典型案例索引
典型案例：
桥基桩岩溶探测
工程概况
某大桥长605.86m，桥址地表为冲积的沙与卵石层，下伏为白云质灰岩及其风化层。12号桥基有岩溶发育，最大溶洞高达20m，埋深70m。为有效地对岩溶进行工程处理，需要详细地了解桥基30m×30m、深度100m范围内岩溶的空间形态，以及周围的岩溶与构造背景。
勘探结果
通过1m×1m的网格勘探，获得了桥基附近30m×30m×100m的三维波速结构。数据精度水平向点距1m，垂向点距0.5m。完成了1m间距的水平向，2m间距的垂直切片。清晰地展现了地层、岩溶与构造的空间形态和三维分布，得到了钻孔资料的验证。 勘探结果查明，桥基存在两层岩溶。第一层发育在灰岩的强风化层内，埋深在22m-35m，均为填充式岩溶。第二层发育在中风化岩中，埋深在50-70m，以未填充式溶洞为主，饱水。第二层岩溶是工程关心的主要对象。限于篇幅，这里仅展示其中3个垂直剖面与4个水平切片。图片中红色为高波速，蓝色为低波速。中风化灰岩的波速超过2600ms/s，水的波速为1450ms/s。将高波速背景中波速低于1600ms/s异常区解释为岩溶，其中大约包含20%灰岩骨架。 剖面1、2、3为顺桥向垂直剖面，剖面间距4m，有钻孔。图中钻孔位置上的白色线段为揭露的岩溶位置。
剖面1波速分布与岩溶形态
剖面1中，第二层岩溶埋深在55-65m，水平长度约15m。波速异常的位置与钻孔揭露的岩溶位置非常一致。
剖面2波速分布与岩溶形态
剖面2中第二层岩溶埋深在55-65m，断续分布，形态复杂，局部与风化层岩溶沟通，垂直岩溶裂隙带发育。与钻孔揭露的位置基本一致。
剖面3 波速分布与岩溶形态
剖面3中第二层岩溶分两支。右支硕大，埋深52-72m，长13m。左支规模较小，埋深浅，40-50m，长度约7m。
下图为深度53m、56m、60m与64m的四个水平切片图。边缘的白色区是由于场地条件的限制未能采到数据。图中蓝色区为波速低于1600ms/s的岩溶分布范围。从水平切片中可以看出，第二层岩溶分左右两支，左支小，占位面积约90平米，右支大，面积约180平米；左支浅右支深的特点。
4个深度波速的水平切片
下图为垂直切片与水平切片组成的筛状图（视频），可全方位地地展现岩溶发育的空间形态。
岩溶形态的三维筛状显示（视频）
路面开裂原因调查
工程概况
某高速公路2011年1月完成加宽改扩建通车，双向八车道。2014年定期检测发现主线局部出现了路面裂缝，裂缝主要为纵裂，开裂位置在扩宽路幅的第4车道内。2015年对部分路面裂缝路段加铺了沥青。当前可见明显裂隙。检测目的查清裂缝的成因和发展趋势，为工程处治提供依据依据。道路结构、开裂位置与测线布置及现场探测照片见下图。
测线布置
共布置五条测线垂直于道路走向。每条长18m，探测深度10m。
勘探结果
选择有代表性的第2、3条剖面示于下图。探测的速度与偏移图像剖面结果显示，路基路面结构按力学性质大致分为4层，波速从上到下逐步升高，逐渐变得密实。
0-2m深度内平均波速900m/s，
2-5m范围波速升高到1000m/s，
5-8m波速为1300m/s，
8m以下波速为1300-1400m/s。
新旧两路基结构横向变化明显，界面不连续。在新扩宽的半幅内，埋深1-2m的范围内存在低速层，表明路基结构变得疏松，充水，这是导致路面开裂的内在原因，是治理的主要对象。
重庆场地岩溶裂隙带探测
工程概况
某场地拟建大型停车场，担心场地内有隐伏岩溶，开展了电法、面波等多种物探手段进行探查，均未探明。寻求使用地震散射方法解决该问题。
场地图纸
场地图纸
探测结果
SSP散射地震偏移图像是对散射强度即反射系数成像，它 反应地层界面波阻抗的差异大小。红色表示波阻抗升高的界面， 蓝色为波阻抗降低的界面。图像横坐标为里程，纵坐标位深度， 是空间域图像。 地层速度图像是岩土介质地震纵波速度的分布成像，反应岩土介质弹性模量高低的分布。波速高便是介质的模量高。
从下图得到，表层0-7m，地层波速在660-1000m/s，推断为松散层。
7-15m，地层波速在1000-1500m/s，推断为残积层。
15-25m，地层波速在1500-1800m/s，推断为全风化层。
25m以下推断为强风化层。 在里程5，17，25，31m处存在裂隙带。
场地图纸
剖面1波速分布与岩溶形态
山西某县煤矿采空区探测
工程概况
山西某煤矿，矿区内原有15处民采区，由于无序开采，无开采资料可查。根据有限的地质钻孔，只能作粗略估计。 区内ZK2001、ZK2400、ZK1600、ZK3200等钻孔揭露8号煤层采空区埋深在20-30m，ZK26A08、ZK2808等钻孔揭露13号煤层采空区埋深在100m左右。 为确保矿山生产安全，决定用SSP(地震散射剖面法）对采空区的分布进行物探勘查，以便采取有效的治理措施。
图1：地震测线布置
