淺談面波勘探在工程勘察中的應(yīng)用

《淺談面波勘探在工程勘察中的應(yīng)用》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。

1、淺談面波勘探在工程勘察中的應(yīng)用【摘要】瞬態(tài)面波法是近十多年來發(fā)展起來的i種新的淺層地震勘探方法，具有簡便、快速、分辨率高、成果直觀、適用場地小等優(yōu)點(diǎn)，在許多領(lǐng)域得到應(yīng)用，并取得了良好的應(yīng)用效果。本文以黃泥河防洪工程勘察為例，介紹瞬態(tài)面波法在城市防洪勘察中的實(shí)際應(yīng)用效果?！娟P(guān)鍵詞】面波；面波勘探；頻散曲線；瞬態(tài)面波法；面波速度1引言面波勘探，也稱彈性波頻率測(cè)深，是國內(nèi)外近十多年發(fā)展起來的一種新的淺層地震勘探方法。通過多年的實(shí)踐和研究，面波勘探在工程勘察中的應(yīng)用大致分為以下幾個(gè)方面：1.1查明工程區(qū)

2、地下介質(zhì)速度結(jié)構(gòu)并進(jìn)行地層劃分；1.2對(duì)巖土體的物理力學(xué)參數(shù)進(jìn)行原位測(cè)試；1.3工業(yè)與民用建筑的地基基礎(chǔ)勘察；1.4地下空洞、巖溶、古墓及廢棄礦井的埋深、范圍等探測(cè)；1.5公路、機(jī)場跑道質(zhì)量的無損檢測(cè)；1.6江河、水庫大壩（堤）屮軟弱夾層的探測(cè)和加固效果評(píng)價(jià)等；2勘探原理面波（主要指瑞雷面波）是在彈性分界面處山于波的干涉而產(chǎn)生，并口沿界面?zhèn)鞑?，波?dòng)現(xiàn)象集中在界面附近的一種彈性波，其具有以下幾種主要特性:2.1面波在自由表面附近傳播時(shí)，質(zhì)點(diǎn)在波傳播方向的垂直平面內(nèi)振動(dòng)，振幅隨深度呈指數(shù)函數(shù)急劇衰減

3、，質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)軌跡以波傳播的方向或反方向的橢圓軌道運(yùn)動(dòng)。2.2面波的水平和垂直振幅從彈性介質(zhì)的表面向內(nèi)部呈指數(shù)減小，人部分能量損失在二分Z—波長的深度范圍內(nèi)，這說明面波某一波長的波速主要與深度小于二分之一波長的地層物性有關(guān)。2.3在多層介質(zhì)中，面波具有明顯的頻散特性。面波沿地面表層傳播,影響表層的深度約為一個(gè)波長，因此同一波長面波的傳播特性反映了地質(zhì)條件在水平方向的變化情況，不同波長的面波的傳播特性反映著不同深度的地質(zhì)情況。依據(jù)上述特性，通過測(cè)定不同頻率的面波速度VR,即可了解地下地質(zhì)構(gòu)造的有關(guān)性

4、質(zhì)，達(dá)到工程勘察之冃的。3野外工作方法一般采用多道檢波器接收，以利于面波的對(duì)比和分析。當(dāng)錘子或落重在地表產(chǎn)生一瞬態(tài)激振力時(shí)，就可以產(chǎn)生一個(gè)寬頻帶的R波，這些不同頻率的R波相互迭加，以脈沖信號(hào)的形式向外傳播。當(dāng)多道低頻檢波器接收到脈沖形振動(dòng)信號(hào)后，經(jīng)數(shù)據(jù)采集，頻譜分析后，把各個(gè)頻率的R波分離出來，并求得相應(yīng)的VR值，進(jìn)而繪制面波頻散曲線。。儀器參數(shù)設(shè)置：道數(shù)根據(jù)實(shí)際情況確定用12道或24道；采樣率：常采用0?25或0.50ms；道間距：l-3ni；采樣長度：常采用1024、2048；偏移距：2-1

