李 琴，蒲 偉，黃志強(qiáng)，席御僖，李 剛，王若豪

（1.西南石油大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，四川成都 610500；2.中國(guó)石油集團(tuán)東方地球物理公司勘探有限責(zé)任公司西南物探分公司，四川成都 610213）

隨著我國(guó)油氣對(duì)外依存度的不斷升高[1-2]，國(guó)家能源安全面臨巨大挑戰(zhàn)，因此深度開發(fā)我國(guó)天然氣資源勢(shì)在必行。要實(shí)現(xiàn)在四川盆地建設(shè)2個(gè)“氣大慶”，不斷提高我國(guó)頁巖油氣、天然氣供給能力，推動(dòng)碳達(dá)峰、碳中和，就必須提高川渝地區(qū)油氣勘探水平，實(shí)現(xiàn)勘探開發(fā)提質(zhì)增效。

炸藥震源勘探作業(yè)效率低，環(huán)境污染大，安全風(fēng)險(xiǎn)高。可控震源是一種非爆炸震源，具有安全、環(huán)保、高效等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于天然氣勘探[3-4]。中國(guó)石油天然氣集團(tuán)有限公司首次研制了BV500型可控震源，在我國(guó)天然氣主要產(chǎn)區(qū)——川渝地區(qū)的鄉(xiāng)村道路實(shí)施勘探作業(yè)[5-7]，以加快四川盆地天然氣資源開發(fā)。許多學(xué)者對(duì)可控震源的激振效果進(jìn)行了研究。平板是可控震源與大地聯(lián)系的媒介，平板與大地的耦合情況直接影響著可控震源激發(fā)信號(hào)的質(zhì)量[8]。Wei[9-11]等通過研究發(fā)現(xiàn)，平板剛度、大地與平板之間的接觸剛度、平板質(zhì)量和平板底面積等都會(huì)影響平板與大地的耦合情況。歐倩茹[12]提出了大地粒子在鉛垂方向的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度和下傳能量?jī)身?xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)，用以評(píng)價(jià)可控震源的激發(fā)效果，但該指標(biāo)只能從激振強(qiáng)度的角度評(píng)價(jià)可控震源的激振效果，并不能評(píng)價(jià)激發(fā)信號(hào)質(zhì)量。郝磊[13]通過分析得出，平板變形會(huì)造成平板與大地之間局部脫耦和平板底部受力不均勻。黃志強(qiáng)等[14-15]構(gòu)建了振動(dòng)器平板-大地耦合模型，研究發(fā)現(xiàn)，在多頻下平板響應(yīng)差異的原因是平板剛度不足，提高平板剛度可以提升可控震源多頻輸出信號(hào)的品質(zhì)，而材料非線性和大地表面粗糙度會(huì)影響可控震源激發(fā)信號(hào)。李剛[16]基于彈性半空間理論建立了振動(dòng)器-大地振動(dòng)模型，研究了耦合系統(tǒng)參數(shù)對(duì)耦合振動(dòng)動(dòng)力學(xué)響應(yīng)的影響規(guī)律。然而，上述研究均未構(gòu)建可控震源道路激振模型，更未對(duì)川渝地區(qū)可控震源道路激振效果進(jìn)行針對(duì)性的分析。

川渝地區(qū)地勢(shì)起伏大、地形復(fù)雜。可控震源在其鄉(xiāng)村道路激振時(shí)，常出現(xiàn)激發(fā)能量耗散大、激發(fā)信號(hào)質(zhì)量不高、激發(fā)信號(hào)在不同地表差異明顯等問題。針對(duì)此，作者建立了可控震源道路激振模型，構(gòu)建了激振效果評(píng)價(jià)體系，開展了川渝地區(qū)BV500型可控震源鄉(xiāng)村道路激振效果研究。對(duì)比了在相同激振參數(shù)下可控震源在碎石土路、瀝青道路、水泥道路的激振效果，分析了可控震源在碎石土路和無缺陷水泥道路激振時(shí)的能量耗散，以期為川渝地區(qū)可控震源鄉(xiāng)村道路激振效果的改善提供理論指導(dǎo)。

