專利名稱：水上走航式地震勘探方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種廣泛應(yīng)用于水利水電工程、航道工程、海上工程等行業(yè)的工程地震勘探工作的水上走航式地震勘探方法及裝置，屬于工程地質(zhì)探測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種在河流、湖泊及海上進(jìn)行地震勘探過程中，采用將地震檢波器內(nèi)置在一個(gè)或多個(gè)具有水聲放大效應(yīng)、漂浮在水面的檢波器浮標(biāo)內(nèi)，并用拖船上的地震儀進(jìn)行進(jìn)行檢測的方法及裝置。
背景技術(shù)：
工程地震勘探是一門年輕的勘探地球物理學(xué)科，它是根據(jù)地震波在介質(zhì)中傳播的物理特性來研究地下巖體或地層的地震參數(shù)與巖土特性參數(shù)及結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的關(guān)系，確定各種地質(zhì)截面的空間位置、形態(tài)，解決非均勻復(fù)雜小構(gòu)造的地質(zhì)體的形態(tài)、性質(zhì)、結(jié)構(gòu)以及 對(duì)地下介質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。在很多情況下，工程勘探需要探測河流、湖泊、淺海水面以下的地面結(jié)構(gòu)，過去常用的方法是利用水上鉆探技術(shù)進(jìn)行，隨著技術(shù)的發(fā)展，目前常規(guī)的淺水域地震勘探采用水底放置檢波器或采用壓電型檢波器漂浮電纜進(jìn)行檢測。但水底放置檢波器工作量大、勞動(dòng)強(qiáng)度大，并且存在安全隱患，耗材成本高，工作效率低。而壓電漂浮電纜由于采用的是聲頻接收信號(hào)，這種信號(hào)與地震儀匹配效果差，震源采用電火花，頻率高、衰減快、受水流聲影響大，且成本高。因此，這種采用水底放置檢波器或采用壓電型檢波器漂浮電纜進(jìn)行檢測的方法還是不理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種水上走航式地震勘探方法及裝置，可以確保勘探工作的地震信號(hào)的匹配度、穩(wěn)定性和可靠性，且該方法及裝置工作方式靈活、設(shè)備輕巧、工作效率高，還可以消除和降低波浪、運(yùn)動(dòng)水流的噪聲干擾，地震信號(hào)分辨率聞。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明的一種水上走航式地震勘探方法，包括采用地震儀和檢波器對(duì)水面以下的地質(zhì)情況進(jìn)行水上走航式地震勘探的方法，其中，所述檢波器設(shè)置在檢波器拖魚中，將多個(gè)檢波器拖魚用線纜連接組成檢波器拖魚串；采用電動(dòng)機(jī)械震源拖魚內(nèi)部設(shè)置的機(jī)械震源激發(fā)地震波；電動(dòng)機(jī)械震源拖魚可對(duì)檢波器拖魚串自動(dòng)提拉和放纜；檢波器拖魚串和電動(dòng)機(jī)械震源拖魚在機(jī)動(dòng)拖船拖動(dòng)下逆水流而行，并由設(shè)置在機(jī)動(dòng)拖船上的地震儀進(jìn)行地震波檢測。當(dāng)采用該方法進(jìn)行地震勘探時(shí)，所述機(jī)動(dòng)拖船相對(duì)于河水航行速度為0. 5 Im/S，在機(jī)動(dòng)拖船逆水航行時(shí)，通過電動(dòng)機(jī)械震源拖魚對(duì)檢波器拖魚進(jìn)行自動(dòng)提拉和放纜，控制檢波器拖魚在接收地震波時(shí)保持與水流同速漂，實(shí)現(xiàn)地震信號(hào)激發(fā)、檢波器拖魚串靜態(tài)姿態(tài)準(zhǔn)備、地震儀信號(hào)接收三者的程序化組合。