城区地震勘探炮点布置.docx

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1、城区地震勘探炮点布置0城市核算安全距离的确定目前，许多地震勘探项目涉及市政建设。以2009年采集的塔西南部区块三维地震项目为 例，该区域位于该区域的中部，该区域及其周边地区的周边地区及周边地区面积为13.35 公里。目前城区不同建筑物的安全距离一般由安全部门给出，没有考虑浅层地质条件的变化，且 给出的安全距离也过于保守。在障碍物较小时作业难度以及对资料的影响都不大。但在本 次三维勘探中，如果按照给定的安全距离施工，纵向最大空炮范围为2720m,横向最大空 炮范围为2600m,那么，城区内共有544炮无法布设，最低覆盖次数为35次，只能达到设 计覆盖次数的36%。如果按照目前安全距离施工，城区内

2、炮点全部转移到城区外围，剖面 缺口深度达到1s,已经影响到了目的层，同时小炮检距的大量缺失严重影响后期资料的叠 前深度偏移效果。在保证城区建筑物安全的前提下，如何科学合理地设计炮点的安全距离 和安全药量，尽可能缩小空炮范围是三维施工前必须解决的问题。1激发频率对建筑物的影响以往研究表明，井炮激发产生的震动效应对周围建筑物的影响主要包括3个方面:振动速 度、振动频率以及振动持续时间。振动频率对建筑物的影响表现在：建筑物自振频率与地 震波的激发频率越接近，谐振现象越明显，振动对建筑物的影响就越大。一般房屋的自振 频率不大于10Hz,井炮激发产生的地震波频带较宽，最大振幅值为初至折射波，主频一般 在

3、20Hz左右，与房屋的自振频率相差较大，即激发频率对建筑物的影响不大。初至折射 波视周期一般为50ms左右，作用在建筑物的振动持续时间很短（天然地震持续时间一般 为几秒至几十秒）。基于以上分析，本次探讨井炮激发安全距离主要考虑振动速度（与接 收到的地震波振幅有关）。1.1激发点一理论基础井炮激发振动速度的大小一般与药量、激发点到接收点的距离以及吸收衰减系数有关。目 前，关于爆破地震振动速度问题，国外比较公认的是前苏联学者萨道夫斯基的经验公式， 我国长期以来在爆破地震安全距离与质点振动速度计算方面也是采用该公式，其具体形式 为：式中：R一激发点到接收点的距离，m;Q药量,kg;v一接收点接收到的

4、地震振动速度，cm/s;a一地震波衰减系数，与地质地形条件及距激发点的距离有关；K一同激发介质、激发方式、地形条件等因素有关的系数。对（1）式中两边取对数，得到式中Q表示激发药量，R表示激发接收距离，在实际生产过程中为已知。振动速度可以从 实际地震资料中读取数据进行换算，则公式（2）中只有系数K和a未知。在多组数据的 基础上进行回归分析，就可以得到激发该区域的有关系数，再根据公式（1）,参照民 用爆炸物品安全管理条例同建筑物安全振动速度，就可以得出不同建筑物的安全距离所对应的安全用药量。2.2 仪器记录电压根据记录仪器的不同，野外地震采集记录到磁带上的数据也不相同，结合检波器灵敏度可 以利用公

5、式（3）得到接收点的振动速度。式中：V一振动速度，cm/s;S检波器灵敏度，mv s/cm;对于其他常用地震仪器例如Sercel408和Sercel428等，仪器记录数值需要经过换算才可 以得到电压值。以三维工区内试验单炮资料进行分析，该试验炮激发深度15m,激发药量20kg,通过真值 读取得到不同炮检距的最大振动速度（图2） o从图中可以看出，振动速度随着炮检距的 增大逐渐减小，在近炮检距衰减速度明显大于远炮检距。取近炮检距的大号方向和小号方 向各5个接收点，大号方向和小号方向数据平均后进行数据回归计算（表1）。根据表1中数据，利用式（4）和（5）进行回归分析得出该区域对应系数为:e二2.3

6、504, K=1789. 86O把计算出的系数带入公式（1）就可以计 算不同距离的振动速度。以激发药量20kg计算不同距离振动速度（表2）。2.3 结构房屋选型根据2006年发布的民用爆炸物品安全管理条例规定 县城内主要建筑物类型包括土坯房、一般砖房和钢筋混凝土结构房屋。根据表3选取土坯 房的振动安全速度为0.7cm/s, 一般砖房为2.3cm/s,钢筋混凝土结构房屋为3. 5cm/s。取 激发深度为15m,基于萨道夫斯基经验公式可以得出不同建筑物对不同药量的安全距离要 求俵4）。2城市公园区域布设炮点的效果分析从以上分析中，可得到不同激发药量时该区域不同建筑物的作业安全距离，当激发药量为 2

7、kg,安全距离可以选择为32nu考虑到县城内相同建筑物的抗震程度会存在差异，施工过 程中对一般建筑物设定安全距离为35m,对土坯房安全距离设定为50m。确定了安全距离后，进行了三维地震施工。利用城内广场、绿化带、学校操场等区域，在 县城内选择布设了 123炮，药量为2kg,最浅激发深度50% 通过对比城区内布设炮点前 后面元内炮检距分布（图3）,可以看出，增加布设炮点有效改善了城区内面元炮检距分 布，缺失的中小炮检距得到了弥补。在叠加剖面（图4）上，城区内布设炮点后，目的层 同相轴的连续性明显变好。可以预见，在城区内，根据实际资料计算得到的安全距离来布 设炮点，为后期偏移处理打下了良好的基础。

8、3以通用的方法计算安全药量对不同建筑物，如何选择具有区域针对性、科学合理的安全距离一直是困扰野外施工技术 人员的难题。采用安全振动速度作为井炮激发对周围建筑物破坏程度的判决依据是目前工 程爆破通用的方法，石油地震勘探也可以视为工程爆破的一种。针对井炮激发，本文引入 安全振动速度参数，利用实际资料统计出了施工区域的有关系数，计算出了针对县城不同 建筑物作业时，采用不同用药量时的安全距离，具有较强的针对性，实施结果表明该方法 是有效的。只要有工区以往单炮资料就可以采用该方法计算安全距离及安全药量。这样，在技术设计 阶段就可以计算出工区内不同建筑物的安全药量和安全距离，为室内设计观测系统奠定基 础。另外本方法虽然只在西部山前带进行了应用，但其计算流程具有通用性，可以为其他 探区提供借鉴。