地震钻孔勘探在沙特Jeddah岛双子塔地质调查中的应用

位于沙特Jeddah（吉达岛）Corniche地区拟建设的王国塔场址进行地震现场调查，主要目的是对沙特吉达港王国塔选址的建筑基础和地下建筑物施工范围进行地质地球物理勘查。

场地地质条件为嵌黏土层的灰岩，场地分为2个三联孔，孔距10-12m，孔深120m，使用3英寸PVC套管。

应用方法

地震钻孔勘探，包括井孔测斜、单孔波速测试、跨孔波速测试、跨孔层析成像。

技术路线

选用仪器

井孔测斜

DevProbe 1测斜探头

DevProbe1测斜探头适用于测量井孔倾斜情况。其中，三轴磁力计测量井孔的方位，双轴倾角传感器测量倾角。探头完全封闭，具有温度补偿功能。井中震源或接收器的精确XYZ位置，需要通过获得井孔倾斜方可确定。配套了显示和存储井斜数据的软件。

单孔波速测试

锤击震源

大锤用于在地面激发生成地震波（P波或S波）。锤柄上绑定有一个压电触发单元，可输出压电信号，进而被一个小盒子转换为TTL脉冲，向地震仪提供精确的起跳信号。对于深度在100米以内的浅层VSP勘探，大锤是合适的震源。

BGK检波器

BGK3型井中检波器适用于在干井或充水井中接收P波或S波。BGK3井中检波器由3个三轴排列的传感器组成。而BGK7则由6个夹角为30°的水平检波器和1个垂直检波器组成。检波器与井壁耦合的机制也是充气气囊机制，电动充气装置通过凯芙拉材质的混合电缆向探头处注入空气。为确定检波器在井中的定向，可借由一个磁性罗盘，其可以显示与正北方的方位角偏差。检波器电缆的终端接头用于连接地震仪。此外，BGK5型检波器也可用于跨孔波速测试。

跨孔波速测试

IPG5000型脉冲发生器

IPG5000型脉冲发生器（原名 IPG1005）为井中震源探头SBS42和 BIS -SH提供高电压。存储能量的电容箱可通过机械开关放电。IPG5000可受遥控单元（RCU）控制。RCU允许用户使用单脉冲或连续脉冲进行作业。连续脉冲模式可以手动选择重复激发频率。RCU连接至地震仪，可发送精确的时间起跳信号。

BIS-SH井中震源

BIS-SH井中震源生成水平极化的剪切波(SH)和压缩波(P)。地震信号有高的一致性。该震源在干井和充水井皆可使用，也可在垂直井和水平井中使用。探头中有一个电磁线圈系统，其将IPG5000生成的能量瞬间释放，对井壁产生机械冲击。该井中震源通过一个充气夹紧（膨胀气囊）机制与井壁耦合。因为使用了刚性抗扭电缆套，电缆的方向可以在地面加以控制。

BGK井中检波器

BGK3型井中检波器适用于在干井或充水井中接收P波或S波。BGK3井中检波器由3个三轴排列的传感器组成。而BGK7则由6个夹角为30°的水平检波器和1个垂直检波器组成。检波器与井壁耦合的机制也是充气气囊机制，电动充气装置通过凯芙拉材质的混合电缆向探头处注入空气。为确定检波器在井中的定向，可借由一个磁性罗盘，其可以显示与正北方的方位角偏差。检波器电缆的终端接头用于连接地震仪。此外，BGK5型检波器也可用于跨孔波速测试。

跨孔层析成像

IPG5000型脉冲发生器

IPG5000型脉冲发生器（原名 IPG1005）为井中震源探头SBS42和 BIS -SH提供高电压。存储能量的电容箱可通过机械开关放电。IPG5000可受遥控单元（RCU）控制。RCU允许用户使用单脉冲或连续脉冲进行作业。连续脉冲模式可以手动选择重复激发频率。RCU连接至地震仪，可发送精确的时间起跳信号。

SBS42井中震源

SBS42型孔中震源在充水井孔中激发压缩波（P波）。产生的地震信号的一致性极高。由IPG5000生成的能量流经同轴电缆，ZZ由尾端的两个相邻电火花电极瞬间释放。产生的高压等离子使水瞬间蒸发，形成蒸汽气泡并随后膨胀破裂，从而生成高频的地震波。

BHC-4水听器链

BHC4型水听器链用于在充水井孔中接收P波信号，是由凯芙拉抗拉线缆和特定间隔的多个模铸水听器组成的井下电缆。每个水听器的传感器配有一个前置放大电路。电路板由地面可充电的电池组供电。线缆的终端是连接地震仪用的插头。

勘察结果

勘查结果表明，两个三联孔之间有明显的较大的波速对比，层析成像结果之间差异较大，表明两个三联孔之间有未知的显著地质构造，对于该结论，不同测试方法互相支持印证，数据具有理想的的质量和可信度。

井孔测斜成果图


单孔波速测试成果图（P波S波）

跨孔波速测试成果图（P波S波）



岩土工程参数拟合


跨孔层析成像成果图

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