為實(shí)現(xiàn)上述方法，本發(fā)明的一種水上走航式地震勘探裝置，包括機(jī)動(dòng)拖船、地震儀和檢波器，地震儀位于機(jī)動(dòng)拖船上，機(jī)動(dòng)拖船上設(shè)有發(fā)電機(jī)，其中，所述機(jī)動(dòng)拖船的后方水面上設(shè)有電動(dòng)機(jī)械震源拖魚，電動(dòng)機(jī)械拖魚通過電纜與機(jī)動(dòng)拖船相連；在電動(dòng)機(jī)械震源拖魚后方水面上設(shè)置有至少一個(gè)由兩個(gè)以上的檢波器拖魚組成的檢波器拖魚串，每個(gè)檢波器拖魚內(nèi)設(shè)有至少一個(gè)檢波器。該檢波器為20 IOOHz陸上檢波器，并有防水性能。本發(fā)明通過特制的水上聚能檢波器拖魚，內(nèi)置一個(gè)或多個(gè)陸地檢波器，解決了水上地震信號(hào)的接收技術(shù)，提高了地震信號(hào)匹配和穩(wěn)定可靠度。進(jìn)一步的，所述檢波器拖魚串中相鄰的檢波器拖魚的間距為2 5m。另外，所述電動(dòng)機(jī)械震源拖魚內(nèi)設(shè)有可以自動(dòng)控制的機(jī)械震源。該自動(dòng)控制的機(jī)械震源由電源、控制箱、電機(jī)、彈簧、盤線軸、連動(dòng)軸、振錘和制動(dòng)等部件組成，采用220V電源控制功率500W，可實(shí)現(xiàn)振錘自動(dòng)激振發(fā)射地震波信號(hào)，擊振頻率為0. 5 1Hz。除此之外,所述機(jī)動(dòng)拖船與電動(dòng)機(jī)械震源拖魚的距離為3 8m。所述電動(dòng)機(jī)械震源拖魚與檢波器拖魚串的間距為8 12m。 除此之外，所述檢波器拖魚的外殼為高強(qiáng)度塑料制成的結(jié)構(gòu)。所述電動(dòng)機(jī)械震源拖魚的外殼底部為鋼質(zhì)材料制成的結(jié)構(gòu)、其余部位為塑料制成的結(jié)構(gòu)，各部位均防水密封。本發(fā)明采用將地震檢波器內(nèi)置在一個(gè)或多個(gè)具有水聲放大效應(yīng)、漂浮在水面的檢波浮標(biāo)內(nèi)的方法，該檢波浮標(biāo)采用的是一種由多個(gè)檢波器拖魚組成的檢波器拖魚串，激發(fā)震源采用具有連續(xù)擊發(fā)、自動(dòng)提放檢波浮標(biāo)的電動(dòng)機(jī)械震源拖魚裝置。本發(fā)明的檢波器和地震儀可直接使用一般陸地檢波器和常規(guī)工程地震儀，在山區(qū)河流、湖泊、淺海進(jìn)行地震反射、地震影像勘探，工作方式靈活、設(shè)備輕巧、工作效率高。由于采用了檢波器聚能浮標(biāo)和震源擊發(fā)前自動(dòng)提拖檢波器串，大大消除和降低了波浪、運(yùn)動(dòng)水流的噪聲干擾，因此本發(fā)明的地震信號(hào)分辨率高。本發(fā)明通過特制的檢波器拖魚和電動(dòng)機(jī)械震源拖魚，組成一套水上走航式地震勘探系統(tǒng)，根據(jù)實(shí)際確定系統(tǒng)主要參數(shù)，解決了內(nèi)陸河流、湖泊和淺海工程地震勘探的技術(shù)問題。綜合以上，本發(fā)明的水上走航式地震勘探方法及裝置主要有以下優(yōu)點(diǎn)(I)檢波器拖魚具有聚能效果，每個(gè)檢波器拖魚可安裝一至多個(gè)檢波器，提高了地震信號(hào)的可靠性；另外，可采用單個(gè)和多個(gè)檢波器拖魚串，選擇多種地震勘探方法，提高了工作效率；(2)地震波激發(fā)采用電動(dòng)拖魚，電動(dòng)拖魚具有自動(dòng)連續(xù)擊發(fā)，對(duì)檢波器串自動(dòng)提拉和自動(dòng)放纜，保持檢波器拖魚在接收地震波保持與水流同速漂，有效地避免水流和船行時(shí)造成的噪聲干擾；(3)檢波器拖魚串、電動(dòng)機(jī)械震源拖魚和機(jī)動(dòng)拖船組成的水上走式航式地震勘探系統(tǒng)主要參數(shù)確定，可以獲得理想的檢測結(jié)果。其主要參數(shù)如下陸上檢波器自然頻率為20 100Hz、檢波器拖魚間距2 5m、電動(dòng)機(jī)械震源拖魚采用220V電源控制功率500W、震源擊振頻率0. 