地震勘探中检波器组合特性研究

地震勘探在海洋石油勘探中的基本原理

地震勘探在海洋石油勘探中的基本原理

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本科生课外研学任务书及成绩评定表 题目＿_地震勘探在海洋石油勘探中的基本原理学生姓名＿___ 黄邦毅_________＿＿__＿__ 指导教师＿＿＿_ 严家斌___＿_＿＿＿__＿_ 学院_＿＿_ 地信院_＿＿_____________ 专业班级_＿＿地科0９0１__________＿____

地震勘探在海洋石油勘探中的基本原理 一、引言 国内外的勘探实践表明,没有物探技术的进步，就没有更多圈闭的发现,就没有钻探成功率的提高,也就更不会有油田和储产量的快速增长。宏观看，物探的作用在勘探阶段是客观的目标评价,在开发阶段是精细的油藏描述。因此，油气勘探开发离不开地震技术和地震技术的进步与发展。如果说勘探技术是石油工业的第一生产力，那么物探技术就是获得油气储量的第一直接生产力。 纵观近些年的勘探技术的具体运用，最常见的莫过于地震勘探，所谓地震勘探就是通过人工方法激发地震波,研究地震波在地层中传播的情形,以查明地下的地质构造,为寻找油气田或其它勘探目的服务的一种物探方法! 21世纪是海洋的世纪,海洋蕴藏着很多宝贵的资源，随着生产技术的日趋进步，世界各国(包括中国在内)目前都在积极寻求开发海洋资源，在海洋的勘探开发中离不开物探，而且运用最广泛也最有效的是地震勘探。 二、海洋地震勘探 在茫茫大海里寻找石油最有效的技术方法是地球物理方法,其中主要是地震勘探方法。近几十年来,随着电子计算机的广泛应用,海洋地震勘探的数据采集和装备得到了极大的改进，数据处理技术和解释方法也得到迅速的发展。在油气勘探中,利用地震资料不仅能确定地下的构造形态、断裂分布，而且能了解地层岩性、储层厚度、储层参数甚至能直接指示地下油气的存在。在油气开发中，地震资料同测井、岩芯资料以及其它地下地质资料相结合能对油藏进行描述和监测。地震技术远远超出了石油勘探领域，已向石油开发和生产领域渗透。 用于寻找海上石油的地震反射法，和陆地的地震反射法相比,在方法基本原理、资料处理和解释方法等方面基本上是一样的。其中， 测量原理 在这类方法中，地震波在介质中传播的物理模型如图1所示。从震源O激发出的弹性波投射到反射界面上产生反射波,其条件是:入射角α等于反射角β。能

具有不同频谱特性的地震波(精)

具有不同频谱特性的地震波 对单塔悬索桥响应的影响分析 林瑞良(福州市建设委员会 350005) ［提要］根据空间有限元计算模型，采用混合结构形式，以某市单塔悬索桥为研究对 象，运用时程分析法，探讨了具有不同频谱特性的地震波对单塔悬索桥响应的影响 问题。 [关键词]单塔悬索桥时程分析地震波 现行公路桥梁工程抗震设计规范《公路工程抗震设计规范》 (JTJ-004-89)是以反 应谱理论为基础的，针对这些问题，本文以某市悬索桥为工程实例，采用动力时程分 析法，探讨了不同频谱特性的地震波对单塔悬索桥横向、纵向和竖向地震响应的影响。 一、动力计算模型的基本假设 (1) 缆索在纵向分析中取水平位移和竖向位移两个自由度，横向分析中取水平位移 一个自由度，竖向分析中取竖向位移一个自由度；(2)吊杆为柔性索，考虑变形； (3) 主塔在纵向和横向分析中均取水平位移和转动两个自由度；(4)加劲桁架在纵向分析 中取水平位移、竖向位移和转动三个自由度，横向分析中取水平位移和转动两个自由 度，竖向分析中取竖向位移和转动两个自由度；(5)作用于全桥纵向、横向上的地震 输入波，均取与基础相垂直的水平方向；作用于全桥竖直方向上的输入波取水平向输

入波的65%加速度值[1]。 二、刚度矩阵与质量矩阵 由于悬索桥结构是由不同类型的构件组成，本文在有限元计算中采用混合结构 形式的三维有限元计算模型[2]，将结构划分为如下三类单元：(1)空间梁单元，用 于加劲梁及塔架。(2)空间索单元，用于主缆。(3)杆面单元，由两根吊杆和一个虚 拟刚片组成，用来反映加劲梁与主缆之间的相互作用。单元质量矩阵采用集中(堆聚) 质量矩阵[2]。将单元刚度矩阵和单元质量矩阵经座标变换，组成总刚度矩阵和总质 量矩阵，再利用子空间迭代法计算出结构的特征值和特征向量，即可得到所需的各 阶频率和振型。 三、动力方程的建立和求解 当结构在地面运动加速度X¨g作用下，结构动力方程为 [M]*{U 1}+[C]*{U 1 }+[K]*{U 1 }=-[M]+*{I}X¨g(1) 式中：[M]*和[K]*分别为缩聚后的等效质量矩阵和等效刚度矩阵； U 1 有惯性力的位移；X¨g为输入地震加速度；[C]为阻尼矩阵，按瑞雷阻尼确定。 对于微分方程式(1)，可采用逐步积分的数值解法，即求得各节点的位移量，本 文采用的是威尔逊θ法，用SAP5软件进行计算。 四、具有不同频谱特性的地震波对单塔悬索桥地震响应分析实例 某市悬索桥是福建省已建成跨径最大的钢筋砼加劲桁架单塔悬索桥(见图1所示)，

