井间地震CT技术及在铁路岩溶勘察中的应用.pdf

独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果,除了文中特别加以标注和致谢之处外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名: 签字日期: 年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名: 导师签名: 签字日期: 年月日签字日期: 年月日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。关键词:岩溶井间地震CT 射线追踪反演层析成像 ABSTRACT The karst information provided by traditional drilling and geophysical methods is often pletein the railway survey . carring out seismic explorationin boreholeand applying the puterizedtomography, a clear velocity image is abtained. Then the situation of karst is accurately inferedby geology interpretation to meet the requirements in high-speed railway survey and design. The paper first reviewed the progress aboutCross-well Seismic and introduced research status in the field of the ray tracing and tomographic inversion based on Fermat’s principle and Snell Snell's Law,the Linear Traveltime Interpolation (LTI) ray tracing methodwas analysedin this the formula of the minimal traveling time and ray tracing trail was derived in each grid cell. After computing the ray traveling time through the layerd media model, Such a linear inversion equation