DB42∕T 1795-2021 微动勘探技术规程(湖北省).pdf
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1、 ICS 73.020 CCS D 10 DB42 湖北省地方标准 DB42/T 17952021 微动勘探技术规程 Technical code of practice for microtremor explorationd 2021 - 12 - 23 发布 2022 - 02 - 23 实施 湖北省市场监督管理局 发 布 DB42/T 17952021 I 目次 前言 . III 引言 . IV 1 范围 . 1 2 规范性引用文件 . 1 3 术语和定义、符号和计量单位 . 1 3.1 术语和定义 . 1 3.2 符号和计量单位 . 2 4 基本规定 . 3 4.1 应用范围 . 3
2、 4.2 应用条件 . 3 5 技术设计 . 3 5.1 设计准备 . 3 5.2 方法有效性试验和分析 . 4 5.3 工作精度 . 5 5.4 设计书编写 . 6 5.5 设计书审批与变更 . 6 6 仪器设备与处理软件 . 6 6.1 仪器设备 . 6 6.2 处理软件 . 7 7 野外工作 . 7 7.1 现场试验 . 7 7.2 测线(测网) 、测点布设及测量工作 . 8 7.3 数据采集 . 8 7.4 质量监控 . 9 7.5 速度参数测定 . 9 7.6 野外资料质量检查、评价与验收 . 9 8 资料处理和解释 . 11 8.1 资料处理 . 11 8.2 资料解释 . 12
3、9 报告编写 . 13 9.1 基本要求 . 13 9.2 报告 . 14 9.3 图件、附件及附表 . 15 9.4 资料存档 . 15 附录 A(资料性) 微动勘探测点班报表 . 16 附录 B(规范性) 微动勘探质量检查点误差统计计算表 . 17 附录 C(规范性) 微动勘探频散曲线质量评价表 . 18 参考文献 . 19 DB42/T 17952021 II DB42/T 17952021 III 前言 本文件按照GB/T 1.12020标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则的规定起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由
4、湖北省地质局地球物理勘探大队提出。 本文件由湖北省自然资源厅归口。 本文件起草单位:湖北省地质局地球物理勘探大队、中铁第四勘察设计院集团有限公司、水利部长江勘测技术研究所、武汉市测绘研究院、湖北省地质局第一地质大队、湖北省神龙地质工程勘察院、湖北神龙工程测试技术有限公司。 本文件主要起草人:刘志良、刘铁、高建华、刘铁华、李成香、王志、彭汉发、刘传逢、黄群龙、刘博、王建军、周巍、刘磊、徐元璋、唐宝山、彭军、马小丰、王斌战、邱波、刘宇翔、周世昌 本文件实施应用中的疑问,可咨询湖北省自然资源厅,联系电话: 027-86656061,邮箱:,对本文件的有关修改意见和建议请反馈至湖北省地质局地球物理勘探
5、大队,电话:027-849239489, 邮箱, 地址: 武汉经济技术开发区沌阳街联城路108号, 邮政编码:430056。 DB42/T 17952021 IV 引言 微动勘探是近年来被广泛应用的地球物理勘探新技术,以其无需人工源、抗干扰能力强、便捷环保等优点,在城镇附近干扰较强、不可破坏的物探环境中优势突出。为提高微动勘探技术的应用水平,统一工作方法与技术要求, 确保微动勘探工作技术先进、 应用合理、 成果准确可靠, 结合地质勘探的特点,特制定本规程。 本文件是在充分研究国内有关微动勘探的技术标准和较为成熟的方法技术基础上, 认真总结地质勘探实践经验和研究成果后编写而成, 并以调研的形式充
6、分征求了湖北省有关单位和专家的意见,经反复修改完善,最后经审查定稿。 本文件对微动勘探的基本规定、技术设计、仪器设备与处理软件、野外工作、资料处理和解译、报告编写进行了规定。 DB42/T 17952021 1 微动勘探技术规程 1 范围 本文件规定了微动勘探的基本规定、 技术设计、 仪器设备与处理软件、 野外工作、 资料处理和解译、报告编写等主要工作环节的技术要求。 本文件适用于地质填图、固体矿产勘查、液体矿产勘查、能源矿产勘查、水工环调查、工程勘察、城市地下空间探测等项目的微动台阵法和微动谱比法的勘探工作。 2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款