五种地震检波器

五种地震检波器 地震检波器是一种将机械振动转换为电信号的地震勘探专用振动传感器，是槽波地震勘探仪器中接收地震信号的个器件，它的性能会影响地震勘探结果。煤矿井下地震信号的信噪比较低、波形场复杂、地震勘探条件复杂，因此研制针对于槽波地震勘探的检波器非常重要。 实际勘探中应用为广泛的地震检波器为动圈式地震检波器。随着技术和方法的不断创新，检波器类型越来越丰富。我国开展了许多针对地震检波器的应用研究和试验工作，研究了三分量MEMS地震检波器、光学地震检波器、压电式地震检波器、电化学地震检波器等新型检波器。 1、动圈式地震检波器 根据资料显示，大部分槽波勘探都是使用动圈式地震检波器，它属于速度型地震检波器。在使用动圈式地震检波器进行槽波地震探测时，经常检测到一种频率为400Hz的形似自激振荡或感应干扰的现象。经研究发现，它是由于两分量速度检波器中检波器芯体的高频谐振引起，术语称之为检波器二次谐振。速度检波器的二次谐振属于机械谐振范畴，二次谐振现象在各种型号的动圈式地震检波器产品上都存在。对于精度要求较高的槽波地震勘探而言，这种高频谐振就变得十分有害而不容忽视。对于检波器的二次谐振现象，可以改用加速度检波器芯体，这样可以从根本上解决这个问题。 2、光学地震检波器 光学地震检波器主要是利用光波敏感元件的特性研制的，根据传感机理的不同可以分为强度调制型、光纤光栅型、马赫–曾德尔干涉型、迈克尔逊干涉型、萨格纳克干涉型、法布里珀罗干涉型、光纤激光型以及光栅型等，各种类型的光纤地震检波器研究取得了不少实验室及实际应用成果。光学检波器具有灵敏度高、安全可靠、频带宽、动态范围大、适应性强等优点。光学检波器有较强的抗电磁干扰能力，是未来地震检波器有可能采用的主要技术之一。但光学检波器制作工艺难度大、成本高，目前广泛应用于井下槽波地震勘探尚有难度。 3、电化学地震检波器 电化学地震检波器是利用电化学原理，将振动信号转换为电信号的检波器。

地震勘探检波器原理和特性及问题分析.

地震勘探检波器原理和特性及问题分析2010-07-19 在地震勘探工作中,由于对检波器的原理和性能了解和认识得不够,致使在检波器的选择和使用上存在着一些不当之处,不清楚检波器的.参数与响应特性之间的关系,以及这些参数对地震信号的影响,在检波器使用和对比时往往针对性不强.为此,从检波器的振动力学原理入手,分析了位移、速度和加速度3种类型检波器的频率响应特性,并阐述了检波器不同的机电转换原理;在此基础上,深入分析了检波器的特性参数对地震信号的影响以及地震勘探对检波器性能和参数的要求.根据地震勘探中地震波冲击振动信号的特点,认为具有频率范围宽、动态范围大、失真度小、灵敏度高、检波器允差小等特点的检波器才能满足地震勘探的需要.同时,对目前检波器使用中的一些做法进行了探讨,尤其是检波器对比试验中存在的问题.综合分析认为,只有掌握了检波器的原理、性能和参数,才能正确地选择和使用检波器. 作者：吕公河 Lv Gonghe 作者单位：中国石油化工集团公司胜利石油管理局地球物理物探开发公司,山东东营,257100 刊名：石油物探 ISTIC PKU 英文刊名：GEOPHYSICAL PROSPECTING FOR PETROLEUM 年，卷(期)： 2009 48(6) 分类号：P631.4 关键词：地震检波器检波器性能特性参数振动系统机电转换原理频率响应特性seismic geophone geophone performance characteristic parameters vibration system electro-mechanical transform principle frequency response characteristics

