面波勘探技術(shù)分析

《面波勘探技術(shù)分析》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。

1、面波勘探技術(shù)分析摘要：面波勘探是近年起來(lái)的一種新的淺層地球物理勘探，具有簡(jiǎn)便、快速、分辨率高、成果直觀、適用場(chǎng)地小等優(yōu)點(diǎn)，已在許多領(lǐng)域得到，并取得了良好的應(yīng)用效果。文章介紹了面波勘探技術(shù)的發(fā)展概況、探測(cè)原理、主要特點(diǎn)及其野外測(cè)試方法，對(duì)其應(yīng)用范圍及存在的作了說(shuō)明，并給出一個(gè)應(yīng)用實(shí)例。主題詞：面波勘探瞬態(tài)法一、概述面波勘探，也稱(chēng)彈性波頻率測(cè)深，是國(guó)內(nèi)外近幾年發(fā)展起來(lái)的一種新的淺層地震勘探方法。面波分為瑞利波（R波）和拉夫波（L波），而R波在振動(dòng)波組中能量最強(qiáng)、振幅最大、頻率最低，容易識(shí)別也易于測(cè)量，所以面波勘探一般是指瑞利面

2、波勘探。8人們根據(jù)激振震源的不同，又把面波勘探分為①穩(wěn)態(tài)法、②瞬態(tài)法、③無(wú)源法。它們的測(cè)試原理是相同的，只是產(chǎn)生面波的震源不同罷了。二、面波勘探技術(shù)面波是一種特殊的地震波，它與地震勘探中常用的縱波（P波）和橫波（S波）不同，它是一種地滾波。在各向均勻半無(wú)限空間彈性介質(zhì)表面上，當(dāng)一個(gè)圓形基礎(chǔ)上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，由它產(chǎn)生的彈性波入射能量的分配率已由Miller（1955年）出來(lái)，即P波占7%、S波占26%、R波占67%，亦就是說(shuō)，R波的能量占全部激振能量的2/3，因此利用R波作為勘探方法，其信噪比會(huì)大大提高。綜合分析表明R波具有如下特

3、點(diǎn)：⑴在地震波形記錄中振幅和波組周期最大，頻率最小，能量最強(qiáng)；⑵在不均勻介質(zhì)中R波相速度（VR）具有頻散特性，此點(diǎn)是面波勘探的理論基礎(chǔ)；8⑶由P波初至到R波初至之間的1/3處為S波組初至，且VR與VS具有很好的相關(guān)性，其相關(guān)式為：VR=VS·（0.87+1.12μ）/（1+μ）；式中：μ為泊松比；此關(guān)系奠定了R波在測(cè)定巖土體物理力學(xué)參數(shù)中的應(yīng)用；⑷R波在多道接受中具有很好的直線(xiàn)性，即一致的波震同相軸；⑸質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡為逆轉(zhuǎn)橢圓，且在垂直平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)；⑹R波是沿地表傳播的，且其能量主要集中在距地表一個(gè)波長(zhǎng)（λR）尺度范

4、圍內(nèi)。依據(jù)上述特性，通過(guò)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)性質(zhì)并計(jì)算相應(yīng)地層的動(dòng)力學(xué)特征參數(shù)，達(dá)到巖土工程勘察之目的。三、野外工作方法8應(yīng)用瞬態(tài)法進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)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(lái)，并求得相應(yīng)的VR值，進(jìn)而繪制面波頻散曲線(xiàn)。當(dāng)選取兩道檢波數(shù)據(jù)進(jìn)行反演處理時(shí)，應(yīng)使兩檢波器接

5、收到的信號(hào)具有足夠的相位差，其間距△x應(yīng)滿(mǎn)足（λR/3）～λR，即在一個(gè)波長(zhǎng)內(nèi)采樣點(diǎn)數(shù)要小于在間距△x內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)的3倍，而大于在間距△x內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)的1倍，該采集濾波原則對(duì)于不同的勘探深度及儀器分辨率和場(chǎng)地地層特性可作適當(dāng)調(diào)整。當(dāng)采用多道檢波數(shù)據(jù)進(jìn)行反演處理時(shí)，雖然不受道間距公式的約束，但野外數(shù)據(jù)采集時(shí)也應(yīng)考慮勘探深度和場(chǎng)地條件的。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)探測(cè)較淺部的地層介質(zhì)特性時(shí)，易采用小的△x值并用小錘作震源以產(chǎn)生較強(qiáng)的高頻信號(hào)，即可獲得較好的結(jié)果；當(dāng)探測(cè)較深部的地層介質(zhì)特性時(shí)，易采用較大的△x值，并用重錘沖擊地面，以產(chǎn)生較低頻

6、率的信號(hào)，使其能反映地下更深處的介質(zhì)信息，達(dá)到巖土工程勘察之目的。8震源點(diǎn)的偏移距從理論上講越大越好，且易采用兩端對(duì)稱(chēng)激發(fā)，有利于R波的對(duì)比、分辨和識(shí)別，但偏移距增大就要求震源能量加大和儀器性能的改善。一般來(lái)說(shuō)，偏移距應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果選取。就目前的儀器設(shè)備條件和反演技術(shù)水平，選用偏移距20～40m即可獲得較好的測(cè)試結(jié)果。由多道檢波數(shù)據(jù)反演處理后可得一條頻散曲線(xiàn)，一般把它作為接收段中點(diǎn)的解釋結(jié)果。實(shí)際上該曲線(xiàn)所反映的地層特性為接收段內(nèi)地層性質(zhì)的平均結(jié)果，故當(dāng)探測(cè)場(chǎng)地地下介質(zhì)水平方向變化較大時(shí)，只要能滿(mǎn)足勘探深度的要求，盡量使反

7、演所用的接收段減小，以使解釋結(jié)果更具客觀實(shí)際。四、工程某建筑物由主壩和副壩兩部分組成，其中主壩擬選壩型為混凝土閘壩，最大壩高39.93m，壩長(zhǎng)358.5m；副壩布置在河左岸Ⅰ級(jí)階地，擬建壩型為土石壩，壩高5m左右，壩長(zhǎng)約1.5km。8測(cè)區(qū)地層巖性由上至下依次為：①覆蓋層由全新統(tǒng)風(fēng)積砂壤土、粉細(xì)紗和全新統(tǒng)沖洪積砂卵礫石組成；②下伏基巖由棕紅色、紫紅色砂質(zhì)粘土巖組成，局部夾有礫巖。為探測(cè)覆蓋層厚度并進(jìn)行地層劃分，采用瞬態(tài)面波進(jìn)行勘探。實(shí)測(cè)使用美國(guó)R24工程地震儀和4Hz低頻檢波器。室內(nèi)數(shù)據(jù)處理使用SFKSWS軟件，其流程為：輸

8、入面波記錄文件→顯示和檢查實(shí)測(cè)曲線(xiàn)數(shù)據(jù)→圈定面波數(shù)據(jù)窗口→在F—K域搜索確定基階面波頻譜峰脊并拾取頻散數(shù)據(jù)→按搜索確定的基階面波頻譜峰脊圈定出基階面波頻譜范圍→生成面波頻散曲線(xiàn)→地質(zhì)分層（人工或自動(dòng)）→繪制反演擬合曲線(xiàn)→打印輸出結(jié)果。R波在非均勻介質(zhì)中傳播具有頻散特性，所以不同頻率（波長(zhǎng)）的R波具有不同