井间地震CT技术及其在铁路岩溶勘察中的应用

摘要

在铁路岩溶地质勘察中,传统的钻探和常规的地球物理方法提供的地下岩溶信息往往是不全面的。在井孔间开展地震勘探,利用射线理论进行层析成像,可以获得清晰的波速图像,通过地质解释来判定岩溶的分布和发育程度,满足新建高速铁路的精细化岩溶勘察设计要求。
　　论文首先回顾了国内外井间地震的发展历史,介绍了射线追踪方法和层析反演方法的研究现状。然后基于射线理论中的费马原理和Snell定律,分析了线性插值射线追踪方法中向前处理和向后处理的过程和算法原理。推导了网格单元体内的最小旅行时和射线路径与单元边界交点的公式。
　　通过层状均匀地质模型中的射线走时,建立了形如B=AX的线性反演方程,将反演问题归结为求取大型稀疏矩阵方程的解。选用了联合迭代重建技术对反演方程求解,阐述了该方法的算法原理和流程。
　　本文将岩溶在地下介质空间的存在模拟为弹性波速在正常背景中的异常体,建立了不同的异常体模型,利用线性插值射线追踪方法对模型求取射线走时,然后应用联合迭代重建算法进行反演,计算出模型离散单元的慢度值,生成波速分布图像,定性分析了地震层析成像在井间岩溶勘察中的可行性。
　　依托铁路岩溶勘察项目,开展了井间地震CT与综合测井的物理试验,验证了地震CT成像结果与声波、电阻率测试结果具有很好的一致性,证实了地震CT成像结果的可靠性和精确性。通过井间地震CT在长昆铁路岩溶勘察中广泛应用,提出了岩溶勘察的物探解释原则。总结了井间地震CT从野外数据采集到数据处理各环节中影响质量的关键因素。井间地震CT技术在今后的岩溶及采空勘察中具有推广和应用价值。

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第一章 绪 论

1.1 研究背景

1.2井间岩溶勘察研究现状

1.3 井间地震CT研究现状

1.4 本文主要研究内容和研究方法

第二章 井间地震CT基本理论

2.1 地震波传播的基本理论

2.2 井间地震资料采集

2.3地震层析理论基础

第三章 井间地震CT图像重建方法

3.1射线追踪技术

3.2线性反演方程的建立

3.3联合迭代重建技术

3.4层析数值模拟试验

第四章 井间地震CT方法应用

4.1项目概况及地质任务

4.2野外采集观测系统

4.3层析反演数据处理系统

4.4岩溶勘察试验与应用

4.5 质量影响因素及过程控制

第五章 结论与建议

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