1 可控震源道路激振效果評(píng)價(jià)體系的構(gòu)建

BV500型可控震源水泥道路激振的現(xiàn)場(chǎng)如圖1所示。

圖1 BV500型可控震源水泥道路激振現(xiàn)場(chǎng)Fig.1 Cement road excitation site of BV500 vibroseis

結(jié)合川渝地區(qū)鄉(xiāng)村道路的特征和可控震源的激振特點(diǎn)，分別從可控震源的激發(fā)信號(hào)質(zhì)量和激振強(qiáng)度兩方面，能量、運(yùn)動(dòng)和力三大類，互作用力失真度、平板與道路的脫耦量、道路與大地的脫耦量、傳地能量、地表接觸中心點(diǎn)振幅和互作用力振幅六指標(biāo)，構(gòu)建“兩方面、三大類、六指標(biāo)”的道路激振效果評(píng)價(jià)體系，如圖1所示，以較為全面地對(duì)川渝地區(qū)可控震源道路激振效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。

圖2 川渝地區(qū)可控震源道路激振效果評(píng)價(jià)體系Fig.2 Evaluation system of road excitation effect of vibroseis in Sichuan and Chongqing area

1.1 激發(fā)信號(hào)質(zhì)量

激發(fā)信號(hào)質(zhì)量用互作用力失真度、平板與道路的脫耦量和道路與大地的脫耦量三個(gè)指標(biāo)來表征。

用互作用力失真度來定量反映激發(fā)信號(hào)的畸變情況。評(píng)價(jià)準(zhǔn)則是：互作用力失真度越小，激振效果越好。

平板與道路的脫耦量、道路與大地的脫耦量分別反映平板與道路、道路與大地的脫耦情況。在勘探時(shí)進(jìn)行多點(diǎn)取值，使其能準(zhǔn)確表征可控震源在川渝地區(qū)鄉(xiāng)村道路激振的特點(diǎn)。評(píng)價(jià)準(zhǔn)則是：平板與道路、道路與大地的脫耦量越小，平板—道路—大地的接觸越緊密，耦合情況越好，越有利于減弱沖擊振動(dòng)，減少噪聲干擾，提高信號(hào)質(zhì)量，激振效果越好。脫耦量測(cè)點(diǎn)的設(shè)置如圖3所示。

圖3 脫耦量測(cè)點(diǎn)的設(shè)置Fig.3 Setting of decoupling measuring point

1.2 激振強(qiáng)度

激振強(qiáng)度用傳地能量、地表接觸中心點(diǎn)振幅和互作用力振幅三個(gè)指標(biāo)來表征，可以較為全面地從能量、運(yùn)動(dòng)和力的角度評(píng)價(jià)可控震源在川渝地區(qū)鄉(xiāng)村道路的激振強(qiáng)度。

傳地能量指可控震源激振時(shí)重錘輸出的能量經(jīng)平板和道路下傳到大地的能量。傳地能量越大，表明激振強(qiáng)度越大。

地表接觸中心點(diǎn)振幅指大地表面接觸中心點(diǎn)（即圖3中的A4點(diǎn)）的振幅。地表接觸中心點(diǎn)振幅越大，表明激振強(qiáng)度越大。