7、。 其中, 注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB/T 14499 地球物理勘查技术符号 GB/T 18314 全球定位系统(GPS)测量规范 GB/T 50269 地基动力特性测试规范 CJJ/T 7 城市工程地球物理探测标准 DZ/T 0153 物化探工程测量规范 DZ/T 0170 浅层地震勘查技术规范 JGJ/T 143 多道瞬态面波勘察技术规程 3 术语和定义、符号和计量单位 3.1 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1.1 微动 microtremor 地球表面存在的持续性的微弱震动。 3
8、.1.2 微动勘探 microtremor survey 采集微动信号, 通过分析、 处理、 提取微动信号的特征曲线, 经反演获得地下相应深度的横波速度,而进行的地球物理勘探。 3.1.3 微动台阵法 microtremor array method 以特别设计的圆形、三角形等阵列形式布设的一组仪器,以GPS授时等方式实现时间同步等,采集微动信号,对其分析处理,提取特征曲线,经反演获得地下相应深度的横波速度,进而探查地质结构的方法。 3.1.4 DB42/T 17952021 2 微动谱比法 microtremor spectral ratio method 采用专门仪器设备观测单点三分量微动
9、信号, 通过分析处理, 提取水平分量和垂直分量的谱比曲线,经反演获得地下相应深度横波速度,进而探查地质结构的方法。 3.1.5 面波 surface wave 质点振动轨迹为逆进椭圆形波,特指瑞雷波。 3.1.6 面波频散 surface wave dispersion 层状介质情况下,面波各频率组份具有不同的传播速度的现象。 3.1.7 面波速度 surface wave velocity 面波在介质中传播的平均相速度。 3.1.8 横波 shear wave(transverse wave) 波的传播方向与介质质点的振动方向垂直的波。又称剪切波、S波。 3.1.9 台阵 array 检波器
10、拾取微动信号的排列组合方式。 3.1.10 观测台阵 observation array 拾取微动信号的检波器观测系统。 3.1.11 观测半径 radius of survey 检波器与中心测点之间的最大距离。 3.1.12 频散谱 dispersive spectrum 微动数据进行空间自相关法等方法计算,获得的速度-频率曲线。 3.1.13 特征曲线 characteristic curve 微动信号中能反映地下地层特征的曲线,主要有频散曲线和谱比曲线两种。 3.1.14 频散曲线 dispersion curve 面波的频率与相波速的关系曲线。 3.1.15 谱比曲线 spectral
11、 ratio curve 三分量微动信号中水平分量和垂直分量的振幅谱比值与频率的关系曲线。 3.2 符号和计量单位 下列常用符号和计量单位适用于本文件,见表1。 DB42/T 17952021 3 表 1 常用符号和计量单位 序号 术语名称 符号 计量单位(名称) 1 频率 f Hz(赫兹) 2 探测深度 D m,km(米,千米) 3 观测半径 R m(米) 4 面波速度 VR m/s(米/秒) 5 视横波速度 VX m/s(米/秒) 6 横波速度 VS m/s(米/秒) 7 相位 () ,mrad(度,毫弧度) 8 密度 g/cm(克/厘米) 9 时间 t s(秒) 4 基本规定 4.1 应
12、用范围 4.1.1 用于探测地质地层。 4.1.2 用于探测地质构造。 4.1.3 用于探测其他有横波速度差异的目标体。 4.2 应用条件 4.2.1 目标体与围岩存在明显横波速度差异。 4.2.2 目标体有足够的尺度能在地表引起可分辨的异常。 4.2.3 地形地貌和场地条件满足观测台阵布设的基本要求。 4.2.4 观测数据质量满足本文件规定的要求。 5 技术设计 5.1 设计准备 5.1.1 资料收集 资料收集应包含下列内容: a) 地质资料:收集项目相关的地质平面图、地质剖面图、地质钻孔柱状图等资料; b) 地球物理资料:收集项目相关的地球物理资料,包括以往物探工作资料、物性资料、测井资料