地震采集数字检波器与模拟检波器差异分析

地震采集数字检波器与模拟检波器差异分析 发表时间：2008-12-16T16:04:18.780Z 来源：《中小企业管理与科技》供稿作者：石影君刘绍新樊立新 [导读] 摘要：地震勘探中，新型数字检波器具有频宽、动态范围大特点。与模拟检波器对比，剖面信噪比和层间信息均好于模拟检波器，而全频和扫描记录上数字检波器信噪比略低；主要由于数字检波器采用单只接收，环境噪音的压制不好限制了动态范围的发挥。关键词：数字检波器模拟检波器地震采集方法 摘要：地震勘探中，新型数字检波器具有频宽、动态范围大特点。与模拟检波器对比，剖面信噪比和层间信息均好于模拟检波器，而全频和扫描记录上数字检波器信噪比略低；主要由于数字检波器采用单只接收，环境噪音的压制不好限制了动态范围的发挥。 关键词：数字检波器模拟检波器地震采集方法 目前地震采集应用的模拟检波器性能滞后于地震仪的发展，动态范围相差很大，检波器动态范围一般60dB，仪器可达到120dB以上。二者动态范围不匹配严重制约着地震资料品质的提升。近年来，新型数字检波器开发成功，提供了较大动态范围记录工具，随着应用方法的探索必将得到广泛应用。 1、数字检波器与常规检波器参数对比数字检波器是利用MEMS技术的加速度传感器；与此对应的称为常规或模拟检波器。 模拟检波器性能指标主要指标有自然频率、阻尼系数、灵敏度、谐波失真、假频等；参数有直流电阻、阻抗、噪声、漏电、极性；其它物理参数还有悬体质量、线圈最大位移、允许倾斜角度等。检波器幅频响应是高通的。数字检波器陡度比动圈式增加了6dB，其高频补偿作用优于动圈式检波器。 检波器自然频率有10、14、28、40、60和100Hz等;灵敏度一般在0.3-0.6v/cm/s；谐波失真一般为0.2%或0.1％，而超级检波器失真系数达0.02%；假频对有效频带有效波产生影响时使地震信号产生畸变。目前检波器假频已从150Hz扩展到250-350Hz左右。谐波失真影响接收动态范围。检波器谐波失真(0.2%)远大于仪器谐波失真(0.0003％)。一般以检波器谐波失真为主要标准。 数字检波器与常规检波器相比有如下特点: （1）频带宽度：频率响应上数字检波器从高到低几乎是一直线，是线性的。高频端可达到500HZ以上，在500-800HZ之间也可以得到满意的响应，只是指标略有降低，而常规检波器只有350HZ以内，超过350HZ产生寄生震荡，不能记录比较真实的地震信号。 在低频端，数字检波器在3HZ以上都有较好的响应，而常规检波器在自然频率以下，以每倍频程12dB进行压制。按此标准数字检波器的低频端有更好的响应。 （2）相位特性:数字检波器基本上为一直线，相位延迟很小，常规检波器都会有相位延迟，而且随着频率的增大而增加，这对于高频成份记录不利。 （3）动态范围:界定主要依据谐波畸变大小。通常是指记录信号变化能力。数字检波器总的动态范围为90dB，而常规检波器畸变指标一般为0.2%（54dB)。 数字检波器的上述指标均优于模拟检波器。 2、数字检波器与常规检波器参数实测参数对比 (1)谐波畸变:模拟检波器畸变理论值为54dB左右，数字检波器为90dB。理论动态范围以外的数据不再准确，不能反映真实情况，可以认为可记录总的动态范围是由仪器决定的。 模拟检波器的畸变一般小于0.1%，动态范围一般60-74dB之间。从这一数字看出，模拟检波器大部分应该高于理论动态范围。但比数字检波器动态范围低。 (2)总动态范围:为考察检波器总动态范围，采用样点值计算方法，选取记录中最大值和最小值进行比较。两种检波器最大值、最小值基本接近，与仪器给定参数接近。说明总动态范围更多受仪器制约。 (3)瞬时态范围:瞬时动态范围指同一样点记录最大信号和最小信号的比值。数字检波器对弱信号反应能力比常规略强。 通过上述分析可以得到如下结论:数字检波器在参数特性方面优于模拟检波器，实测结果支持这一结论，这些参数更多体现在对震动更加真实地记录上。动态范围与畸变有关，较大的动态范围对于提高高频弱小信号能量是非常重要的。 3、数字检波器与常规检波器单炮资料对比 （1）单炮资料分析:分析环境噪音情况，数字检波器干扰明显强，但数字检波器对保护高频信息有利。全频记录上，各层层次都较好，前者干扰相对较强。BP（70，140）Hz扫描常规检波器较好，T2层能量强，连续性好，数字检波器T2层能量较弱，连续性较差。BP（50 100）Hz、BP（60 120）Hz和BP（80 160）Hz扫描结果相近。还可以看出数字检波器抗50Hz干扰能力强。 扫描记录上，模拟检波器组合略好，有效波信噪比高。考察数字检波器好坏不仅要考虑更高的频率段，而要考虑施工方法进一步更新，同时进行单炮和剖面处理综合分析，处理过程中注意保护高频成份。 （2）频谱分析:随机干扰分析：模拟检波器的频谱50Hz干扰较强，数字表现出明显的抗50Hz干扰能力。面波分析：面波频谱对比主频基本一致。目的层（T1）频谱:在BP（90 180）Hz频带内数字检波器单只接收比模拟检波器串组（9只）主要目的层上信噪比弱，低大约 10Hz,但从频谱分析看，在高频段与主频段能级差大约40dB，在高于100Hz频带内，高频信息能量大于环境噪音0-20dB。 频谱分析结论：从整道频谱看数字检波器较好。各层主频基本相近。频带宽度：数字检波器宽。在低频段：0-10Hz之间相近；从10Hz到主频段，数字检波器相对能量好于模拟检波器。在高频段：高频能量数字比模拟高。综合分析，数字检波器总的频带宽度较模拟检波器宽。 通过单炮分析，全频记录模拟检波器信噪比较高，层次清晰，数字检波器层次虽较清晰，但干扰比较强。扫描记录：模拟检波器相对较好。数字检波器记录虽然频率高，但扫描记录信噪比较低。频率分析：数字频带宽。抗50Hz干扰：常规检波器没有此能力。 基于以上分析，从信噪比看模拟检波器特性好于数字检波器；频率分析方面数字检波器好于模拟检波器。单炮记录分析由于存在组合的影响使得在压制干扰方面二者产生不同。因此单炮扫描分析存在着信噪比问题，而不是纯粹频率问题。分析数字和模拟检波器不能只看单炮，而应该结合剖面一起分析。 4、数字检波器与常规检波器剖面对比分析 剖面对比分析：深层信噪比由低向高排列顺序为：模拟检波器组合，数字检波器，模拟检波器团放。中浅层信噪比（T2以上）由低向高顺