互作用力振幅指平板與道路的互作用力和道路與大地的互作用力?；プ饔昧φ穹酱?，表明激振強(qiáng)度越大。

2 可控震源道路激振模型的構(gòu)建和驗(yàn)證

2.1 模型建立

可控震源振動(dòng)器存在許多局部結(jié)構(gòu)，如倒角、圓角、螺紋孔等，這些結(jié)構(gòu)對(duì)整體的動(dòng)力學(xué)仿真結(jié)果基本沒影響，因此對(duì)以上局部結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化。同時(shí)為了盡可能準(zhǔn)確地表征川渝地區(qū)鄉(xiāng)村道路，建立道路尺寸為20 m×3.5 m×0.22 m，大地尺寸為20 m×10 m×10 m。Wei等[17]等通過有限元分析得知，可控震源平板捕獲的大地約為一個(gè)半徑為1.8 m的半球，因此建立的大地有限元模型能夠包含被道路捕獲的大地。所建立的可控震源道路激振有限元模型如圖4所示。

圖4 可控震源道路激振有限元模型Fig.4 Finite element model of vibroseis road excitation

為了準(zhǔn)確研究可控震源在川渝地區(qū)不同鄉(xiāng)村道路進(jìn)行勘探作業(yè)時(shí)激發(fā)信號(hào)質(zhì)量和激振強(qiáng)度的變化情況，分別建立了可控震源在碎石土路、瀝青道路和無缺陷水泥道路激振的有限元模型，如圖5所示。

圖5 可控震源在不同道路激振的有限元模型Fig.5 Finite element model of vibroseis excitation on different roads

通過實(shí)地調(diào)研并結(jié)合川渝地區(qū)鄉(xiāng)村道路的特點(diǎn)發(fā)現(xiàn)，川渝地區(qū)鄉(xiāng)村道路主要是水泥道路，并且部分水泥道路存在孔洞、裂縫等缺陷。因此，為了研究這些缺陷對(duì)激振效果的影響，建立了方形孔洞、圓形孔洞、軸向裂縫、鉛垂裂縫四種缺陷水泥道路激振有限元模型，將各缺陷置于平板正下方，如圖6所示。水泥道路缺陷的尺寸設(shè)置如表1所示。

圖6 可控震源缺陷水泥道路有限元模型Fig.6 Finite element model of vibroseis excitation on defective cement roads

表1 水泥道路缺陷的尺寸設(shè)置Table 1 Size setting of cement road defects 單位：mm

2.2 材料設(shè)置與網(wǎng)格劃分

振動(dòng)器工作時(shí)，平板、道路和大地的變形均屬于彈性變形，因此將平板、道路和大地的材料設(shè)置為彈性材料。平板材料選擇為鋁合金，道路材料選擇為混凝土，大地材料選擇為硬質(zhì)土和砂巖。相關(guān)材料的參數(shù)如表2所示。

表2 可控震源道路激振模型的材料參數(shù)Table 2 Material parameters of vibroseis road excitation model

平板、道路、大地等立方體構(gòu)件采用六面體網(wǎng)格，平板與道路、道路與大地的接觸部分也采用六面體網(wǎng)格，活塞桿、立柱和底座等異形構(gòu)件采用四面體網(wǎng)格，以在保證計(jì)算精度的同時(shí)減少計(jì)算時(shí)間。模型的網(wǎng)格劃分如圖7所示。

圖7 可控震源道路激振模型網(wǎng)格劃分Fig.7 Grid division of vibroseis road excitation model

2.3 載荷施加

振動(dòng)器的載荷分為2類，一類為重錘和可控震源車的靜載荷，另一類為液壓油的動(dòng)載荷。仿真時(shí)將液壓油的輸出高壓換算為力信號(hào)進(jìn)行加載。載荷加載位置與加載形式如圖8所示。圖中，用2個(gè)空氣彈簧平衡重錘重力，用6個(gè)空氣彈簧將可控震源車整車壓重作用于振動(dòng)器平板，動(dòng)載荷作用于活塞桿凸臺(tái)上下兩個(gè)端面處。液壓油輸出高壓，借助活塞桿凸臺(tái)的端面推動(dòng)重錘上下運(yùn)動(dòng)，其反作用力使得振動(dòng)器平板作反向振動(dòng)，從而使可控震源產(chǎn)生振動(dòng)信號(hào)。在研究不同道路條件下可控震源的激振效果時(shí)，選擇動(dòng)載荷激振信號(hào)為3～120 Hz的掃頻信號(hào)，互作用力信號(hào)的峰值為1.54×105N，時(shí)間長(zhǎng)度為16 s。

