本文關鍵詞： 井間層析成像 分辨率 走時成像 振幅成像　出處：《中國礦業大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：淺地表地質問題,主要包括溶洞、廢棄采空區和斷層等地質異常區,嚴重威脅著工程建設和人民生命財產的安全,其后期的治理工作尤為重要。地球物理勘探主要應用電法勘探和地震勘探的方法探測異常位置、范圍和埋深,可為后期的治理工作提供參考依據。常規地震勘探基于連續均勻的、光滑的反射界面,橫向上具有不均勻性,使得異常區不能得到全面直觀的體現。層析成像技術,利用地震波的走時和振幅等信息進行反演成像,進而得到探測范圍內波速分布的規律圖像,它的分辨率高于常規的地震勘探,同時具有可靠性好、圖像直觀和信息量大的特點。層析成像方法包括井地層析成像、井間層析成像和聯合層析成像,井間層析成像將激發和接收全部在井中完成,比井地層析成像具有更好的信噪比和分辨率,在探測淺地表地質問題具有明顯的優勢,是本文的主要研究內容。本文首先對井間層析成像的數學理論基礎以及正反演算法進行概述,基于最短旅行時正演算法和SIRT反演算法,通過正演數值模擬,分析了有、無地質異常體情況下的波場特征,其中包括井間直達波旅行時和直達波振幅特征,闡述了走時層析成像和振幅衰減成像的基礎。隨后,通過建立正演模型,著重從觀測系統角度研究了影響層析成像分辨率的三個因素,包括觀測角、射線密度和震源頻率,并分別進行了走時層析成像和振幅衰減成像,得到了以下三點結論:(1)觀測角越大,層析成像的結果越準確,分辨率越高,但是觀測角增加到一定范圍后,角度的增加對成像結果影響不大;(2)射線越密,穿過異常區的射線條數越多,層析成像的分辨率越高,但是過密的射線密度對成像效果提升很有限;(3)震源頻率直接影響地震波的波場,頻率越高,波長越小,走時層析成像的效果越好,但是對于振幅衰減成像而言,頻率增加到一定范圍后,對成像效果的提升有限。最后,本文將井間地震直達波走時層析成像方法應用于溶洞、斷層走向的探測之中,經過現場驗證,該方法取得了良好的探測效果。
[Abstract]:Geological problems on the shallow surface, including karst caves, abandoned goaf and fault and other geological anomalies, pose a serious threat to engineering construction and the safety of people's lives and properties. Geophysical exploration mainly uses the methods of electrical exploration and seismic exploration to detect the abnormal position, scope and depth. The conventional seismic exploration is based on the continuous uniform and smooth reflection interface, and the horizontal heterogeneity, which makes the abnormal area not fully and intuitively reflected. By using the information of travel time and amplitude of seismic wave, inversion imaging is carried out, and the regular image of velocity distribution in the range of detection is obtained. Its resolution is higher than that of conventional seismic exploration, and it has good reliability. The methods of tomography include well ground tomography, cross well tomography and combined tomography. Cross-well tomography will excite and receive all of them in the well. It has better signal-to-noise ratio and resolution than well-ground tomography, and has obvious advantages in detecting geological problems on shallow surface. It is the main research content of this paper. Firstly, the mathematical theory foundation and forward and inverse algorithms of cross-well tomography are summarized in this paper. Based on the shortest travel time forward algorithm and SIRT inversion algorithm, through forward numerical simulation, we analyze the existence of, The characteristics of wave field in the absence of geological anomalies, including the travel time and amplitude characteristics of direct wave between wells, the basis of travel time tomography and amplitude attenuation imaging are expounded. Three factors affecting the resolution of tomography, including the angle of observation, the density of ray and the source frequency, are studied from the viewpoint of observation system, and the traveling time tomography and amplitude attenuation imaging are carried out respectively. The three conclusions are as follows: the larger the observation angle is, the more accurate the tomography result is and the higher the resolution is. However, when the observation angle is increased to a certain range, the increase of angle has little effect on the imaging result. The higher the number of ray strips passing through the abnormal area, the higher the resolution of tomography, but the higher the frequency of the source directly affects the wave field of the seismic wave, the smaller the wavelength is, but the more dense the ray density is to the enhancement of the imaging effect, the more limited the source frequency is. The better the effect of traveling time tomography is, but for amplitude attenuation imaging, the improvement of imaging effect is limited when the frequency increases to a certain range. Finally, this paper applies the method of cross-well seismic direct wave traveling time tomography to the cave. In fault strike detection, the method has been proved to be effective in detecting fault strike.
【學位授予單位】：中國礦業大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：P631.4

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本文編號：1531978