地震检波器与其发展趋势

地震检波器及其发展趋势 一、概念 地震检波器（Seismometer）是用于地质勘探和工程测量的专用传感器，是一种将地面振动转变为电信号的传感器，或者说是将机械能转化为电能的能量转换装置，核心作用是采集地震数据。 二、分类 常规地震检波器有磁电、涡流、压电、压阻式; 新型的有：MEMS（微电子机械系统）式得数字检波器、FBG检波器。 后者与常规的相比具有高频响应好、动态围宽、抗电磁干扰，灵敏度高的特点，因此是未来检波器发展的主流。 三、特性参数 阻尼；失真度；灵敏度；自然频率；线圈电阻；带宽。 考虑到地震信号具有：动态围大，频率围宽，速度变化快，背景噪音多等特点。因此就要求地震检波器具有：分辨视角广，频率响应好，线性度高，抗干扰能力强等属性。 四、常规检波器 1.磁电检波器：目前陆上地震勘探普遍使用电动式检波器。

（1）原理：电磁感应原理 利用上、下两个线圈绕制在铝制线圈架上，组成一个惯性体，由弹簧片悬挂在永久磁铁产生的磁场中，永久磁铁与检波器外壳固定在一起。当检波器外壳随地面震动时，引起线圈相对于永久磁铁运动，两线圈产生感应电动势，随着检波器外壳振动的大小变化，感应电动势也随之变化，速度越大，感应电势也大，检波器震动时，在检波器的输出端输出相应的电信号，传输给地震仪器。 （2）两个线圈的接法应满足：在绕制线圈时，一个线圈正绕另一线圈反绕，并把上线圈的终端与下线圈的起端联在一起（反向连接），把上下线圈的另外两个端头做为输出端。当线圈相对磁钢运动时，由于两线圈的磁场方向相反，所以连接的两线圈的感应电势是同向相加的。对于外界磁场干扰，反向连接的两线圈的感应电势是反向抵消的，这样就提高了抗干扰能力。 （3）优缺点：永磁体由于受温度、地磁影响大、易氧化且磁场不稳定，地震检波器的灵敏度低、稳定性及重复性差。现场工作量大，自然频率选择较多、需要大量的检波器组合，排列复杂，强度大。实际的探测工作中,地质勘探人员需要携带大量的测量器材,特别是布设探测器阵列时,沉重的电缆和众多的

第二章 地震检波器

1 第二章 地震检波器 地震检波器是把传输到地面或水中的地震波转换成电信号的机电转换装置，它是野外地震数据采集的关键部件。 第一节 电动式地震检波器 工作原理：当地震波到达地面引起机械振动时，线圈对磁铁作相对运动而切割磁力线，根据电磁感应原理，线圈中产生感生电动势，且感生电动势的大小与线圈和磁铁的相对运动速度成正比。 图2-2 检波器内各部分的运动关系 图2-2 检波器内各部分的运动关系 图2-1（a ）电动式检波器基本结构 图2-1（b ）电动式检波器外形

2 一、运动方程的建立 运动方程反应的是检波器线圈运动与地面运动的关系。 规定： z ——地面产生的向上位移 y ——线圈框架（惯性体）的向上位移 x ——线圈相对磁铁的向下位移（x ＜0） ，并且： y z x =+ 1．弹簧克服惯性体重力后的拉力K F K F k x =- （2-1） 2． 线圈受到的电磁阻尼力 根据法拉第电磁感应定律，线圈两端输出的电动势为 dt dx s dt dx dx d n dt d n e ?=?==φφ dx d n s φ =称为机电转换系数，也叫空载灵敏度。线圈中的感应电流为：c o e e i R R R = =+ 式中c R 是线圈内阻，o R 是线圈负载电阻。感应电流受到的电磁力L F ： dt dx R s R e s i dx d n F L ?-=?-=?-=2φ （2-2） 3． 铝制线圈框架受到的电磁阻尼力 当圆筒形铝制线圈框架在磁场中运动时，线圈框架内将产生涡电流。涡电流产生涡旋磁场，此涡旋磁场与永久磁场相互作用的结果也是阻止线圈框架的运