圖8 可控震源道路激振模型載荷加載位置與加載形式Fig.8 Loading position and loading form of vibroseis road excitation model

2.4 邊界條件設(shè)置

振動(dòng)器振動(dòng)時(shí)，大地的位移量很小，因此在大地的底面和4個(gè)側(cè)面施加完全固定約束。同時(shí)，對(duì)大地底面和4個(gè)側(cè)面施加無反射邊界條件，即當(dāng)應(yīng)力波傳播到大地底面和4個(gè)側(cè)面時(shí)，應(yīng)力波將被完全吸收而不會(huì)反射回去以致影響仿真結(jié)果。施加無反射邊界條件能夠較為準(zhǔn)確地模擬無窮大的大地。

2.5 模型驗(yàn)證

為了驗(yàn)證仿真模型的準(zhǔn)確性，利用波速理論計(jì)算波速，并與實(shí)測(cè)值[18]和仿真值進(jìn)行對(duì)比。通過縱波波速公式計(jì)算得出的理論波速為2 724.53 m/s。仿真模型中A5和A6點(diǎn)在鉛垂方向的位移曲線如圖9所示。應(yīng)力波在鉛垂方向傳播1 m對(duì)應(yīng)的響應(yīng)時(shí)間為0.34×10-3s，因此可得到波速的仿真值為2944.10m/s，與理論值的相對(duì)誤差為7.46%。波速實(shí)測(cè)值為3 036.58 m/s，仿真值與實(shí)測(cè)值的相對(duì)誤差為3.14%。可見，波速仿真值與理論值和實(shí)測(cè)值的契合度都較高。

圖9 A5、A6點(diǎn)在鉛垂方向的位移曲線Fig.9 Displacement curves ofA5andA6points in the vertical direction

為了避免單一計(jì)算組的偶然性，模擬大地隨著深度而變化的不同的地層構(gòu)成，仿真計(jì)算不同大地彈性模量下的縱波波速，并與計(jì)算值進(jìn)行對(duì)比，如圖10所示。由圖可知，波速的仿真值與理論值基本一致，最大相對(duì)誤差為7.458%，說明了仿真模型的準(zhǔn)確性較高。

圖10 不同大地彈性模量下縱波波速仿真值與計(jì)算值的對(duì)比Fig.10 Comparison between simulated and calculated values of longitudinal wave velocity under different earth elastic modulus

進(jìn)一步地，提取川渝地區(qū)可控震源道路激振時(shí)實(shí)際互作用力，并與仿真值進(jìn)行對(duì)比，如圖11所示。由圖可知，實(shí)測(cè)值與仿真值比較吻合，進(jìn)一步說明了仿真模型的準(zhǔn)確度較高。

圖11 可控震源道路激振時(shí)互作用力仿真值與實(shí)測(cè)值的對(duì)比Fig.11 Comparison between simulated and measured values of interaction force when vibroseis vibrated

3 可控震源道路激振效果評(píng)價(jià)

3.1 脫耦量分析

3.1.1 平板與道路的脫耦量

通過考察平板與道路接觸中心處的脫耦量來分析平板與道路的耦合情況。可控震源在碎石土路激振時(shí)平板與大地的脫耦量較大，為8.732 mm；在無缺陷水泥道路激振時(shí)脫耦量較小，為1.354 mm。碎石土路主要由硬質(zhì)土構(gòu)成，其彈性模量比水泥混凝土小，因此在相同的力激振下，位移更大。

可控震源在缺陷水泥道路激振時(shí)平板與道路的脫耦量如圖12所示。由圖可知：可控震源在缺陷水泥道路激振時(shí)耦合情況較差，脫耦量為1.224～1.638 mm；在圓形孔洞缺陷水泥道路激振時(shí)平板與道路的耦合情況最差?？梢娙毕莸拇嬖跁?huì)在一定程度上影響平板與道路的耦合緊密性。

