国产自慰在线资源|国产精品亚洲中文欧美|亚洲欧美日韩精品专区|在线免费国产视频一区二区|免费一级A级高清毛片人妻|亚洲欧美在线制服丝袜国产|伊人久久大杳蕉夜夜揉夜夜爽|最新哺乳亚洲AV日韩AV二区

某石灰?guī)r巖溶場地P波和S波聯(lián)合跨孔地震層析成像

現(xiàn)場下方為廣泛的石灰?guī)r基巖，先前的巖土工程開挖顯示出起伏的巖頭、溶蝕通道、大型洞穴系統(tǒng)和懸挑。石灰?guī)r上覆蓋著約13.5m厚的第四系沖積層，該區(qū)域幾乎達到表面飽和。在兩個40m深、接近垂直的鉆孔之間，利用P波和水平極化S波對空洞進行跨孔地震層析測量，在表面上間隔20m。

測試方法：跨孔地震層析成像

跨孔地震層析成像，通常是在兩個或多個鉆孔之間，利用水平和亞垂直地震波射線路徑的走時，在2D或3D結(jié)構(gòu)中，對詳細結(jié)構(gòu)成像，能夠提供高空間分辨率的P波和S波地震波速圖像，主要用來描繪地質(zhì)結(jié)構(gòu)。

測試方法：P波與S波的區(qū)別

P波比S波更容易生成和記錄，P波層析成像測量通常更容易進行，例如使用火花震源和水聽器串，不需要對震源或接收器進行直接耦合或?qū)?，P波走時拾取通常比S波走時拾取更容易、更準確。因此，P波地震層析成像目前為進行孔間高分辨率地質(zhì)構(gòu)造勘探的標準方法。

相對而言，S波層析成像測量更復(fù)雜一些，美國土壤測試材料委員會（ASTM D44282000）針對井間S波地震測試提出的建議是在每個接收器位置使用三分量檢波器，并確保震源和接收器與井壁的良好耦合。此外，水平極化S波震源的方向是產(chǎn)生一致S波的一個重要參數(shù)。為了更好地確定橫波走時，建議反轉(zhuǎn)橫波震源的激發(fā)方向，從而改變橫波到達的極性。由于這些原因，很少進行S波跨孔地震層析成像。

盡管存在這些挑戰(zhàn)，S波層析成像測量與傳統(tǒng)P波層析成像測量相比具有許多潛在優(yōu)勢，例如，由于S波速度較低，波長較短，近地表測繪分辨率較高，且不受地下水影響。此外，地震縱波和橫波層析數(shù)據(jù)的聯(lián)合采集和解釋使得能夠計算彈性模量參數(shù)，對土壤或巖石參數(shù)對地下進行更詳細的描述。

圖3 S波跨孔層析成像系統(tǒng)部分優(yōu)勢（短波長≈高分辨率，不受地下水位影響）

測試設(shè)備：GeotomographieP波+S波跨孔地震層析成像系統(tǒng)

本次高分辨率P波層析測量和S波層析測量，震源移動步距為1m，P波和S波接收陣列上的接收器模塊間距為1m，震源激發(fā)在接收陣列平行范圍內(nèi)自下而上進行，以確保相鄰接收器排列之間的高度重疊和井間材料的密集采樣。為了生成和記錄P波地震信號，使用了SBS42孔中火花震源和BHC5型24通道水聽器鏈。P波信號采樣頻率為32 kHz。橫波信號由水平極化的BIH-SH型S波震源產(chǎn)生，并由MBAS-D型多站三分量檢波器鏈陣列記錄，采樣頻率為16kHz。火花器和水平極化S波源均由5kV的IPG5000脈沖發(fā)生器供電。

圖4 Geotomographie公司在本項目中所使用的設(shè)備

IPG5000脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的高能電脈沖能通過電纜傳輸至孔中震源。對于P波源，火花通過電極放電，水蒸發(fā)，迅速膨脹和坍縮，主要產(chǎn)生地震縱波。對于水平極化的S波源，許多電磁線圈放置在銅板附近。當(dāng)電流流動時，銅板和線圈相互排斥，導(dǎo)致銅板撞擊井壁側(cè)面。這種側(cè)向機械沖擊主要產(chǎn)生水平極化的S波。S波震源通過氣囊與井壁氣動耦合，S波震源和接收器通過旋轉(zhuǎn)硬軟管與地面對齊。四到八次的信號疊加確保了高信噪比，盡管在城市環(huán)境中運行，交通、建筑和電氣噪聲都很強烈。

某石灰?guī)r巖溶場地測試結(jié)果分析

測試結(jié)果：速度剖面

縱波和橫波斷面圖如圖所示，斷面圖側(cè)面顯示了BH1和BH2的鉆孔記錄。兩個斷面圖顯示了三個區(qū)域，這三個區(qū)域也在鉆孔日志中觀察到。上部15m以飽和沖積層的低P波速度（~1500m/s）為特征。在巖溶石灰?guī)r開始的沖積層下方，基巖邊界處的波速度和橫波速度似乎急劇增加（波速度：5800m/S，橫波速度：2750m/S）。