地震检波器及其发展趋势

地震检波器及其发展趋势

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地震检波器及其发展趋势 一、概念 地震检波器(Seｉsmometｅｒ）是用于地质勘探和工程测量的专用传感器,是一种将地面振动转变为电信号的传感器,或者说是将机械能转化为电能的能量转换装置,核心作用是采集地震数据。 二、分类 常规地震检波器有磁电、涡流、压电、压阻式； 新型的有:MEＭＳ（微电子机械系统）式得数字检波器、FBG检波器。 后者与常规的相比具有高频响应好、动态范围宽、抗电磁干扰，灵敏度高的特点，因此是未来检波器发展的主流。 三、特性参数 阻尼;失真度;灵敏度；自然频率；线圈电阻；带宽。 考虑到地震信号具有:动态范围大,频率范围宽，速度变化快,背景噪音多等特点。因此就要求地震检波器具有：分辨视角广，频率响应好,线性度高,抗干扰能力强等属性。? 四、常规检波器 1．磁电检波器：目前陆上地震勘探普遍使用电动式检波器。 （1）原理:电磁感应原理 利用上、下两个线圈绕制在铝制线圈架上，组成一个惯性体,由弹簧片悬挂在永久磁铁产生的磁场中,永久磁铁与检波器外壳固定在一起。当检 波器外壳随地面震动时，引起线圈相对于永久磁铁运动,两线圈产生感应 电动势，随着检波器外壳振动的大小变化,感应电动势也随之变化,速度越 大,感应电势也大，检波器震动时,在检波器的输出端输出相应的电信号，传输给地震仪器。

（2）两个线圈的接法应满足：在绕制线圈时,一个线圈正绕另一线圈反绕，并把上线圈的终端与下线圈的起端联在一起(反向连接）,把上下线圈的另外两个端头做为输出端。当线圈相对磁钢运动时,由于两线圈的磁场方向相反，所以连接的两线圈的感应电势是同向相加的。对于外界磁场干扰,反向连接的两线圈的感应电势是反向抵消的,这样就提高了抗干扰能力。 (3）优缺点：永磁体由于受温度、地磁影响大、易氧化且磁场不稳定,地震检波器的灵敏度低、稳定性及重复性差。现场工作量大，自然频率选择较多、需要大量的检波器组合，排列复杂，强度大。实际的探测工作中,地质勘探人员需要携带大量的测量器材，特别是布设探测器阵列时,沉重的电缆和众多的探测器令人不堪负荷。而探测地点又常在深山大林之中，工作量大，同时,检波器电缆易受外界电磁场的干扰,影响数据的可靠性。 2.涡流检波器 （1）原理:涡流检波器内部结构与普通电动式检波器不同,是一种加速度检波器,当地震反射波到达地面时，检波器外壳被机械振动所驱动，活动铜环相对永久磁铁便产生相对运动,在活动铜环内产生涡流，涡流又产生次生的涡旋磁场,它使固定的线圈产生感生电动势和电流。 (2)优缺点：活动的惯性体与输出端没有电连接，可以大大提高检波器的可靠性,并且感应电动势随频率的增加按６dB／ocｔ斜率上升，这种特性可以部分补偿地震信号因大地吸收衰减而造成的高频损失,有利于高频信号。涡流检波器虽然能提升高频信号,但它的灵敏度与常规检波器的灵敏度相比较太低,且成本较高，在实际工作中不常使用。 ３.压电式检波器?

地震波的频率和振幅

地震波的频率和振幅 时间:2010-06-05 20:18来源:unknown 作者:wowglad 点击:7次 2008年12月19日 地震波的频率和振幅 1、地震波的频谱及其分析 频谱：谐和振动的振幅和初相位则随频率的改变而改变的关系,统称为地震波的频谱。 频谱分 2008年12月19日 地震波的频率和振幅 1、地震波的频谱及其分析 频谱：谐和振动的振幅和初相位则随频率的改变而改变的关系,统称为地震波的频谱。 频谱分为： 振幅谱：振幅随频率变化的关系称为振幅谱。 相位谱：初相位随频率的变化关系称为相位谱。 作用：频率分析,根据有效波和干扰波的频段差异 ①指导野外工作方法的选择 ②给数字滤波和资料等工作提供依据。 频谱分析的方法： 为了研究地震波的频谱特征,可用傅立叶变换把波形函数a（t）变换到频率域中,得到振幅随频率的变化函数A(f),这个变换过程称之为频谱分析方法。 假设波形函数a(t) ------------------(1.3.1)--

--傅氏正变换 --------------------（1.3.2）-- --傅氏反变换 这两式是等价的,即A(f)与a(t)是一一对应的。 ① δ脉冲函数Aδ(t) ② 函数： ③ 函数： 可以看出：不同时间函数具有不同的频谱。 图1.3.52、地震波的频率特征 地震波是人工激发的振动,具有连续的频谱,如图1.3.6所示。