13、; c) 测绘资料:收集项目相关的测绘资料,包括测绘平面图、测量控制点等。 5.1.2 野外踏勘 5.1.3 应在设计前到生产工区进行野外踏勘。踏勘测区地形、地貌、交通、人文环境、噪声干扰等。 5.1.4 野外踏勘主要内容: DB42/T 17952021 4 a) 调查测区内交通网; b) 查看工区地形地貌,为台站布设做好准备; c) 核查收集到的地质、物探、物性及测绘等资料; d) 调查测区规则干扰震源的特点; e) 调查测区内经济、人文地理等实际情况,并对开展野外工作所需要的基本保障条件进行详细的了解; f) 开展安全生产施工的危险源调查。 5.2 方法有效性试验和分析 5.2.1 方法
14、有效性试验 5.2.1.1 技术设计前或开工初期应安排必要的技术试验,以确定最佳技术方案。技术试验剖面应符合以下条件: a) 技术试验剖面应选择在地质情况比较清楚、有代表性的地段; b) 试验点应选择在地形平坦、地质条件相对简单的区域。在条件许可时,宜在已知地质剖面上的钻孔位置进行。 5.2.1.2 技术试验内容包括: a) 观测台阵:依据工作目的要求,一般应选择多个台阵进行观测结果对比试验,确定最优台阵形式。有条件时可进行微动源方向的研究工作,在微动源方向尚不能完全肯定的测区,台阵试验顺序宜为三角形台阵 (图 1) 、 十字形台阵 (图 2) 、 圆形台阵 (图 3) 、 L 形台阵 (图
15、4) 、线形台阵(图 5)和非规则异形台阵。 (注注: 检波器检波器 ) (注注: 检波器检波器 ) 图图 1 1 三角形台阵三角形台阵 图图 2 2 十字形台阵十字形台阵 DB42/T 17952021 5 (注注: 检波器检波器 ) (注注: 检波器检波器 ) 图图 3 3 圆形台阵圆形台阵 图图 4 L4 L 形台阵形台阵 (注注: 检波器检波器 ) 图图 5 5 线形台阵线形台阵 b) 观测半径和探测深度: 探测深度估算公式 D= (35) *Rmax, 即探测深度为最大观测半径的 35 倍。探测深度小于或等于 100m 时,最大观测半径不宜小于最大探测深度的 1/10;探测深度大于
16、100m 时,最大观测半径宜为探测深度的 1/31/5。应根据勘探深度要求进行试验,据实测面波频散曲线的反演计算结果进行调整。 c) 观测时长:应根据探测深度选择观测时间。通过观测时间长度的试验,分析频散谱和频散曲线情况,确定合理的观测时间长度。 5.2.2 探测有效性分析 5.2.2.1 应根据具体地质任务的要求,结合方法有效性试验的成果,详细分析与评价测区微动勘探的有效勘探深度、最小和最大分辨率,综合判定方法应用的有效性。 5.2.2.2 应根据探测目标体的特点,在方法的有效性的基础上,分析并确定合理的观测台阵、观测半径、观测时长等技术参数。 5.3 工作精度 5.3.1 工作精度应根据勘
17、查任务、地形条件、干扰条件、探测深度及其他因素进行设计。 5.3.2 工作精度分两个档次,对面波速度采用均方相对误差来进行衡量: a) 在地形条件简单、无规则震动干扰的地区,面波速度均方相对误差不大于 7%。 b) 在地形起伏较大、有规则震动干扰的地区,面波速度均方相对误差可适当放宽到 15%。 DB42/T 17952021 6 5.4 设计书编写 5.4.1 设计书的编写应根据工作目的任务和测区的实际情况,确定野外施工的测网、观测台阵、观测半径、仪器频带、观测时长以及工作精度。 5.4.2 观测技术参数选择应根据方法有效性试验分析确定。在实际观测过程中,可根据面波频散谱和频散曲线情况进行合
18、理调整。 5.4.3 测网选择应根据地质任务、工作性质、勘查对象和地形地貌合理选择,点线距根据比例尺的要求选定,应能良好反映目标地质体的尺度: a) 测线方向应尽可能垂直于探测主要地质目标体的走向; b) 测线尽可能与已知地质、物探、钻探勘查剖面重合; c) 测线、测点号编排采用相同规律,点线号按自西向东、自南向北增大的顺序编排。 5.4.4 设计书的内容根据项目的特点编写,应涵盖以下内容: a) 序言:简述项目来源、项目概况,测区的自然地理、经济地理概况; b) 任务与目的:工作任务、工作范围、比例尺、勘查目标物、实物工作量等; c) 以往工作成果和评价:简述与工作任务相关地质、物探、钻探工
19、作成果,以及对这些工作的评价; d) 执行的技术标准; e) 测区地质和地球物理特征:简述测区地质特点,包括地层、构造、矿产及水文地质等;测区地球物理特征;应描述前期的方法有效性试验和探测有效性分析的成果,论证项目开展微动勘探工作的地球物理前提条件; f) 方法技术、仪器设备、技术指标及质量要求:阐述要解决具体地质问题,分析其合理性和有效性。阐述技术试验的结论或试验方法的选择。阐述野外工作方法技术的选择,包括测网的选择、测线测点的布置,对仪器的性能及使用等要求;观测技术与质量;速度参数测定的要求等; g) 工作部署:工作各阶段的安排、时间分配及主要时间节点; h) 数据处理和资料解释:阐述资料
