一种城市隐伏断裂的探测方法

摘要

本发明涉及一种城市隐伏断裂的探测方法，依次包括：进行土壤氡气测量方法；进行高密度电法；进行地震面波法；利用氡气测量数据，提取异常衬度达到2.0以上的区段，判断该区段为异常区；利用地震面波测量数据，在低速度区段，当泊松比达到0.4以上，判断该区段为异常区；利用高密度电法测量数据，在低电阻率区段，横向上对比，当低电阻率值与围岩电阻率的最高值之比在0.2以下，判断该区段为异常区；当三个异常区重合或部分重合，判断该重合位置处存在断裂构造的可能性超过90%。本发明能够快速经济有效地探测城市隐伏断裂，为城市建设中的工程施工和灾害预防提供参考依据。

说明书

技术领域

本发明涉及一种城市隐伏断裂的探测方法，特别是涉及一种能够快速有 效探测城市隐伏断裂的空间位置及产状的城市隐伏断裂的探测方法。

背景技术

城市隐伏断裂严重危害着城市居民的人身和财产安全，因受城市干扰影 响严重，城市断裂探查难度很大。常规的探查方法如探地雷达法和电磁法均 会受到城市电干扰；浅层地震法则会受城市人文干扰，同时破坏城市建筑设 施。而高密度电法属于自主供电方法可最大限度克服电干扰，且采集数据信 息量大，同时高密度电法利用电性差异能有效地查明断裂地质信息；地震面 波法采取锤击震源激发，能尽可能避开外界震动干扰，且地震面波法对断裂 的位置信息很敏感，同时对城市建筑设施没有破坏与影响；氡气测量方法属 于自主抽气测量方法，受外界影响小，且对浅层断裂信息反映非常灵敏。因 此亟需提供一种结合三种方法优点的城市隐伏断裂的探测方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种联合3种探查测量方法优点，精确、 快速、经济、无损地探查断裂构造位置及产状的城市隐伏断裂的探测方法。

为解决上述技术问题，本发明一种城市隐伏断裂的探测方法，依次包括 以下步骤：

（1）沿垂直于可能存在的隐伏断裂走向布置测量剖面；

（2）进行土壤氡气测量方法，得到测点异常值a与测量背景值下限b；

（3）进行高密度电法；

（4）进行地震面波法；

（5）利用氡气测量数据，得到剖面异常衬度C=a/b；提取异常衬度达到 2.0以上的区段，判断该区段为异常区；

（6）利用地震面波测量数据，反演地下面波速度分布剖面图，得到纵波 速度V_mp和横波速度V_ms；得到泊松比μ_d；

${\mu }_d=\frac{V_{\mathrm{mp}}^2-2V_{\mathrm{ms}}^2}{2(V_{\mathrm{mp}}^2-V_{\mathrm{ms}}^2)};$

在低速度区段，当泊松比达到0.4以上，判断该区段为异常区；

（7）利用高密度电法测量数据，反演地下电阻率剖面图，在低电阻率区 段，横向上对比，当低电阻率值与围岩电阻率的最高值之比在0.2以下，判 断该区段为异常区；

（8）当步骤（5）、（6）、（7）中的三个异常区重合或部分重合，判断该 重合位置处存在断裂构造的可能性超过90%；

当步骤（5）、（6）、（7）中的两个异常区重合或部分重合，判断该重合位 置处存在断裂构造的可能性超过40%。

低速度区段或低电阻率区段的判断方法为：

整个速度值数据或电阻率值数据为x₁,x₂........x_N，N为整个数据个数，其均 值整个数据的均方差取剖面中某区段数据 y₁,y₂........y_M，M为所述区段数据个数，其均值所述区段数据的均 方差为当β小于α，且(α-β)>20%×α，且则 判断所述区段为低速度区段或低电阻率区段。

土壤氡气测量参数为：抽气深度50～70cm，采用1m～2m点距，抽气次数 采用4～5次，每次抽气时间大于5分钟，且控制抽气湿度在10%以内；当最 后两次测量值的误差大于10%，则进行下一次抽气测量，测量结果取最后一 次测量值。

高密度电法测量参数为：测量电极使用不极化电极，道间距采用1m～2m， 整个排列60～100道电极，剖面排列长度59～198m，测量装置类型使用偶极- 偶极装置类型，单点测量时间1～2s，测量周期1～3个。