图1.3.6主频f0：振幅谱曲线极大值所对应的频率。 频带的宽度：若|A（f）|最大值为1，则可找|A（f）|=0.707的两个频率f1和f2,两者之差△f=f2-f1为频带宽度。 大量的实际观测和分析,各种不同类型的地震波的能量主要分布频带是不同的。如图1.3.7所示。 图1.3.7 3、地震波的振幅及其衰减规律 影响地震波激发和接收时振幅和波形的因素： ① 激发条件。 ② 地震波在传播过程中受到影响。 ③ 接收条件的影响。 ④ 其它如地下岩层界面的形态和平滑状态。

地震波运动学理论

第二章地震波运动学理论 一、名词解释 1. 地震波运动学：研究在地震波传播过程中的地震波波前的空间位置与其传播时间的关系，即研究波的传播规律，以及这种时空关系与地下地质构造的关系。 2. 地震波动力学：研究地震波在传播过程中波形、振幅、频率、相位等特征的及其变化规律，以及这些变化规律与地下的地层结构，岩石性质及流体性质之间存在的联系。 3. 地震波：是一种在岩层中传播的，频率较低(与天然地震的频率相近)的波，弹性波在 岩层中传播的一种通俗说法。地震波由一个震源激发。 4. 地震子波：爆炸产生的是一个延续时间很短的尖脉冲，这一尖脉冲造成破坏圈、塑性带，最后使离震源较远的介质产生弹性形变，形成地震波，地震波向外传播一定距离后，波形逐渐稳定，成为一个具有2-3个相位（极值）、延续时间60-100毫秒的地震波，称为地震子波。地震子波看作组成一道地震记录的基本元素。 5.波前：振动刚开始与静止时的分界面，即刚要开始振动的那一时刻。 6.射线：是用来描述波的传播路线的一种表示。在一定条件下，认为波及其能量是沿着一条“路径”从波源传到所观测的一点P。这是一条假想的路径，也叫波线。射线总是与波阵面垂直，波动经过每一点都可以设想有这么一条波线。 7. 振动图和波剖面：某点振动随时间的变化的曲线称为振动曲线，也称振动图。地震勘探中，沿测线画出的波形曲线，也称波剖面。 8. 折射波：当入射波大于临界角时，出现滑行波和全反射。在分界面上的滑行波有另一种特性，即会影响第一界面，并激发新的波。在地震勘探中，由滑行波引起的波叫折射波，也叫做首波。入射波以临界角或大于临界角入射高速介质所产生的波 9.滑行波：由透射定律可知，如果V2>V1 ，即sinθ2 > sinθ1 ，θ2 > θ1。当θ1还没到90o时，θ2 到达90o，此时透射波在第二种介质中沿界面滑行，产生的波为滑行波。 10.同相轴和等相位面：同向轴是一组地震道上整齐排列的相位，表示一个新的地震波的到达，由地震记录上系统的相位或振幅变化表示。 11.地震视速度：当波的传播方向与观测方向不一致(夹角θ)时，观测到的速度并不是波前的真速度V，而是视速度Va。即波沿测线方向传播速度。 12 波阻抗：指的是介质(地层)的密度和波的速度的乘积(Zi=ρiVi，i为地层)，在声学中称为声阻抗，在地震学中称波阻抗。波的反射和透射与分界面两边介质的波阻抗有关。只有在Z1≠Z2的条件下，地震波才会发生反射，差别越大，反射也越强。 13.纵波：质点振动方向与波的传播方向一致，传播速度最快。又称压缩波、膨胀波、纵波或P-波。 14.横波：质点振动方向与波的传播方向垂直，速度比纵波慢，也称剪切波、旋转波、横波或S-波，速度小于纵波约0.7倍。横波分为SV和SH波两种形式。 15.体波：波在无穷大均匀介质(固体)中传播时有两种类型的波（纵波和横波），它们在介质的整个立体空间中传播，合称体波。 16共炮点反射道集：在同一炮点激发，不同接收点上接收的反射波记录，称为共炮点道集。在野外的数据采集原始记录中，常以这种记录形式。可分单边放炮和中间放炮。 17.面波：波在自由表面或岩体分界面上传播的一种类型的波。 18.纵测线和非纵测线：激发点与接收点在同一条直线上，这样的测线称为纵测线。用纵测线进行观测得到的时距曲线称为纵时距曲线。激发点不在测线上，用非纵测线进行观测得到的时距曲线称为非纵时距曲线。