5 I H z、電動(dòng)機(jī)械震源拖魚提升檢波器串長度lm、電動(dòng)機(jī)械震源拖魚與檢波器偏移距10m、機(jī)動(dòng)拖船與電動(dòng)機(jī)械震源拖魚距離5m、機(jī)動(dòng)拖船相對(duì)于河水航行速度0. 5 Im/s ；(4)工作時(shí)逆水航行、GPS定位、地震儀自動(dòng)記錄。本發(fā)明成本低、技術(shù)先進(jìn)、適用性強(qiáng)，可進(jìn)行水上地震反射、地震影像勘探，工作效率高，每天可完成IOkm剖面勘探外業(yè)工作。


圖I是本發(fā)明的地震勘探方法原理 圖2是本發(fā)明的檢波器拖魚平面示意 圖3是本發(fā)明的檢波器拖魚結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖3的A-A剖視 圖5是本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)械震源拖魚結(jié)構(gòu)示意 圖6是圖4的A-A剖視圖。附圖中的標(biāo)記為1-電動(dòng)機(jī)械震源拖魚,2-檢波器拖魚串，3-發(fā)電機(jī)，4-機(jī)動(dòng)拖船，5-電纜，6-拖繩，7-地震儀，8-機(jī)械震源，21-檢波器，22-檢波器拖魚。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。先看圖1，圖I是本發(fā)明的水上走航式地震勘探方法及裝置的原理圖，從圖中可以看到，本發(fā)明是通過機(jī)動(dòng)拖船4航行在河流、湖泊或淺海的水面上，機(jī)動(dòng)拖船4通過電纜5拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)械震源拖魚1，電動(dòng)機(jī)械震源拖魚I通過拖繩6拖動(dòng)著一串檢波器拖魚串2。機(jī)動(dòng)拖船4上設(shè)有地震儀7和發(fā)電機(jī)3，發(fā)電機(jī)3作為整個(gè)勘測系統(tǒng)的動(dòng)力來源，而地震儀7用于記錄地震信號(hào)反射波?？磮DI 圖4，檢波器拖魚串2是由多個(gè)檢波器拖魚22通過串聯(lián)組成的，每個(gè)檢波器拖魚22內(nèi)設(shè)有至少一個(gè)檢波器21?？磮D5、圖6，電動(dòng)機(jī)械震源拖魚I內(nèi)設(shè)有可以自動(dòng)控制的機(jī)械震源8。該自動(dòng)控制的機(jī)械震源8至少包括電源、控制箱、電機(jī)、彈簧、盤線軸、連動(dòng)軸、振錘和制動(dòng)等部件，該機(jī)械震源8采用220V電源控制功率500W，可實(shí)現(xiàn)振錘自動(dòng)激振發(fā)射地震波信號(hào)，擊振頻率為0. 5 1Hz?？磮D1，在進(jìn)行水上走航式地震勘探時(shí)，通常水面下的地質(zhì)層分為河水層、細(xì)砂層、礫石層和基巖地層等，通過電動(dòng)機(jī)械震源拖魚I設(shè)置的震源發(fā)出地震射線，地震射線在遇到各個(gè)地層后反射，被檢波器拖魚串2中檢波器21所接收，并將信號(hào)傳遞給機(jī)動(dòng)拖船4上的地震儀7，由地震儀7記錄數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理。當(dāng)采用本發(fā)明的方法進(jìn)行地震勘探時(shí)，電動(dòng)機(jī)械震源拖魚I可對(duì)檢波器拖魚串2自動(dòng)提拉和放纜；檢波器拖魚串2和電動(dòng)機(jī)械震源拖魚I在機(jī)動(dòng)拖船4拖動(dòng)下逆水流而打，并由設(shè)置在機(jī)動(dòng)拖船4上的地震儀7進(jìn)行地震波檢測。機(jī)動(dòng)拖船4相對(duì)于河水航行速度為