地震面波法测量参数为：震源使用8～12磅重锤，检波器频率选用4～10Hz， 偏移距使用4～10m，检波器点距1m～2m，整个排列使用12～24道检波器，排 列长度11～46m，采样率0.125ms～0.25ms，记录长度0.25s～0.5s；一次激发测 量完成后，往前移动1～2个检波点，直至剖面测量完毕。

本发明对城市隐伏断裂进行探测，采用土壤氡气测量法、地震面波法和 高密度电法三种勘探方法相结合，能够在不破坏城市基础设施的前提下，克 服城市人文干扰，快速经济有效地探测城市隐伏断裂，为城市建设中的工程 施工和灾害预防提供参考依据。

具体实施方式

本发明使用高密度电法、地震面波法和氡气测量法共同测量同一地质剖 面，依据地质体的电性、弹性和放射性特征，综合探查剖面断裂构造信息。 联合3种测量方法能取长补短形成合力，达到精确、快速、经济、无损地探 查断裂构造位置及产状的目的。

具体来说，依次包括以下步骤：

（1）沿垂直于可能存在的隐伏断裂走向布置测量剖面；

（2）进行土壤氡气测量方法，得到测点异常值a与测量背景值下限b；

土壤氡气测量参数为：抽气深度50～70cm，采用1m～2m点距，抽气次数 采用4～5次，每次抽气时间大于5分钟，且控制抽气湿度在10%以内；当最 后两次测量值的误差大于10%，则进行下一次抽气测量，测量结果取最后一 次测量值；

（3）进行高密度电法；

高密度电法测量参数为：测量电极使用不极化电极，道间距采用1m～2m， 整个排列60～100道电极，剖面排列长度59～198m（由电极道数确定），测量 装置类型使用偶极-偶极装置类型，单点测量时间1～2s，测量周期1～3个；依 据剖面排列长度和测量剖面长度（即工作任务），合理布置高密度电法工作。 比如，剖面排列长度为100m，测量剖面长度为1000m，则需要进行9次高密 度电法测量才能完成整个测量剖面的探测（第一次在100m-200m段工作，第 二次在200m-300m段工作，第三次在300m-400m段工作…………….第九次 在900m-1000m段工作。）

（4）进行地震面波法；

地震面波法测量参数为：震源使用8～12磅重锤，检波器频率选用4～10Hz， 偏移距使用4～10m，检波器点距1m～2m，整个排列使用12～24道检波器，排 列长度11～46m，采样率0.125ms～0.25ms，记录长度0.25s～0.5s；一次激发测 量完成后，往前移动1～2个检波点，直至剖面测量完毕；

（5）利用氡气测量数据，得到剖面异常衬度C=a/b；提取异常衬度达到 2.0以上的区段，判断该区段为异常区；

（6）利用地震面波测量数据，反演地下面波速度分布剖面图，得到纵波 速度V_mp和横波速度V_ms；得到泊松比μ_d；

${\mu }_d=\frac{V_{\mathrm{mp}}^2-2V_{\mathrm{ms}}^2}{2(V_{\mathrm{mp}}^2-V_{\mathrm{ms}}^2)};$

在低速度区段，当泊松比达到0.4以上，判断该区段为异常区；

（7）利用高密度电法测量数据，反演地下电阻率剖面图，在低电阻率区 段，横向上对比，当低电阻率值与围岩电阻率的最高值之比在0.2以下，判 断该区段为异常区；

低速度区段或低电阻率区段的定义为：

整个速度值数据或电阻率值数据为x₁,x₂........x_N，N为整个数据个数，其均 值整个数据的均方差取剖面中某区段数据 y₁,y₂........y_M，M为所述区段数据个数，其均值所述区段数据的均 方差为当β小于α，且(α-β)>20%×α；且则 判断所述区段为低速度区段或低电阻率区段。

（8）当步骤（5）、（6）、（7）中的三个异常区重合或部分重合，判断该 重合位置处存在断裂构造的可能性超过90%；

当步骤（5）、（6）、（7）中的两个异常区重合或部分重合，判断该重合位 置处存在断裂构造的可能性超过40%；

而每一种方法测量成果的异常区都可能存在断裂构造，需引起重视。并且 可根据地震面波成果的低速度区和高密度电法成果的低电阻率区的延展形态 评价断裂的产状特征。