爆破地震波特性研究

爆破地震波特性研究3 张义平,吴桂义 (贵州大学矿业学院,　贵州贵阳　550003) 摘　要:结合现场爆破震动信号,从爆破地震波的传播形式、传播方式、波的特征、波的衰减吸收及传播介质的力学模型等方面分析了爆破地震波特性。结果表明:爆破地震波是一种与自然地震波相似但又相区别的非常复杂的随机过程,它是不同幅值、不同频率与不同相位的各种波型叠加而成的复合波。爆破地震波在传播过程中会发生多次反射、折射、绕射、衍射、波型转换甚至波导、层间波等复杂现象,传播过程中波的有关参数和时频特征常与爆源条件、传播介质的物理性质、场地特征及地形等因素紧密相关。地震波在发生几何衰减的同时,还因粘弹性介质的内摩擦和热传导导致能量耗散,使得波能不断衰减。 关键词:爆破地震波;波特性;衰减与吸收 中图分类号:T D235.1 文献标识码:A 文章编号:1005-2763(2007)06-0068-05 Study on Character isti cs of Bl a sti n g-Caused Se is m i c W ave Zhang Y iping,W u Guiyi (College ofM ining,Guizhou University,Guiyang, Guizhou550003,China) Abstract:Combined with the data collected fr om the in-site monit oring of blasting vibrati on,the characteristics of blasting-caused seis m ic wave are analyzed comp rehensively fr om its p r op2 agati on for m,p r opagati on mode,p r operties,attenuati on,ab2 s or p ti on and the mechanics model of p r opagati on mediu m s.The results show that blasting-caused seis m ic wave,which is a very comp lex random p r ocess rese mbling t o be diffence fr om seis m ic wave,is a composite wave composed of kinds of waves with dif2 ferent ranges,frequencies and phases.I n the p r opagati on p r ocesses of blasting-caused seis m ic wave,comp lex phenome2 na such as many ti m es of wave reflecti on,refracti on,diffracti on and wave type diversi on even wave-guide and layer wave will happen,and relati onal para meters and ti m e-frequency charac2 teristics of waves are cl osely related t o the conditi ons of exp l osi on s ource,physical p r operties of p r opagati on mediu m,field charac2 teristics and terrain.The dissi pati on of wave energy caused by the inner fricti on and heat exchange of viscous-elastic mediu m s accompanied with its geometry attenuati on induces the gradual attenuati on of wave energy. Key W ords:B lasting-caused seis m ic wave,Characteristics of wave,A ttenuati on and abs or p ti on 爆破是矿山开采中的一个重要环节。当炸药在岩体中爆炸时,一部分能量使炸药周围的介质引起扰动,并以波的形式向外传播。在爆破近区、中区传播的依次是冲击波、应力波,地震波由应力波在传播远区到达界面产生反射和折射叠加而形成[1],它是一种由爆源附近的应力波转换而来在岩土介质中传播的一种能量逐渐衰减的扰动,尽管只占爆炸所释放能量中的一小部分[2],但爆破地震波的特性对研究爆破地震波的传播机理、衰减规律及危害控制都具有重要意义。为此,人们从不同侧面对爆破地震波特性进行了大量研究[3～10]。 本文结合现场爆破震动监测信号,在查阅大量文献基础上,从爆破地震波的传播形式、传播方式、波的特征、波的衰减吸收及传播介质的力学模型等方面进行分析,探讨爆破地震波的特性。 1　爆破地震波的分类 爆破地震波包括在地层内部传播的体波和在地层表面或介质体表面传播的面波。体波可分为纵波(P波)、横波(S波);面波主要有Rayleigh波(R波)和Love波(L波)。 体波中的纵波指质点的振动方向与波的前进方向一致,使介质产生压缩和膨胀,因此又称为压缩波、疏密波、无旋转波或P(p re m ier)波。体波中的横波指质点振动方向与波的前进方向垂直,使介质被 I SS N1005-2763 CN43-1215/T D 矿业研究与开发第27卷第6期 M I N I N G　R&D,Vol.27,No.6 2007年12月 Dec.2007 3收稿日期:2007-04-16 基金项目:国家自然科学基金(50764001);贵州省科技攻关项目(黔科合GY字(2007)3015);教育部“春晖计划”资助项目;贵州省优秀青年科技人才资助项目. 作者简介:张义平(1970-),男,湖南邵东人,博士,副教授,主要从事岩体力学、矿山开采及安全技术教学与科研工作,Email:c me. ypzhang@https://www.wendangku.net/doc/5b13286010.html,。

地震波描述

1.1设计加速度过程线 依据GB18306-2001《中国地震动参数区划图》，50年超越概率为10%时，工程区地震动峰值加速度为0.15 g，地震动反应谱特征周期为0.45 s，相应地震基本烈度为7度。场地土属中软场地土，场地类别为Ⅱ类。根据（DL5073-2000）《水工建筑物抗震设计规范》的规定，本工程壅水建筑物抗震设防类别为乙类，设计烈度按7度取。 参考工程地质报告，本课题选取美国Taft地震波、人工地震波与实测地震波共三条地震波进行分析。 Taft地震波，1952年7月21日发生于美国的加利弗里亚州地震（California Earthquake，震级7.4级），是位于加州Kern County林肯学校的No.1095地震台测得的地震记录，该记录地距震中约43.5 km。地震仪设于学校附近一隧洞混凝土地板上，测得完整的三向地震波，记录长达54 s，最大地震加速度175.9 cm/s2，最大速度17.7 cm/s，最大位移9.15 cm。Taft地震波由于记录完整、数据可靠，在国际地震工程界被广泛引用。本报告中将其峰值加速度调整至0.15 g得到设计地震加速度过程线进行动力反应分析，通过SHAKE91程序反演后，坝基水平向基岩地震波峰值为0.12 g，竖直向基岩地震波峰值为0.08 g。横河向、顺河向和竖直向输入加速度之比为3:3:2。计算地震时长20 s，时间步长为0.02 s，各方向地震波时程如图1.1-1至图1.1-3所示。 人工地震波，是根据《水工建筑物抗震设计规范》选取规范标准反应谱为目标谱生成。人工波生成时，迭代误差取为5%，其中特征周期T g按照基岩场地取0.3 s，反应谱最大值的代表值βmax取为2，设计加速度代表值为0.15 g。由此得到设计地震加速度过程线进行动力反应分析，通过SHAKE91程序反演后，坝基水平向基岩地震波峰值为0.12 g，竖直向基岩地震波峰值为0.08 g。横河向、顺河向和竖直向输入加速度之比为3:3:2。计算地震时长20 s，时间步长为0.02 s，各方向地震时程如图1.1-4至图1.1-6所示。