圖12 可控震源在缺陷水泥道路激振時(shí)平板與道路的脫耦量Fig.12 Decoupling amount between plate and road when vibroseis vibrated on defective cement roads

3.1.2 道路與大地的脫耦量

可控震源在無缺陷水泥道路激振時(shí)道路與大地的耦合情況較好，脫耦量為0.548 mm。在缺陷水泥道路激振時(shí)道路與大地的脫耦量如圖13所示。由圖可知：在缺陷水泥道路激振時(shí)耦合情況較差，脫耦量為0.366～1.105 mm；在圓形孔洞缺陷水泥道路激振時(shí)道路與大地的耦合情況最差?？梢娍煽卣鹪丛卩l(xiāng)村道路激振時(shí)，平板與道路的脫耦量大于道路與大地的脫耦量，水泥道路缺陷的存在會(huì)在一定程度上影響道路與大地的耦合緊密性，其中圓形孔洞道路缺陷的影響尤為突出。

圖13 可控震源在缺陷水泥道路激振時(shí)道路與大地的脫耦量Fig.13 Decoupling amount between road and earth when vibroseis vibrated on defective cement roads

3.2 激振強(qiáng)度分析

可控震源在鄉(xiāng)村道路激振時(shí)的激振強(qiáng)度如表3所示。從傳地能量、地表接觸中心點(diǎn)振幅和互作用力振幅來看，可控震源在無缺陷水泥道路激振時(shí)最小，分別為在碎石土路激振的51.69%、22.56%和81.82%?？煽卣鹪丛诖ㄓ宓貐^(qū)碎石土路激振時(shí)的激振強(qiáng)度最大，其次是在瀝青道路，在無缺陷水泥道路激振時(shí)的激振強(qiáng)度最小，因此在無缺陷水泥道路激振不利于深層勘探。

表3 可控震源在鄉(xiāng)村道路激振時(shí)的激振強(qiáng)度Table 3 Excitation intensity when vibroseis vibrated on rural roads

可控震源在缺陷水泥道路激振時(shí)的激振強(qiáng)度如表4所示。由表可知：相比無缺陷水泥道路，可控震源在缺陷水泥道路激振時(shí)的激振強(qiáng)度較?。粡膫鞯啬芰?、地表接觸中心點(diǎn)振幅和互作用力振幅來看，可控震源在圓形孔洞缺陷水泥道路激振分別為在無缺陷水泥道路激振的45.06%、94.43%和78.84%，傳地能量的削減程度最大，可見水泥道路缺陷的存在對(duì)激振強(qiáng)度的影響較大。

表4 可控震源在缺陷水泥道路激振時(shí)的激振強(qiáng)度Table 4 Excitation intensity when vibroseis vibrated on defective cement roads

3.3 信號(hào)畸變分析

可控震源在鄉(xiāng)村道路激振時(shí)互作用力失真度如圖14所示。由圖可知：在碎石土路激振時(shí)互作用力失真度較小，其次是在瀝青道路，在無缺陷水泥道路最大，為26.79%。因此，可控震源在無缺陷水泥道路激振時(shí)可能會(huì)造成激發(fā)信號(hào)質(zhì)量不高，畸變大?，F(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的要求是可控震源輸出力誤差在40%以內(nèi)，因此BV500型可控震源在川渝地區(qū)鄉(xiāng)村道路上激振時(shí)可以滿足要求。

圖14 可控震源在鄉(xiāng)村道路激振時(shí)的互作用力失真度Fig.14 Distortion of interaction force when vibroseis vibrated on rural roads