0.5 lm/s，并且通過電動(dòng)機(jī)械震源拖魚I對(duì)檢波器拖魚串2的提拉和放纜，控制檢波器拖魚22在接收地震波時(shí)保持與水流同速漂。另外，本發(fā)明的裝置中，檢波器拖魚串2中相鄰的檢波器拖魚22的間距為2 5m。機(jī)動(dòng)拖船4與電動(dòng)機(jī)械震源拖魚I的距離為3 8 m。電動(dòng)機(jī)械震源拖魚I與檢波器拖魚串2的間距為8 12m。為保證本發(fā)明的檢波器拖魚22和電動(dòng)機(jī)械震源拖魚I的可靠性，本發(fā)明的檢波器拖魚22的外殼為高強(qiáng)度塑料制成的結(jié)構(gòu)。電動(dòng)機(jī)械震源拖魚I的外殼底部為鋼質(zhì)材料制成的結(jié)構(gòu)、其余部位為塑料制成的結(jié)構(gòu)，各部位均防水密封。本發(fā)明具體實(shí)施時(shí)，檢波器21采用20 IOOHz陸上檢波器，并有防水性能。將檢波器21放置在檢波器拖魚22中，并且將多個(gè)檢波器拖魚22串聯(lián)成為檢波器拖魚串2。根據(jù)電動(dòng)機(jī)械震源拖魚I的結(jié)構(gòu)圖制作電動(dòng)機(jī)械震源拖魚1，調(diào)節(jié)機(jī)械震源8的功率、程序控制符合要求。連接檢波器21與機(jī)械震源8、地震儀7、發(fā)電機(jī)3，連接拖繩6和電纜5，確認(rèn)各部的距離參數(shù)，安裝GPS定位儀，確定測線的大致位置、方位，測定河水流速，保持逆行。工作前先設(shè)置一般工作參數(shù)，在試驗(yàn)河段進(jìn)行試驗(yàn)工作，測試和調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)。正式工作時(shí)，按試驗(yàn)確定的參數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)整、設(shè)置，依次按測線進(jìn)行航測，記錄每條測線的地震數(shù)據(jù)、測點(diǎn)GPS坐標(biāo)，處理各測線的地震數(shù)據(jù)，形成地震反射剖面圖，計(jì)算水深、細(xì)砂層、礫石層的厚度和埋深、基巖地層頂板深度。
以上只是本發(fā)明的一個(gè)具體應(yīng)用范例，本發(fā)明還有其他的實(shí)施方式，凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本本發(fā)明所要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
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全文摘要
本發(fā)明公開了一種水上走航式地震勘探方法及裝置，該方法和裝置是將檢波器(21)設(shè)置在檢波器拖魚(22)中，將多個(gè)檢波器拖魚(22)用線纜連接組成檢波器拖魚串(2)；采用電動(dòng)機(jī)械震源拖魚(1)內(nèi)部設(shè)置的機(jī)械震源(8)激發(fā)地震波；電動(dòng)機(jī)械震源拖魚(1)可對(duì)檢波器拖魚串(2)自動(dòng)提拉和放纜；檢波器拖魚串(2)和電動(dòng)機(jī)械震源拖魚(1)在機(jī)動(dòng)拖船(4)拖動(dòng)下逆水流而行，并由設(shè)置在機(jī)動(dòng)拖船(4)上的地震儀(7)進(jìn)行地震波檢測。該方法及裝置可以確?？碧焦ぷ鞯牡卣鹦盘?hào)的匹配度、穩(wěn)定性和可靠性，且該方法及裝置工作方式靈活、設(shè)備輕巧、工作效率高，還可以消除和降低波浪、運(yùn)動(dòng)水流的噪聲干擾，地震信號(hào)分辨率高。
文檔編號(hào)G01V1/38GK102955172SQ201210383478
公開日2013年3月6日 申請日期2012年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月11日
發(fā)明者王波, 譚浩, 尹曜華 申請人:中國水電顧問集團(tuán)貴陽勘測設(shè)計(jì)研究院