5、0m；4工程實(shí)例工作地區(qū)為黃泥河兩岸，巖性由第四系全新統(tǒng)沖洪積堆積的人工填土、壤土、卵礫石含粘性土及玄武巖組成。數(shù)據(jù)采集使用SE2404EE綜合工程測(cè)震儀，錘擊激發(fā)；12道采集；道間距為lm；偏移距3、5、7m；采樣率0.50ms；采樣長度1024。面波資料的處理，主要是應(yīng)用GeoRwa4.0面波處理軟件，具體流程為：1?將野外采集數(shù)據(jù)調(diào)入計(jì)算機(jī)；2?對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理（濾波）；3?根據(jù)瑞利波的傳播特征及其在時(shí)-空域波形特征選取瑞利波窗口；4?對(duì)所選波段進(jìn)行二維傅里葉變換，得到頻率波數(shù)譜；5?通過

6、轉(zhuǎn)換得到頻散曲線；6?利用頻散曲線的特征值點(diǎn)（曲線拐點(diǎn)處）進(jìn)行速度層劃分。據(jù)此結(jié)合地質(zhì)資料（鉆孔、探坑）確定各巖性名稱及巖土層的劃分。黃泥河防洪工程MB13與Z13孔地質(zhì)剖面資料對(duì)比由上圖MB13與Z13孔地質(zhì)剖面資料對(duì)比分析得出，面波頻散曲線在2.94m深度處的拐點(diǎn)對(duì)應(yīng)Z13鉆孔揭露3.00m深度處人工填土和下部卵礫石含粘性土的層面界線；面波頻散曲線5.96m深度處的拐點(diǎn)對(duì)應(yīng)Z13鉆孔揭露6.10m處卵礫石含粘性土與基巖（玄武巖）層面界線。同樣通過MB4與Z4孔地質(zhì)剖面資料對(duì)比分析得出，面波頻

7、散曲線在1.51m深度處的拐點(diǎn)對(duì)應(yīng)Z4鉆孔揭露1.70m深度處壤土和下部卵礫石含粘性上的層面分界線；頻散曲線3.20m深度處的拐點(diǎn)對(duì)應(yīng)Z4鉆孔揭露基巖埋深3.30mo從以上兩處面波層面劃分與鉆孔揭露地質(zhì)剖面對(duì)比不難看出，此次面波勘探的資料與鉆孔揭露地層巖性一致性接近95%,由此我們可以得出該測(cè)區(qū)內(nèi)相對(duì)應(yīng)的地層面波速度：人工填土（或壤土）的面波速度為80-240m/s；卵礫石含粘性土的面波速度為154-320ni/s；玄武巖面波速度為334-1032m/so據(jù)此我們可以對(duì)整個(gè)測(cè)區(qū)內(nèi)的其他面波勘探點(diǎn)

8、的地層劃分找到切合實(shí)際的速度依據(jù)，準(zhǔn)確的劃分地層，從而提高整個(gè)工程的勘探精度，為水工設(shè)計(jì)人員提供詳實(shí)的地層分布情況。4結(jié)束語通過上述水利工程勘察項(xiàng)冃實(shí)例和總結(jié)近幾年的工作實(shí)踐，可以得出如下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)。4.1瞬態(tài)面波法在淺層地震勘探中具有非常高的分辨率，鉆孔對(duì)比準(zhǔn)確率在90%以上；所以在一些鉆機(jī)或大型機(jī)械設(shè)備（鉤機(jī)）等無法到達(dá)的工作區(qū)，可以得到非常好的應(yīng)用。4.2在野外數(shù)據(jù)采集過程時(shí)，應(yīng)采用不同的偏移距分多次采集同一測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，這樣在數(shù)據(jù)處理時(shí)可以選取瑞利波最好的記錄做資料處理分析。4.3野外數(shù)據(jù)采