專利名稱：一種近于零震-檢距的反射法測(cè)取波速的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種近于零震-檢距的反射法測(cè)取波速的方法。本方法涉及在地面作接近于自 激-自收(零震-檢距)的反射法和隧道及其它地下工程作掌子面前方地質(zhì)探查時(shí)測(cè)取巖 體波速的技術(shù)及計(jì)算方法。
背景技術(shù)：
目前投入使用的反射類方法，例如地震反射法、探地雷達(dá)、聲波反射法等，它們都 是通過測(cè)量反射體的反射時(shí)間t和巖體波速V求取反射體空間位置距離d = Vt/2(1)式中d-表示測(cè)點(diǎn)至反射面的距離；t_表示反射時(shí)間；V-波速；但是對(duì)于陸地聲納法(極小偏移距超寬頻帶彈性波單點(diǎn)連續(xù)剖面法)、探地雷達(dá)、 聲波反射等采用極小震檢-距的反射法和作隧道掌子面前方地質(zhì)預(yù)報(bào)的地震反射負(fù)視速 度法(隧道VSP)、TSP、HSP等彈性波反射類方法，測(cè)定前方各層巖體的波速目前仍有困難。 如何簡(jiǎn)便地測(cè)定各層巖體的波速，是工作中人們關(guān)注的問題。發(fā)明專利200510114915. 6 (公開號(hào)CN1967177A)提出了一種在隧道中測(cè)定波速的 方法，它通過在掌子面上設(shè)交義的兩條測(cè)線，線上每隔一定距離設(shè)一測(cè)點(diǎn)，每一測(cè)點(diǎn)作小震 檢-距或小發(fā)射-接收距的激發(fā)和接收，然后通過歸一化將各測(cè)點(diǎn)的時(shí)間曲線匯成時(shí)間剖 面。在時(shí)間剖面上得到各反射面的反射同相軸和各測(cè)點(diǎn)的相應(yīng)反射時(shí)間。在掌子面后方邊 墻設(shè)的測(cè)線上設(shè)若干測(cè)點(diǎn)，測(cè)得巖體中反射面到各測(cè)點(diǎn)的反射時(shí)間，然后假設(shè)波速，計(jì)算出 虛反射面，再計(jì)算邊墻測(cè)點(diǎn)到虛反射面距離和反射時(shí)間，采用逼近法，求得最接近實(shí)際的波 速值。這是一種可行的方法。但上述方法需通過掌子面上的測(cè)值計(jì)算反射面的空間位
置，有一定困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在上述專利提出的工作方法基礎(chǔ)上，克服其缺點(diǎn)，利用計(jì)算技術(shù) 作三維計(jì)算的數(shù)學(xué)模型，通過在不相重的平面上采集的小震-檢距(5 200cm)或小發(fā) 射-接收距(20 100cm)的測(cè)量方法，解算出各層波速及表達(dá)反射面空間位置的參數(shù)。他 適用于在地面上作勘探的小震-檢距(5 200cm)或小發(fā)射-接收距(20 100cm)的單 點(diǎn)連續(xù)剖面法，例如陸地聲納法、探地雷達(dá)法等方法，也適用于在隧道中作掌子面前方的 反射法。本發(fā)明的技術(shù)方案是在地面或隧道掌子面上設(shè)兩條交叉的測(cè)線，并以此作為空 間坐標(biāo)系的XOY平面，Z軸正方向在地面勘查時(shí)朝向地下方向，在隧道地質(zhì)預(yù)報(bào)時(shí)為隧道掘 進(jìn)方向，在測(cè)線上每隔5 200cm設(shè)一測(cè)點(diǎn)，采用小震-檢距(5 200cm)或小發(fā)射-接收距QO 100cm)測(cè)出各測(cè)點(diǎn)的時(shí)間曲線，然后將一條測(cè)線各測(cè)點(diǎn)的時(shí)間曲線匯成時(shí)間剖 面，在時(shí)間剖面上得到測(cè)點(diǎn)反射面的反射時(shí)間。在與上述交叉的測(cè)線不共平面(Χ0Υ平面) 且Z坐標(biāo)不同的面上設(shè)另一測(cè)線(在隧道掌子面的后方隧道底或邊墻、或拱部等部位，或 在地面上不同標(biāo)高的面上)，在測(cè)線上設(shè)5 8個(gè)測(cè)點(diǎn)，用小震檢-距(5 200cm)或小發(fā) 射-接收距OO 100cm)的方式求得各測(cè)點(diǎn)對(duì)反射面的實(shí)測(cè)反射時(shí)間。在求得測(cè)點(diǎn)的反射時(shí)間后，按下述方法解算波速已知幾個(gè)自激自收點(diǎn)=P1 (xi; Y1, Z1)，P2 (x2, y2, Z2)……PnUn，yn，zn)，測(cè)量所得各點(diǎn)
