方向为东西向，道间距为1～2米，偏移距为15米或30米。

1.布置测线及埋置检波器

用罗盘定向，皮尺或测绳量距布置地震测线，测线长度为23米或46米。

按1米或2米道间距埋置24个检波器，记下检波器两端点炮（一个排列的两端）的位置和追逐炮的距离（偏移距）。

注意：

检波器非常灵敏，必须轻拿轻放，以避免强震动；另外在埋置检波器时，应用地质锤将杂草或腐殖土铲除，控一个小坑，检波器应埋直、埋紧，用手将检波器按顺时针拧紧，切忌用地质锤敲或用脚踩。

2.系统连接

将地震仪主机、连接电缆、检波器、触发线以及12V直流电池等连接在一起。

注意：

电池的正、负极不能错接；连接电缆（大线电缆）接头必须对准主机标准输入口接口，仔细观察里面有个小凸槽和小凹槽，电源输入接口和触发信号输