可控震源在缺陷水泥道路激振時(shí)的互作用力失真度如圖15所示。由圖可知：可控震源在缺陷水泥道路激振時(shí)的互作用力失真度都較大，其中在軸向裂縫缺陷水泥道路激振時(shí)失真度最大，為45.67%?？梢娝嗟缆啡毕莸拇嬖趯?duì)可控震源激發(fā)信號(hào)質(zhì)量的影響較大。

圖15 可控震源在缺陷水泥道路激振時(shí)的互作用力失真度Fig.15 Distortion of interaction force when vibroseis vibrated on defective cement roads

3.4 激振效果總體分析

相比碎石土路，可控震源在水泥道路激振時(shí)脫耦量、激振強(qiáng)度較小，激發(fā)信號(hào)畸變較大；在圓形孔洞缺陷水泥道路上激振時(shí)平板與道路的脫耦情況最差，傳地能量和互作用力振幅最小，激發(fā)信號(hào)畸變較大；在軸向裂縫缺陷水泥道路上激振時(shí)地表接觸中心點(diǎn)振幅最小，激發(fā)信號(hào)畸變最大。

綜合來看：可控震源在碎石土路的激振效果較好，其次是在瀝青道路、水泥道路，在缺陷水泥道路激振效果最差?？梢娝嗟缆啡毕莸拇嬖趯?duì)可控震源激振效果有較大影響，可控震源在進(jìn)行勘探作業(yè)時(shí)應(yīng)盡可能避開道路缺陷。

4 可控震源道路激振能量耗散分析

針對(duì)川渝地區(qū)可控震源道路激振存在的激發(fā)信號(hào)畸變較大、激振強(qiáng)度較小的問題，須進(jìn)行原因分析并予以解決。川渝地區(qū)鄉(xiāng)村道路主要是水泥道路和碎石土路，因此分析可控震源在水泥道路和碎石土路激振時(shí)的能量耗散情況，從而找出能量耗散最嚴(yán)重的部件，著重對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)。

能量耗散分為結(jié)構(gòu)能量耗散和接觸阻尼能量耗散兩類，如圖16所示。

圖16 可控震源道路激振能量耗散分類Fig.16 Classification of road excitation energy dissipation of vibroseis

4.1 結(jié)構(gòu)能量耗散分析

借助建筑基礎(chǔ)振動(dòng)的計(jì)算公式，得到阻尼系數(shù)c的計(jì)算公式為[19]：

式中：r0為平板等效半徑；G為平板剪切模量；ρ為平板密度；ac為校正系數(shù)，與圓頻率ω和泊松比μ有關(guān)，ac接近于0.85。

結(jié)構(gòu)能量耗散主要由振動(dòng)系統(tǒng)的黏性阻尼導(dǎo)致。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)耗散能量Esd為[20]：

式中：?為系統(tǒng)質(zhì)點(diǎn)相對(duì)于地面的速度。

通過式(1)和式(2)可以計(jì)算出1個(gè)周期內(nèi)各部件的結(jié)構(gòu)耗散能量。

4.2 接觸阻尼能量耗散分析

振動(dòng)時(shí)存在平板與道路、道路與大地的接觸阻尼。提取1個(gè)激振周期內(nèi)各接觸面的互作用力-法向位移曲線，由曲線圍成的封閉區(qū)域的面積即為接觸面的接觸阻尼所耗散的能量[21]。可控震源在無缺陷水泥道路和碎石土路激振時(shí)各接觸面的互作用力-法向位移曲線如圖17所示。

4.3 能量耗散總體分析

通過結(jié)構(gòu)能量耗散和接觸阻尼能量耗散的分析，可以算得1個(gè)激振周期內(nèi)不同耗散位置的耗散能量，如表5所示。

表5 1個(gè)激振周期內(nèi)不同耗散位置的耗散能量Table 5 Dissipated energy at different dissipation positions in one excitation period