地震波的频率和振幅

地震波的频率和振幅

地震波的频率和振幅 时间:2010-06-05 20:18来源:unknown 作者:wowglad 点击:7次 2008年12月19日 地震波的频率和振幅 1、地震波的频谱及其分析 频谱：谐和振动的振幅和初相位则随频率的改变而改变的关系,统称为地震波的频谱。 频谱分 2008年12月19日 地震波的频率和振幅 1、地震波的频谱及其分析 频谱：谐和振动的振幅和初相位则随频率的改变而改变的关系,统称为地震波的频谱。 频谱分为： 振幅谱：振幅随频率变化的关系称为振幅谱。 相位谱：初相位随频率的变化关系称为相位谱。 作用：频率分析,根据有效波和干扰波的频段差异 ①指导野外工作方法的选择 ②给数字滤波和资料等工作提供依据。 频谱分析的方法： 为了研究地震波的频谱特征,可用傅立叶变换把波形函数a（t）变换到频率域中,得到振幅随频率的变化函数A(f),这个变换过程称之为频谱分析方法。 假设波形函数a(t) ------------------(1.3.1)--

--傅氏正变换 --------------------（1.3.2）-- --傅氏反变换 这两式是等价的,即A(f)与a(t)是一一对应的。 ① δ脉冲函数Aδ(t) ② 函数： ③ 函数： 可以看出：不同时间函数具有不同的频谱。 图1.3.52、地震波的频率特征

地震波是人工激发的振动,具有连续的频谱,如图1.3.6所示。 图1.3.6主频f0：振幅谱曲线极大值所对应的频率。 频带的宽度：若|A（f）|最大值为1，则可找|A（f）|=0.707的两个频率f1和f2,两者之差△f=f2-f1为频带宽度。 大量的实际观测和分析,各种不同类型的地震波的能量主要分布频带是不同的。如图1.3.7所示。 图1.3.7 3、地震波的振幅及其衰减规律 影响地震波激发和接收时振幅和波形的因素： ① 激发条件。 ② 地震波在传播过程中受到影响。 ③ 接收条件的影响。 ④ 其它如地下岩层界面的形态和平滑状态。

地震波的概念种类特点及地表影响

关于地震波 摘要：地震波是指从震源产生向四外辐射的弹性波。地球内部存在着地震波速度突变的基干界面、莫霍面和古登堡面，将地球内部分为地壳、地幔和地核三个圈层。 关键词：地震波辐射地球内部 一：背景 ①2008年5月12日14时28分04秒，四川汶川、北川，8级强震猝然袭来，大地颤抖， 山河移位，满目疮痍，生离死别……西南处，国有殇。这是新中国成立以来破坏性最强、波及范围最大的一次地震。此次地震重创约50万平方公里的中国大地！为表达全国各族人民对四川汶川大地震遇难同胞的深切哀悼，国务院决定，2008年5月19日至21日为全国哀悼日。自2009年起，每年5月12日为全国防灾减灾日。 ②1976年7月28日北京时间03时42分53.8秒，在中国河北省唐山、丰南一带（东经118.2°， 北纬39.6°）发生了强度里氏7.8级（矩震级7.5级），震中烈度Ⅺ度，震源深度23千米的地震。地震持续约12秒。有感范围广达14个省、市、自治区，其中北京市和天津市受到严重波及。强震产生的能量相当于400颗广岛原子弹爆炸。整个唐山市顷刻间夷为平地，全市交通、通讯、供水、供电中断。唐山地震没有小规模前震，而且发生于凌晨人们熟睡之时，使得绝大部分人毫无防备，造成24.2万人死亡，重伤16.4万人，名列20世纪世界地震史死亡人数第一。 ③邢台地震由两个大地震组成：1966年3月8日5时29分14秒，河北省邢台专区隆尧县 （北纬37度21分，东经114度55分）发生震级为6.8级的大地震，震中烈度9度强； 1966年3月22日16时19分46秒，河北省邢台专区宁晋县（北纬37度32分，东经115度03分）发生震级为7.2级的大地震，震中烈度10度。两次地震共死亡8064人，伤38000人，经济损失10亿元。这是一次久旱之后的大震。