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专利名称：一种近于零震-检距的反射法测取波速的方法
技术领域：
一种近于零震-检距的反射法测取波速的方法。本方法涉及在地面作接近于自 激-自收(零震-检距)的反射法和隧道及其它地下工程作掌子面前方地质探查时测取岩 体波速的技术及计算方法。
背景技术：
目前投入使用的反射类方法，例如地震反射法、探地雷达、声波反射法等，它们都 是通过测量反射体的反射时间t和岩体波速V求取反射体空间位置距离d = Vt/2(1)式中d-表示测点至反射面的距离；t_表示反射时间；V-波速；但是对于陆地声纳法(极小偏移距超宽频带弹性波单点连续剖面法)、探地雷达、 声波反射等采用极小震检-距的反射法和作隧道掌子面前方地质预报的地震反射负视速 度法(隧道VSP)、TSP、HSP等弹性波反射类方法，测定前方各层岩体的波速目前仍有困难。 如何简便地测定各层岩体的波速，是工作中人们关注的问题。发明专利200510114915. 6 (公开号CN1967177A)提出了一种在隧道中测定波速的 方法，它通过在掌子面上设交义的两条测线，线上每隔一定距离设一测点，每一测点作小震 检-距或小发射-接收距的激发和接收，然后通过归一化将各测点的时间曲线汇成时间剖 面。在时间剖面上得到各反射面的反射同相轴和各测点的相应反射时间。在掌子面后方边 墙设的测线上设若干测点，测得岩体中反射面到各测点的反射时间，然后假设波速，计算出 虚反射面，再计算边墙测点到虚反射面距离和反射时间，采用逼近法，求得最接近实际的波 速值。这是一种可行的方法。但上述方法需通过掌子面上的测值计算反射面的空间位
置，有一定困难。

发明内容
本发明的目的是在上述专利提出的工作方法基础上，克服其缺点，利用计算技术 作三维计算的数学模型，通过在不相重的平面上采集的小震-检距(5 200cm)或小发 射-接收距(20 100cm)的测量方法，解算出各层波速及表达反射面空间位置的参数。他 适用于在地面上作勘探的小震-检距(5 200cm)或小发射-接收距(20 100cm)的单 点连续剖面法，例如陆地声纳法、探地雷达法等方法，也适用于在隧道中作掌子面前方的 反射法。本发明的技术方案是在地面或隧道掌子面上设两条交叉的测线，并以此作为空 间坐标系的XOY平面，Z轴正方向在地面勘查时朝向地下方向，在隧道地质预报时为隧道掘 进方向，在测线上每隔5 200cm设一测点，采用小震-检距(5 200cm)或小发射-接收距QO 100cm)测出各测点的时间曲线，然后将一条测线各测点的时间曲线汇成时间剖 面，在时间剖面上得到测点反射面的反射时间。在与上述交叉的测线不共平面(Χ0Υ平面) 且Z坐标不同的面上设另一测线(在隧道掌子面的后方隧道底或边墙、或拱部等部位，或 在地面上不同标高的面上)，在测线上设5 8个测点，用小震检-距(5 200cm)或小发 射-接收距OO 100cm)的方式求得各测点对反射面的实测反射时间。在求得测点的反射时间后，按下述方法解算波速已知几个自激自收点=P1 (xi; Y1, Z1)，P2 (x2, y2, Z2)……PnUn，yn，zn)，测量所得各点
反射时间分别为t1; t2，t3tn ； (η = 1、2、3".)假定波速为V，根据公式(1)，可计算出各测点到反射面的距离为dn = Vtn/2 η = 1、2、3.式中dn-测点到反射面的距离；tn-测点的反射时间 空间平面的方程为 Ax+By+Cz+D = 0空间任意一点PnUn，yn, zn)到平面的距离为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，当A2+B2+C2 = 1成立时有(Axn+Byn+Czn+D)2 = 0. 25V2tn η = 1、2、3. 由(5) 式，可得方程组
权利要求
1. 一种近于零震-检距的反射法测取波速的方法，包括弹性波类和雷达等电磁波类方 法，其特征在于在地面或隧道掌子面上设两条交叉的测线，并以此作为空间坐标系的XOY 平面，在测线上每隔5 200cm设一测点，在与上述交叉的测线不共平面且Z坐标不同的面 上设另一测线(在隧道掌子面的后方隧道底或边墙、或拱部等部位，或地面上不同标高的 面上)，在测线上设5 7个测点，采用小震-检距(5 200cm)或小发射-接收距QO 100cm)测出各测点的时间曲线，然后将一条测线各测点的时间曲线汇成时间剖面，在时间 剖面上得到测点反射面的反射时间；已知几个自激自收AP1 (X1, Y1, Z1), P2U2，y2, Z2)…… PnUn，yn，zn)，测量所得反射时分别为ti; t2，t3……tn可得方程组 ^CAXi+By^CZi+D) 2 =0. 25 VH1
2.根据权利要求1所述的近于零震-检距的反射法测取波速的方法，其特征在于用 创建方程组时没有用到的不多于5组小震-检距(5 200cm)或小发-收距的(20 100cm) 的测点Pi (Xi, Yi, Zi)作为测量结果的边界条件(校验点)，将点Pi的坐标(Xi，yi Zi)代入 已计算的解，可计算时间ti;如果计算所得时间、与校验点的测量时间在5 10%误差范 围内，就表明该组解通过了校验点的校验。
全文摘要
一种近于零震-检距的反射法测取波速的方法，在地面或隧道掌子面上设相互垂直的测线，并作为坐标系的XOY平面，在不共平面且Z坐标不同的面上设另一测线，测线上每隔5～200cm设一测点，采用小震-检距(5～200cm)或小发射-接收距(20～100cm)测出各测点的时间曲线并汇成时间剖面，得到测点到反射面的反射时间。已知几个测点P1(x1，y1，z1)…Pn(xn，yn，zn)，反射时分别为t1，t2…tn；假定波速为V，各测点到反射面的距离为Di＝Vti/2(i＝1、2……n)，可得方程组。由给定条件求得唯一解，解为Ax+By+Cz+D＝0形式的反射平面方程和反射波传播速度V。
文档编号G01V3/12GK102087368SQ201010290400
公开日2011年6月8日 申请日期2010年9月25日 优先权日2010年9月25日
发明者孙宏志, 王荣, 钟世航 申请人:孙宏志, 王荣, 钟世航