可見，平板的結(jié)構(gòu)耗散能量較大，約占系統(tǒng)總耗散能量的90%。平板阻尼系數(shù)與平板彈性模量、平板質(zhì)量、平板面積相關(guān)，因此可以通過改變平板彈性模量、平板質(zhì)量和平板面積來減少平板結(jié)構(gòu)能量耗散?？煽卣鹪丛诖ㄓ宓貐^(qū)無缺陷水泥道路激振時(shí)，下傳到大地的能量減少，是水泥道路的結(jié)構(gòu)能量耗散和平板與水泥道路、水泥道路與大地的接觸阻尼能量耗散所致。

4.4 提升可控震源道路激振效果的措施

提升可控震源道路激振效果的措施是在振動(dòng)器平板下方固連一層10 mm厚的橡膠墊，如圖18所示，以改善水泥道路與大地的接觸情況，減少接觸阻尼能量耗散。施加橡膠墊前后可控震源在無缺陷水泥道路激振時(shí)的激振強(qiáng)度和互作用力失真度分別如表6和圖19所示。

圖18 振動(dòng)器平板下方固連10 mm厚的橡膠墊Fig.18 10 mm thick rubber pad fixed under the vibrator plate

表6 施加橡膠墊前后可控震源在無缺陷水泥道路激振時(shí)的激振強(qiáng)度Table 6 Excitation intensity when vibroseis vibrated on non-defective cement road before and after applying rubber pad

圖19 施加橡膠墊前后可控震源在無缺陷水泥道路激振時(shí)的互作用力失真度Fig.19 Distortion of interaction force when vibroseis vibrated on non-defective cement road before and after applying rubber pad

施加橡膠墊后，平板與無缺陷水泥道路的脫耦量由1.656 mm減小到1.141 mm，減小了31.10%；傳地能量減弱1.65%，地表接觸中心點(diǎn)振幅下降了1.19%，互作用力振幅下降了4.76%；互作用力失真度減小了20.57%。可見激發(fā)信號(hào)質(zhì)量變好，可控震源道路激振效果得到提升。

5 結(jié) 論

1）結(jié)合川渝地區(qū)鄉(xiāng)村道路的特征和可控震源的激振特點(diǎn)，構(gòu)建了可控震源道路激振效果評(píng)價(jià)體系，可以較為全面地對(duì)川渝地區(qū)可控震源道路激振效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。

2）開展了可控震源鄉(xiāng)村道路激振效果評(píng)價(jià)分析。相比碎石土路，可控震源在無缺陷水泥道路激振時(shí)傳地能量減弱48.31%，地表接觸中心點(diǎn)振幅下降77.44%，互作用力振幅下降18.18%，信號(hào)畸變?cè)龃?4.69%，激振效果較差；平板與無缺陷水泥道路的耦合效果較好，現(xiàn)役BV500型可控震源適合于在川渝地區(qū)無缺陷水泥道路上進(jìn)行勘探作業(yè)。

3）構(gòu)建了可控震源缺陷水泥道路激振模型，開展了可控震源在缺陷水泥道路和無缺陷水泥道路激振效果的對(duì)比。結(jié)果表明，道路缺陷嚴(yán)重削弱了可控震源地震波的激發(fā)，其中圓形孔洞道路缺陷的影響尤為突出，傳地能量減弱54.94%，地表接觸中心點(diǎn)振幅下降5.57%，互作用力振幅下降21.16%，信號(hào)畸變?cè)龃?6.17%?？煽卣鹪催M(jìn)行勘探作業(yè)時(shí)，應(yīng)盡可能避開道路缺陷。

4）可控震源在川渝地區(qū)鄉(xiāng)村水泥道路激振時(shí)存在能量耗散，這主要由水泥道路的結(jié)構(gòu)能量耗散和平板與水泥道路、水泥道路與大地的接觸阻尼能量耗散所致。通過在振動(dòng)器平板下方固連一層10 mm厚的橡膠墊，可以改善水泥道路與大地的接觸情況，減小接觸阻尼能量耗散，提升可控震源道路激振效果。