[发明专利]一种洞间地震波CT成像方法

说明书

技术领域

本发明涉及工程勘察技术领域，具体涉及一种洞间地震波CT成像方法。

背景技术

在工程勘察技术领域，地震波CT一般用于钻孔间探测岩溶、断层、破碎岩体分布情况，采用一孔放置接收检波器串，另一孔用电火花激发，激发点和检波点间的地震射线将探测区域覆盖2-3次，然后将各条射线的地震波时间输入到反演软件中进行CT反演计算，最后重建探测区域的地震波速度分布图像。该方法在钻孔使用时有水藕合，且钻孔较平直，接收、激发及图像重建区较规则。但在勘探洞中存在接收、激发及成像区域不规则的情况，使用炸药激发会造成洞壁破坏，在洞壁干藉合会使观测数据精度低，现场工作成本高、时间长等缺点，同时CT成像存在不能使用规则的商业软件进行反演的缺点。

发明内容

本发明旨在提供一种洞间地震波CT成像方法，以解决传统地震波CT探测所存在的容易造成洞壁破损、激发及成像不规则、观测数据精度低、成本高、时间长等问题。

本发明是通过如下技术方案予以实现的：

一种洞间地震波CT成像方法，该方法包括以下步骤：

(a)建立坐标系：在发射隧洞与接收隧洞之间设置成像区坐标系，以发射隧洞洞口为坐标原点，绘制成像区二维平面图，然后沿发射隧洞洞壁布置成像区所需激发点和接收点坐标；

(b)激发孔施工：根据激发点坐标在发射隧洞内朝向接收隧洞的一侧洞壁底端钻出若干激发孔，并在激发孔内注入清水；

(c)接收孔施工：根据接收点坐标在接收隧洞内朝向发射隧洞的一侧洞壁底端钻出若干接收孔；

(d)电火花发射头安装：在发射隧洞洞底的一个激发孔内装入电火花发射头，电火花发射头通过震源计时线与置于洞外的地震仪的发射端相连；

(e)接收传感器安装：在接收隧洞洞底的一个接收孔内装入接收传感器，接收传感器通过接收电缆线与置于洞外的地震仪的接收端相连；

(f)一次激发：地震仪通电工作并通过震源计时线向电火花发射头发出指令，电火花发射头放电并产生震动波；

(g)一次接收：震动波经过发射隧洞与接收隧洞之间的地质后传递至接收传感器，接收传感器接收到振动信号后将信号通过接收电缆线输入地震仪；

(h)数据记录：读取并记录一次激发后的激发点坐标、走时和接收点坐标；

(i)下一坐标点的激发：将电火花发射头从发射隧洞洞底上一个激发孔内拔出并放入相邻的下一个激发孔内；

(j)下一坐标点的接收：将接收传感器从接收隧洞洞底上一个接收孔内拔出并放入相邻的下一个接收孔内；

(k)二次激发：地震仪通电工作并通过震源计时线向电火花发射头发出指令，电火花发射头放电并产生震动波；

(l)二次接收：震动波经过发射隧洞与接收隧洞之间的地质后传递至接收传感器，接收传感器接收到振动信号后将信号通过接收电缆线输入地震仪；

(m)二次数据记录：读取并记录二次激发后的激发点坐标、走时和接收点坐标；

(n)重复操作：重复步骤(i)～(m)直至每个激发点和接收点均经过至少一次激发、接收和数据记录；

(o)成像和输出：将记录的数据输入成像软件进行反演成像，滤波并输出成像区地震CT图像。

所述激发孔孔径30mm，孔深20～30cm，激发孔倾斜布置且其顶端朝向发射隧洞中心。

接收孔孔径30nn，孔深10～20cm，接收孔倾斜布置且其顶端朝向接收隧洞中心。

所述成像区坐标系中激发点和接收点的点距为1～2m。

所述地震仪的道数为12道、24道或48道，频率范围为0.1～2000Hz，记录长度≥200ms，读数精度为0.1ms。

所述电火花发射头的功率为3000～10000焦耳。

本发明的有益效果是：

与现有技术相比，本发明提供的洞间地震波CT成像方法，在发射隧洞和接收隧洞之间建立激发点和接收点坐标系，然后进行逐一激发和接收，接收数据整理输入成像软件进行反演成像，滤波后即可输出成像区地震CT图像。本发明可用于水电站大坝两岸、地下厂房的勘探平洞的地震波CT工作，具有精度高、工作效率高、成像精度高的特点。

附图说明

图1是本发明的布置结构图；

图2是本发明中发射隧洞的截面图；

图3是本发明中接收隧洞的截面图；

图4是实施本发明后绘制的地质图；