20、整理、数据预处理方法及要求,资料处理、解译的方法及成果资料质量的保证措施; i) 安全生产、组织与管理:阐述人员安排、仪器设备,保证野外工作质量、工作安全、提高工作效率的技术措施; j) 提交成果的内容及时间; k) 经费预算; l) 相关附图和附表。 5.5 设计书审批与变更 5.5.1 设计书应由管理部门或相关单位组织批准或审批,未经批准不得施工。 5.5.2 因客观条件的变化,无法按照设计书执行时,经过管理部门或相关单位组织批准或审批,可根据实际情况对设计书进行调整。 6 仪器设备与处理软件 6.1 仪器设备 DB42/T 17952021 7 6.1.1 使用的仪器设备数据采集系统(检
21、波器、 记录仪)应符合下列规定: a) 检波器宜采用垂直分量、速度型传感器或加速度型传感器,也可选用三分量检波器;浅层探测的自然频率不宜大于 4Hz,中深层的自然频率不宜大于 2Hz;电压输出灵敏度不应小于 2Vcm/s; b) 检波器应具有水平调平功能; c) 记录仪模/数转换不宜低于 24 位,采样间隔不应大于 10ms,动态范围不宜小于 128dB;具有实时时间校正和多台传感器同步、连续记录功能;宜自带内置卫星导航定位信号接收装置; d) 采用低通滤波功能的多通道放大器,其通道幅值一致性偏差不应大于 1%,通道相位一致性偏差不应大于最小采样间隔的一半, 折合输入端的噪声水平应低于1V,
22、电压增益应大于 80dB; e) 台阵中各数据采集系统应具有振幅一致性和相位一致性,采集与记录装置宜采用多通道数字采集和存储系统; f) 记录应有足够的数据存储容量,且具备低功耗性能; g) 开展微动谱比法时,应采用三分量传感器进行数据采集。 6.1.2 场地条件复杂且探测深度较大时,宜采用无缆连接,节点式采集站,数据在采集站本地存储。道间距较大时,无缆连接的授时应满足相应要求。 6.1.3 现场勘探时,仪器设备应有防风砂、防雨雪、防雷电等保护措施。 6.1.4 仪器设备运输和存放时,应有防高温、防潮湿、防震、防尘、防腐蚀、防挤压等措施。 6.2 处理软件 6.2.1 预处理软件应具有现场面波
23、频散曲线反演计算、二维微动视速度剖面计算功能,数据处理软件应具有空间自相关分析(SPAC)或频率-波数(F-K)域分析功能。 6.2.2 预处理软件应能转换成多种通用数据格式,如 seg2、segy 格式。 6.2.3 数据处理软件应具有下列功能: a) 采集参数的检查与改正、采集文件的组合拼接、成批显示及记录中分辨坏道和处理等基本功能; b) 具有滤波功能; c) 具有分辨识别与利用基阶面波成分的功能; d) 正反演功能; e) 在波速递增及近水平层状地层条件下,应能准确反演地层速度和层厚。 6.2.4 对于多测点勘探剖面成图,软件应具有速度成像功能,以便直观分析地层速度结构。在有条件的情况
24、下,软件宜具有自动拾取速度等值线和图例填充等功能,使勘探成果成图自动化。 7 野外工作 7.1 现场试验 7.1.1 现场试验工作前,应对仪器设备作性能测试以及一致性试验工作。仪器性能检验和一致性测试应选择测区典型的位置,按仪器说明书进行,一致性测试时应将全部仪器放置到同一测点处。 7.1.2 检波器道一致性检查,要求各道之间的振幅误差不大于 10%,相位误差不大于 1ms。 7.1.3 试验工作可在工作设计 5.2.1 的基础上,开展施工前的必要的方法技术和工作参数试验。 7.1.4 地质地形条件复杂的工区,试验工作量宜控制在设计工作量的 3%以上。 DB42/T 17952021 8 7.
25、2 测线(测网)、测点布设及测量工作 7.2.1 测量工作 7.2.1.1 现场测线、测点、检波器布设应采用测量仪器进行。测线的端点及转折点应进行控制测量,并符合 DZ/T 0153 和 GB/T 18314 的要求。 7.2.1.2 对于建筑工程场地内的勘查任务,测线端点内的测点可采用钢尺或测绳量距,钢尺和测绳应在校准有效期内,并符合 CJJ/T 7 的要求。 7.2.2 测线、测点布设 7.2.3 测线应按照设计书要求布置,应尽可能垂直构造或目标物走向。 7.2.4 测点的间距依据地质任务要求、构造复杂程度和目标层稳定程度综合确定,应小于被勘探对象的水平尺寸;发现异常应在异常点布置垂直测线
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