[发明专利]用钻孔做极小震‑检距弹性波反射三维探查的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及工程地质勘查技术领域，尤其涉及一种用钻孔做极小震-检距弹性波反射三维探查的方法及装置。

背景技术

目前，利用钻孔做地震波对穿或成像，一般采用如下的方法：利用两个钻孔，在一个钻孔中激震，在另一个钻孔中多点接收，然后改变激震点位置，另一个钻孔中再做多点接收，如此重复，在一个孔中利用多个激震点，轮流激震，最后按射线追踪方法形成两个钻孔间成像探查。这种方法是利用透过波和绕射波作探查的，存在以下的一些缺点：①频率偏低，通过采用低于250Hz的频率，无法发现1-2m大小的溶洞等物体；②采用透过波法，例如，从钻孔中浅部激震，孔的深处接收，波走行的距离远大于钻孔间距，因此对钻孔的距离有较大的限制，孔距不能太大，目前孔距要小于20-30m。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用钻孔做极小震-检距弹性波反射三维探查的方法及装置，从而解决现有技术中存在的前述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种用钻孔做极小震-检距弹性波反射三维探查的装置，包括：安装架、弹性波检波器系统和激振器，所述弹性波检波器系统和所述激振器均安装在所述安装架上或与之相连接，所述激振器位于所述弹性波检波器系统的上方，所述弹性波检波器系统包括固定座和多个检波器，所述检波器分层错落布置在所述固定座上，在每层，所有的所述检波器均匀分布在所述固定座的圆周上。

优选地，所述检波器采用高频宽带、定向性强的压电式检波器。

优选地，所述激振器采用等离子体震源即电火花震源或气枪震源，所述弹性波检波器系统和所述激振器之间设置有隔振层，所述弹性波检波器系统和所述激振器之间相距25cm-400cm，形成极小震-检距的排列方式，以达到精细探查之目标。

优选地，还包括所述检波器系统的固定装置，所述固定装置安装在所述安装架上，且所述固定装置与所述弹性波检波器的固定座连接，当测量系统达到预定位置后，由地面控制主机命令所述固定装置张开撑住钻孔壁固定。

优选地，还包括转动装置，所述转动装置分别与所述固定装置和所述弹性波检波器系统的所述固定座连接，所述转动装置可带动所述弹性波检波器系统转动。

优选地，还包括罗盘和地面控制器，所述罗盘与所述地面控制器数据连接。

一种用钻孔做极小震-检距弹性波反射三维探查的方法，利用上述的装置，包括如下步骤：

S1，将装置放入钻孔中定位至第一检测点的深度；

S2，调整弹性波收接器中某检波器的方位至预设值后，激发一次，得到一道数据；

S3，将所述弹性波接收器旋转规定的角度后，再激发一次，得到第二道数据；

S4，重复S3，得到要求的多道数据，完成第一检测点的检测；

S5，将装置定位至下一检测点的深度，并重复S2-S4，完成该检测点的检测；

S6，重复S5，至完成所有要求的检测点的检测，得到各个高度检测点对应的多道数据，每个高度检测点的多道数据形成360°角的横向剖面，各个高度的每一个所测方位的结果汇成由各个高度测值组成的铅垂向的纵向剖面，各个方位的纵向剖面和各个高度的横向剖面组成三维空间的采集剖面。

优选地，上一检测点和下一检测点之间的距离为25cm-4m；所述弹性波接收器每次旋转的角度为1°-5°；所述弹性波接收器旋转的总角度小于等于角α，角α为：所有层的检波器的轴向都投影到同一个水平面上时，相邻两个所述检波器之间的夹角。

优选地，选取铅垂方向的钻孔，S6之后，还包括步骤S7，选取其他的多个钻孔，同时选取与第一个钻孔具有相同高程的检测点，重复S1-S6，得到多个三维空间的采集剖面。

优选地，在多个三维空间的采集剖面中，将利用相邻两个钻孔得到的三维空间的采集剖面在同一高程上横向剖面上的相邻测线夹角错开1/2，则相邻两个钻孔得到的三维空间的采集剖面在同一高程横向剖面上的相邻测线间隔缩小1/2，形成连接起来的环形剖面群。

本发明的有益效果是：本发明实施例提供的用钻孔做极小震-检距弹性波反射三维探查的方法及装置，通过采用多个分层错落布置的检波器，旋转检测同一高度上的多个方向数据，并通过测量多个高度上的数据，得到三维空间的采集剖面，若采用高宽频弹性波，可进行高分辨率精细探查，其有益效果可以总结如下：

1、采用极小震-检距的弹性波反射法。从一个钻孔波的传播距离可达到并反射的距离，此距离远大于做透射法的距离；

2、可在一个深度上，实现，360°的测量，而且探查的方向性确定；