反射時(shí)間分別為t1; t2，t3tn ； (η = 1、2、3".)假定波速為V，根據(jù)公式(1)，可計(jì)算出各測(cè)點(diǎn)到反射面的距離為dn = Vtn/2 η = 1、2、3.式中dn-測(cè)點(diǎn)到反射面的距離；tn-測(cè)點(diǎn)的反射時(shí)間 空間平面的方程為 Ax+By+Cz+D = 0空間任意一點(diǎn)PnUn，yn, zn)到平面的距離為dn = I Axn+Byn+Czn+D | / (A2+B2+C2)1/2 由(2)式和(3)式可得 Axn+Byn+Czn+D | / (A2+B2+C2)1/2 = Vtn/2
可知，當(dāng)A2+B2+C2 = 1成立時(shí)有(Axn+Byn+Czn+D)2 = 0. 25V2tn η = 1、2、3. 由(5) 式，可得方程組
權(quán)利要求
1. 一種近于零震-檢距的反射法測(cè)取波速的方法，包括彈性波類和雷達(dá)等電磁波類方 法，其特征在于在地面或隧道掌子面上設(shè)兩條交叉的測(cè)線，并以此作為空間坐標(biāo)系的XOY 平面，在測(cè)線上每隔5 200cm設(shè)一測(cè)點(diǎn)，在與上述交叉的測(cè)線不共平面且Z坐標(biāo)不同的面 上設(shè)另一測(cè)線(在隧道掌子面的后方隧道底或邊墻、或拱部等部位，或地面上不同標(biāo)高的 面上)，在測(cè)線上設(shè)5 7個(gè)測(cè)點(diǎn)，采用小震-檢距(5 200cm)或小發(fā)射-接收距QO 100cm)測(cè)出各測(cè)點(diǎn)的時(shí)間曲線，然后將一條測(cè)線各測(cè)點(diǎn)的時(shí)間曲線匯成時(shí)間剖面，在時(shí)間 剖面上得到測(cè)點(diǎn)反射面的反射時(shí)間；已知幾個(gè)自激自收AP1 (X1, Y1, Z1), P2U2，y2, Z2)…… PnUn，yn，zn)，測(cè)量所得反射時(shí)分別為ti; t2，t3……tn可得方程組 ^CAXi+By^CZi+D) 2 =0. 25 VH1
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的近于零震-檢距的反射法測(cè)取波速的方法，其特征在于用 創(chuàng)建方程組時(shí)沒有用到的不多于5組小震-檢距(5 200cm)或小發(fā)-收距的(20 100cm) 的測(cè)點(diǎn)Pi (Xi, Yi, Zi)作為測(cè)量結(jié)果的邊界條件(校驗(yàn)點(diǎn))，將點(diǎn)Pi的坐標(biāo)(Xi，yi Zi)代入 已計(jì)算的解，可計(jì)算時(shí)間ti;如果計(jì)算所得時(shí)間、與校驗(yàn)點(diǎn)的測(cè)量時(shí)間在5 10%誤差范 圍內(nèi)，就表明該組解通過了校驗(yàn)點(diǎn)的校驗(yàn)。
全文摘要
一種近于零震-檢距的反射法測(cè)取波速的方法，在地面或隧道掌子面上設(shè)相互垂直的測(cè)線，并作為坐標(biāo)系的XOY平面，在不共平面且Z坐標(biāo)不同的面上設(shè)另一測(cè)線，測(cè)線上每隔5～200cm設(shè)一測(cè)點(diǎn)，采用小震-檢距(5～200cm)或小發(fā)射-接收距(20～100cm)測(cè)出各測(cè)點(diǎn)的時(shí)間曲線并匯成時(shí)間剖面，得到測(cè)點(diǎn)到反射面的反射時(shí)間。已知幾個(gè)測(cè)點(diǎn)P1(x1，y1，z1)…Pn(xn，yn，zn)，反射時(shí)分別為t1，t2…tn；假定波速為V，各測(cè)點(diǎn)到反射面的距離為Di＝Vti/2(i＝1、2……n)，可得方程組。由給定條件求得唯一解，解為Ax+By+Cz+D＝0形式的反射平面方程和反射波傳播速度V。
文檔編號(hào)G01V3/12GK102087368SQ201010290400
公開日2011年6月8日 申請(qǐng)日期2010年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月25日
發(fā)明者孫宏志, 王榮, 鐘世航 申請(qǐng)人:孫宏志, 王榮, 鐘世航