探测结果与解释
SSP地震散射勘探提供波速分布图像（二维偏移速度剖面图2，二维层速度剖面图3）以及地震偏移图像（图4）。
偏移速度与层速度剖面主要反映岩体波速的分布特征，特别是低速区的分布与采空与坍塌区密切相关。层速度图像中红色、黄色为高波速区，对应未受开采影响的岩层，包括砂岩和煤层，波速在2500m/s以上；绿色与淡蓝色为中波速区，波速在1500-2500m/s范围内，对应受开采影响较小的卸荷区，岩体结构变化不大；蓝色为低波速区，波速在1000-1500m/s，为坍塌与开裂区，岩体结构已遭受严重破坏；深蓝色区波速极低，为采空区，波速在1000m/s以下。
图2，图3显示了除地表风化岩体为低波速区外，地下隐伏的低速区分为深、浅两层，每层又分左右两支。浅部的低速区深度在10-30m范围内，比较分散，规模不大，右支里程50-120m，左支150-190m，对应着二叠系山西组煤层的采空区。深层的低速层深度在60-80m范围内，采空规模大，低速区联通性好。右支里程40-110m，左支150-220m，对应石炭系太原组煤层的采空区。
图2：二维偏移速度剖面
图3：二维层速度剖面
SSP偏移图像主要反映地层界面的分布形态和构造特征。图中黄色层位对应强度较高的砂岩与未开采的煤层，地层的形态十分复杂，折曲严重，说明该地区处于构造发育地带。在偏移图像中采空区与坍塌区的特点是以深蓝色为主的强烈负散射区和淡蓝色的负散射区。这些采空与坍塌区主要分布在两段区域，一个是里程35m-100m、深度10-70m的范围内；另一个是170m-220m、深度10m-80m的范围内。
图4：SSP偏移图像
广西岩溶探测
工程概况
2015年1月，山东某工程勘察单位在广西桂林进行岩溶检测的物探工作，场地属于山前冲洪积微平地，灰岩地区，钻探揭露了几个溶洞，为全填充，填充物为砂、土，干溶洞。高密度电法对干溶洞不敏感，采用地震法探测。
图1 场地典型照片
地震测线长500米，63.5公斤重锤作为震源，1.0m高处落下。24道采集，每次移动2道，道间距2m，最后部分信号很差，记录可用的测线470米。
本次勘探的目的是了解岩溶的分布情况，为下一步的工程处置提供依据。
勘探技术原理
检测使用SSP地震散射成像技术。该技术基于地震散射原理。地表激发地震波，当地震波传播遇到地下非均匀地质界面时，会产生散射。通过地表接收的散射波，可重建地质结构的分布图像。
图2 SSP偏移成像结果
图3 SSP速度扫描结果
勘探结果与评价
根据地震偏移与速度剖面，表层松散层厚度大约10-20m，下部高速层为灰岩地层，界面深度起伏变化较大。 - 图中蓝色方框画出的是岩溶洼地； - 椭圆框画出的是灰岩中的隐伏岩溶填充区； - 白色方框画出的是局部灰岩隆起。 分别位于里程100-125米处65-80米深度内，260-410米处65-100米深度内，430-460米处35-50米深度内。
某海域海底孤石地震勘探
工程概况
某海底隧道应用盾构机挖掘，需查清地层分布与基岩面埋深，特别是残余风化孤石的分布。地震剖面位于珠海海域，海水较浅，海底贝壳厚度大，应用空气压缩震源，二次波干扰大。常规的资料处理方法无法得到有效结果。
图1 场地典型照片
地震测线长200米，气枪作为震源。
勘探目的查清地层分布与基岩面埋深，特别是残余风化孤石的分布。
资料分析技术原理
资料处理应用SSP地震散射成像技术，开发出滤除二次波的软件功能。 在地震偏移剖面和纵波速度剖面内。地震偏移图像是对反射系数即散射强度成像，反应地层波阻抗的差异，是空间域的图像，横坐标是里程，纵坐标是深度。图内红色表示波阻抗升高的界面，蓝色为波阻抗降低的界面。波速图像反应纵波速度的分布，高速用红黄色，低速用蓝绿色。海水的波速1450m/s，淤泥的波速1500-1600，粘土与砂的速度在1600-2000 。 全风化2000以上、强风化2200以上、基岩3000以上。
图2 海底孤石地震偏移剖面
图3 海底孤石地震波速剖面
探测结果：
此次勘探深度为100m。地震偏移图像和波速分布剖面显示： - 测区水深6m左右，10m、20m、30m深度上存在连续性较好的沉积地层界面。
- 20m以内上地层松软，以淤泥为主，波速较低，在1450-1700m/s范围。
- 20-30m深度范围波速1700-1900，细砂为主，30-40m深度范围，波速升高，在1900-2000m/s范围，推测以粘土、粗砂残积物为主。
- 40m左右开始进入全风化层，波速大于2000m/s，其中留有大量不完全风化的球状与柱状孤立体。这些孤立体的波速高于2500m/s，已标识在速度图中。强风化层较厚，波速在2200-2500m/s，横向变化大。
- 全风化与强风化的界面不明显。基岩界面清楚，起伏较大，波速大于3000m/s。最浅埋深在60-80m，多数地段埋深在90m以下。