第一层 V1 第二层 V2 影响地层波速的因素影响地层波速的因素不外乎主观和客观因素: (一)主观因素 影响地层波速的主观因素有很多,主要包括钻探人员的技术水平、测 试人员的技术水平、震源激发环境和条件、仪器性能、检波器接收环境和 条件等。 波速测试孔成孔质量的好坏,会给所测的地层波速造成很 大的实际误差。比如下表(表1),在同一个工地上(同一地质单元),同 一深度地层的两个不同钻孔,却得出差别很大的两个波速值。 分析原因,这是由两组不同的钻探人员所成的钻孔,终孔深度都是20米。在测试现场,我们看到1 号钻孔人员成孔打出的地层土,堆在钻孔旁 只有很小的一堆,而2 号钻孔人员成孔打出的地层土,却有很大的一堆, 细砂土要比1 号的细砂土多很多。这说明2 号钻孔10.0 米深度的细砂层, 在钻孔周围被钻探人员掏得非常松散,不如2 号钻孔的细砂层密实,这是 人为所造成的结果,所以就得出差别很大的两个地层波速值。 另外,钻孔的垂直度、套管与地层的接触程度(下泥浆粉会使套管与 地层接触良好)等都会影响地层的波速。 测试人员技术水平的高低、波速测试经验的多少,对于原始波形的采 集、存储、分析都会有差别,这些也是造成所测地层波速值与实际地层波 速值差别较大的重要原因之一。 表层地震地质条件主要包括地表附近地质剖面的性质和地貌特点,它 往往影响波速测试时的激发条件、接收条件、波的传播。波速孔位置的选 择,一般选择在周围无机械震动干扰、无高压动力电源干扰、地下无市政 管线等的位置。 (二)客观因素 1、地震波速度 地震波速度是表征地层弹性性质的重要参数,不同地质年代、不同成 因和物质成分、不同结构构造的岩(土)体,地震波速度不同,即使同样 的岩性,由于沉积环境、沉积年代不同,岩(土)体密度、孔隙度及充填 物方面也会有很大的变化,这就导致某一类地层的速度可以在很大的范围 内变化,如表2。 地震波在北京地区某一深度的几种主要类型岩(土)体的速度变化范围 2、影响地震波速度的主要客观因素 地层的地震波速度主要取决于他们的弹性常数?、?、和密度?。一般说 来,地震波速度随深度增加而增加,另外还与下列各因素有关: (a)岩性是影响地层速度的决定因素 很显然,不同岩性的地层有不同的速度。但是,实际地层并非由“纯” 地层组成,在北京地区,第四纪沉积层往往由许多薄的夹层构成。此外, 由于沉积环境、沉积年代不同,同一岩性的地层在速度值上也会有很大的 变化,不同岩性地 层的速度值可以在某一范围内重叠。 (b)裂隙、孔隙度是影响速度的基本因素 由于地震波速度在气体、或液体中传播速度低于岩石骨架固体中的传 播速度,因此,裂隙和孔隙度使地震波速度减慢,使弹性波能量减小、使 地震波能量衰减增大、振动周期变长的倾向。 (c)孔隙中充填物的影响 地层土中孔隙的空间一般是被水所充填,实验测定证明,当孔隙中的 水被液态的碳氢化合物所代替且达到饱和时,速度就可以降低15%~20%; 而孔隙中如果被气态碳氢化合物所充填时,则速度值会大大降低。还有, 疏松的沙丘,横波速度一般才几十米每秒,若将砂在容器中压紧,速度可 达200m/s 以上。砂类土颗粒间含有空气,速度会降低;若含水速度将会 适当增高。当含水量增多,土和软岩的骨架遭受破坏时,地震波速度会降 (d)风化、破碎带岩石风化破碎后,地震波速度就会降低,应用地震勘探可以发现基岩 和未固结层层中的破碎部分。 (e)埋藏深度对速度的影响 一般的地层埋藏得越深、年代越老,承受上覆地层压力的时间长和强 度大。因此同样岩性的地层,埋藏深、年代老的要比埋藏浅、年代新的地 层速度更大。 加斯曼(Gassman)1951 年给出了速度和深度、孔隙度之 间的经验公式为 4.44?10z v?v?2.7?1.7?2 08 式中:v0 结语我们相信,随着电子技术、信号分析、数据处理等手段的广泛运用, 钻探技术人员和地震波速测试人员水平的不断提高,所测地层波速值会越 来越接近实际地层波速值,必将为工程设计、施工、监测等诸方面提供更 多可靠的参数和设计依据。 参考文献 姚姚,2006,地震波场与地震勘探,北京,地质出版社