第1篇地震折射波法详解

§1.4 地震波的反射、透射和折射序：在§1.3中讨论了无限均匀完全弹性介质中波的传播情况。

当地震波遇到岩层界面时，波的动力学特点会发生变化。

地震勘探利用界面上的反射、透射和折射波。

一、平面波的反射及透射同光线在非均匀介质中传播一样，地震波在遇到弹性分界面时，也要发生反射和透射。

首先讨论平面波的反射与透射。

（一）斯奈尔（snell）定律1．费马原理（最小时间原理）波从一点传播到另一点，以所需时间最小来取传播路径。

如图，波从P1点传到P2点。

速度均匀时，走路径①，直线，t最小,s也最小。

速度变化时，走路径②，曲线，t最小,s不最小。

注意:时间最小,不一定路程最小(取决于速度)。

P 1 P2路径①路径②例1:人要去火车站(见图)。

方法①从A步行到B，路程短，用时却多。

方法②从A步行到C，再坐车到B，路程长，用时却少。

步行速度V1V2 >>V1汽车速度V2例2：尽快地将信从A送到B① 傻瓜路径 ② 经验路径③ 最小时间路径，满足透射定律：21sin sin VV βα=②A2．反射定律、透射定律、斯奈尔定律波遇到两种介质的分界面，就发生反射和透射（注：地震透射、物理折射）。

（1） 反射定律：反射波位于法平面内，反射角=入射角。

注：法平面——入射线与界面法线构成的平面，也叫入射平面或射线平面。

O S地面 入射角=反射角与下式等价：111sin sin V V αα= （1）（2） 透射定律透射线位于法平面内，入射角与透射角满足下列关系：221sin sin VV αα= （2）（3） 斯奈尔定律综合（1）和(2)式，有PVVV ===22111sin sin sin ααα这就是斯奈尔定律，P 叫射线参数．．．．。

推广到水平层状介质有：PVVV nn====αααsin ......sin sin 2211 （6.1-65）注：斯奈尔定律满足费马原理，上例2中把信由A 送到B 路径③是最小时间路径，它满足透射定律（用高等数学求极值可证明）。

高分辨率折射地震数据的采集和解释Robert nkston 原著张秋光节译摘要本文的目的是对应用p波或s波的地面折射地震法作一总的考察。

应用折射地震法研究浅层目标物的历史可以追溯到50年代早期至1980年。

1980年以后，由于应用多道信号增强地震仪收集数据以及应用微机按广义互换法（Generalised Reciprocal Mechod，简写为GRM）软件解释数据，已经可能做到对地下作详细的勘测。

借助现代技术，在野外工作和数据处理方面均可实现高水平的质量监控。

论述了同时获得p波和s波的波速对工程应用的重要意义。

为了更好地分辨地下物质的类型（特别是含有地下水时），同时记录p波和s波可能是值得重视的下一个重要步骤，虽然目前的常规实践主要是测p波。

对产生p波和s波能量的方法作了比较。

进行s波测量时需要：（1）特别注意震源的设计；（2）在地震仪或计算机中进行额外的数据处理，以便从兼含p波和s波能量的信号中提取s波信息。

给出了二层、多层水平界面以及倾斜界面情况的旅行时方程。

这些方程在许多教科书中都可以找到，之所以重复给出，其目的在于指明有关折射测量的许多简单处理解释方法并不适当。

简单模型的旅行时方程还可用以说明构制连续正、反剖面曲线的外延技术（phantoning technique），这种构制工作要求野外记录有一定程度的重复覆盖。

截距时间法（Intercept Time Method，简记为ITM）是一种曾经使用了多年的解释方法。

但是，此法只适用于折射界面为平面且无横向速度变化的情况，这在实际中是罕见的。

为ITM 准备数据的野外工作方法是在排列的两端各放炮一次。

一般地说，这种现在已经过时的方法会给解释工作留下不确定的因素；当采集的数据足够充分时，才能消除其中许多不确定性。

GRM是一种较ITM更为完善的解释方法。

它先用外延技术获得正、反方向的连续时距曲线，然后利用这些曲线求出速度分析函数和时--深函数。

1实验一地震勘探实验（折射波法）实验一地震勘探实验（折射波法）一、实验原理地震勘探是根据人工激发（爆炸或撞击地面）的地震波在地下传播过程中，遇到弹性性质不同的地震界面后，在地层中产生反射和折射，部分地传回地表，用专门的仪器记录返回地面的波的旅行时间，研究振动的特征，来确定产生反射或折射的界面的埋深和产状，并根据所观测的地震波在介质中传播速度及波的振幅与波形变化，探讨介质的物性与岩性。

就波的传播特点而言，地震勘探一般可分为反射波勘探和折射波勘探。

二、实验目的1.了解地震勘探的原理；2.了解地震勘探工作布置及观测方法；3.掌握地震勘探数据采集、处理和解释，熟练操作相关软件。

三、实验仪器Strata Visor NZⅡ数字地震勘探仪。

Strata Visor NZⅡ地震勘探系统一般由主机、多芯电缆、检波器、触发器、震源（大锤或炸药）、铁板、直流电源、直流电源线以及数据采集、处理和解释软件等。

四、实验步骤1.在工区布设测线在工区布设测线，原则：由南向北、由西向东测线号与测点号依次增大。

使用皮尺标注检波器位置与激发点位置。

2.连接仪器的各个部分将主机、电源、多芯电缆、检波器、大锤、触发器按正确的方式一一连接起来。

注意：各接口均使用“防呆”设计，电缆插头与对应的插槽才能连接，电缆插头与非对应的插槽不能连接。

禁止暴力插拔各插头、插槽，以防仪器损坏。

3.采集开机后，直接进入SCS软件。

（1）survey--new survey菜单：设置测区名称和测线号；（2）system--set date/time菜单：设置时间、日期；（3）geom--survey mode菜单：设置地震勘探类型，本次实验为折射波勘探，即refraction；geom--geophone interval菜单：设置检波器距离，即道间距，本次实验设为2m；geom--group/shot location菜单：设置shot coordinate炮点坐标、geophone coordinate检波器坐标（自动或手动设置）、gain 增益（本次实验设为HIGH 36）、use道设置（可选DATA、INACTIVE等，本次实验设为DATA）、freeze道冻结（叠加冻结，本次实验设为NO）等；（4）acquisition--sample interval/record length菜单：设置时间采样间隔、记录长度（时窗）和delay延迟，本次实验sample interval设为0.25ms，record length设为0.25m，delay 设为0；acquisition--filter菜单：滤波器设置，本次实验屏蔽采集滤波器，设为FILTER OUT；acquisition--correlation菜单：相关设置，本次实验屏蔽相关，设为OFF；acquisition--stack option菜单：叠加设置，本次实验设为auto stack，即自动叠加；acquisition--specify channels菜单：选定某些道，屏蔽某些道。