在大約12至19m的海拔高度之間，在BH2附近觀察到一個大型低速帶（縱波：2700至3600m/s；橫波：1000至2000m/s），該低速帶幾乎橫向延伸至BH1。如BH2鉆孔記錄所示，該區(qū)域可能是一個較大的、部分填充的空腔（見圖5）。在此低速區(qū)下方，縱波的速度從5000m/s增加到6500 m/s，橫波的速度從2300m/s增加到3800 m/s。

然而，兩張斷層照片都表明石灰?guī)r不是均質(zhì)的，在這些深度也可能存在一些較小的空洞或非均質(zhì)（范圍為3至6m）。特別是，S波斷面圖顯示出比P波斷面圖更多的不均勻性，S波速度在2000到3800m/s之間，P波速度僅在5000到6500m/S之間。相對而言，從最小到最大橫波速度的范圍因此增加了90%，而縱波速度僅增加了30%。

在層析測量之后，鉆取了另外兩個鉆孔BH3和BH4，以驗證結(jié)果，BH3確認了層析圖中解釋的空洞的存在。P波和S波層析成像與鉆孔測井之間的良好相關(guān)性進一步為我們的解釋提供了更多的信心。

測試結(jié)果：縱橫波速比、泊松比、體積模量、楊氏模量和剪切模量

一旦確定了縱波和橫波速度，并且斷面圖中存在可靠性，現(xiàn)在就可以計算鉆孔之間二維平面上的彈性模量。這些模量，即縱橫波速度比、泊松比、體積模量和楊氏模量，如圖6所示。此外，剪切模量通過利用橫波速度和估計密度值確定，如圖7所示。為了估計密度，我們對Paasche等人采用了類似的方法，即使用 S波速度的k均值聚類將斷面圖劃分為三個不同的區(qū)域（圖7（a））。這些區(qū)域（圖7（b））被解釋為由：

1. 密度為1500kg/m³的沖積層組成；

2. 密度為1900kg/m³的中度風(fēng)化石灰?guī)r；

3. 密度為2500kg/m³的完整石灰?guī)r。

體積模量的范圍從不切實際的負值到大約100 GPa。體積模量的結(jié)構(gòu)與P波分布相似。另一方面，楊氏模量和剪切模量類似于橫波速度分布，大多數(shù)區(qū)域的楊氏模量范圍為10-100GPa，剪切模量范圍大多為5-50GPa。

彈性參數(shù)是縱波和橫波速度的加權(quán)組合，因此可用于地質(zhì)構(gòu)造的解釋。因此，彈性參數(shù)被用來確定低速區(qū)的大小，低速區(qū)被解釋為空腔。根據(jù)彈性參數(shù)界面，空腔的尺寸約為16.5至19 m長，6至7 m高。解釋的空腔形狀的變化可能表明其尺寸和位置的不確定性。通過將解釋的空洞與BH3的鉆孔測井進行比較，可以清楚地看出，P波層析成像和體積模量的相關(guān)性優(yōu)于S波層析成像及其導(dǎo)出的彈性剪切模量。盡管如此，當(dāng)BH3與空腔相交時，Vp/Vs比和類似的泊松比顯示出較高的可變性。

P波和S波聯(lián)合跨孔地震層析成像優(yōu)點及應(yīng)用前景

相對于傳統(tǒng)的P波跨孔層析成像方法，P+S波聯(lián)合地震跨孔層析系統(tǒng)，除提高了速度剖面的分辨率和可靠性外，可進一步提供縱橫波速比、泊松比、體積模量、楊氏模量和剪切模量等土動力學(xué)參數(shù)，增強地質(zhì)解釋，這些在聯(lián)合解釋中是很有用的，尤其是小應(yīng)變剪切模量是大型建筑工程的重要彈性參數(shù)。

彈性參數(shù)也可用于確定未來隧道的地震易損性，因為Wang和Munfakh（2001）表明地震恢復(fù)力取決于周圍材料的剛度。另一個好處是，彈性參數(shù)可以改善隧道掘進機（TBM）穿透率的預(yù)測。如果在更大范圍內(nèi)或有問題的環(huán)境中收集彈性參數(shù)，這些參數(shù)可能在建設(shè)項目的經(jīng)濟和時間規(guī)劃中發(fā)揮重要作用，因為Ghasemi等人（2014）表明，可以使用抗壓強度、巖石脆性，巖體中薄弱面和不連續(xù)面方向之間的距離。因此，彈性參數(shù)可能有助于TBM穿透率的建模。

參考文獻：

Julius K. von Ketelhodt, et al. Elastic Parameters from Compressional and Shear Wave Tomographic Survey: A Case Study from Kuala Lumpur, Malaysia[J]. Journal of Environmental and Engineering Geophysics, 2017, 22(4):427-434.