百科名片
互调失真
英文名称：intermodulation distortion 互调失真（intermodulation distortion，简称IMD）系指由放大器所引入的一种输入信号的和及差的失真。例如，在给放大器输入频率为1kHz和5kHz的混合信号后，便会产生6kHz（1kHz和5kHz之和）及4kHz（1kHz和5kHz之差）的互调失真成份。
目录
展开
编辑本段互调失真定义
IMD也是一种测量非线性失真的方式。互调失真是来自于两个频率F1与F2，在F1+F2与F1-F2（取绝对值）之间所产生的谐波，这些谐波彼此之间又能继续组合出和、差、乘积。举例来说，14kHz与15kHz的谐波失真就包括了1kHz与29kHz，而通过其中的1kHz，又能与14kHz组合出13kHz，依此类推。测量这些位置的谐波大小，就是互调失真。测试时是发出19kHz 与20kHz两个频率的声音，所以图形上在19k与20k的位置会有峰波，我们可以借此观察在19k左边的图形是否有过多的谐波产生出来。这个值越小，则播放器越好。
编辑本段互调失真解析
顾名思义，互调失真（Intermodulation Distortion）是指由于讯号互相调制所引起的失真，调制一词本来是指一种在通讯技术中，用以提高讯号传送效率的技术。由于含有声音、图像，文字等的原始讯号“加进”高频讯号里面，然后同志将这个合成讯号发送出去。这种将高低频相“加”的过程和方式称为调制技术，所合成的讯号称为调制讯号。调制讯号除保留高频讯号的主要特征外，还包含有低频讯号的所有信息。产生互调失真的过程实质上也是一种调制过程，由于一个电子线路或一台放大器不可能做到完全理想的线性度，当不同频率的讯号同时进入放大器被放大时，在非线性作用下，每个不同频率的讯号就会自动相加和相减，产生出两个在原讯号中没有的额外讯号，原讯号如有三个不同频率，额外讯号便会有6个，当原讯号为N个时，输出讯号便会有N（N-1）个。可以想像的是，当输入讯号是复杂的多频率讯号，例如管弦乐时，由互调失真所产生的额外讯号数量是多么的惊人！
编辑本段互调失真与谐波失真
由于互调失真讯号全部都是音乐频率的和兴差讯号，和自然声音完全同，所以人耳对此是相敏感的，不幸的是，在许多放大器中，互调失真往往大于谐波失真，部份原因是因为谐波失真一般比较容易对付。
虽然互调失真和谐波失真同样是由放大器的非线性引起，两者在数学观点上看同样是在正浞导号中加入一些额外的频率成份，但它们实际上是不尽相同的，简单的说，谐波失真是对原讯号波形的扭曲，即使是单一频率讯号通过放大线路也会产生这种现象，而互调失真却是不同频率之间的
互相干扰和影响，测量互调失真远比测量谐波失真复杂，而且至今尚未有统一的标准。
编辑本段通信系统中无源互调失真的测量
在现代通信系统中，当多个频率的载波信号通过一些无源器件时，都会产生互调失真。无源器件如天线、电缆、滤波器等，由于其机械连接的不可靠，使用具有磁滞特性的材料，污损的接触面等原因，不同频率的信号在不材料连接处非线性混频，产生不同幅度的互调产物，而这些互调失真信号又表现为通信频带中的干扰信号，使系统的信噪比下降，严重影响通信系统的容量和质量。实际上，在我们平时的设计和测量中，一般对有源互调寄予比较多的关注，如由放大器、混频器等产生的互调失真，而有源互调的测量，由于互调失真与载波的相对幅度差较小，故测量易于实现。随着通信系统的发展和系统质量的提高,无源互调的测量与分析将会日益
受到重视。
编辑本段测量的建立
当测量功率合成器的互调失真时，可使用如下图的传统测量方法：
采用Anritsu公司的68347信号源输出的高功率连续波信号分别输入到功率合成器的两个端口。每一载波的频率在测量需要的带宽内合适设定，功率合成器有两种作用：即为被测器件，又将两路信号合成为一路信号。功率合成器产生的互调信号传输到双工器端口，接收带宽内的互调信号用频谱分析仪测量。
编辑本段测量
现代无源互调分析仪，可输出预先组合的双频信号。互调仪具有两个射频端口，端口一可输出两个高功率电平的双频信号，经过被测器件后进入分析仪的端口二，端口一的反射信号同时也进入分析仪的接收机。分析仪可在传输模式和反射模式两种状态下工作，分别测量被测件的传输互调失真和反射互调失真。
编辑本段测量
实际上，对被测件而言，不同因素产生的互调失真都为矢量信号，它们相对的相位关系将决定被测件在特定状态下的互调失真的总幅度。在传输测量中，不同的互调产物在到达端口二时均同相，而在反射测量中，到达端口一的互调失真为端口一的总响应和端口二上互调源的相移响应。因此，反射互调失真为频率和被测件电长度的函数。
编辑本段互调
使用互调仪测量上述功率合成器的互调响应。
互调仪的端口一接功率合成器的被测输入口，这样可以测量功率合成器的A1、A2 和B端口的互调失真。互调仪的传输模式测量端口B的前向互调失真，反射模式测量端口A1的互调失真。如图示，如果端口A1作为驱动端口，端口A2应接低互调失真负载，以理想地测试功率合成器的互调失真。通过换接端口A1、A2，功率合成器每一输入端口的互调均可被测量。
把上面两种方法作一比较：功率合成器连接处和端口B承载两个连续波功率，测量的互调失真为这两个因素的总的互调失真。如果每一端口的入射信号均为非调制信号，这种方法准确测量了功率合成器的真正互调性能，但是受到频谱分析仪的固有互调失真的限制。如果功率合成器在输出、输入端口均为调制信号，提供的测量结果更有实际意义。
编辑本段测量方法
测量两端口器件的前向无源互调失真时，可采用直接的连接方法：被测件的输入端口接分析仪的端口一，输出端口接分析仪的端口二。这种方法的测量误差随频率和连接端口二与被测件的电缆长度的变化而变化。而且，由于互调仪的端口一和端口二仅在测量的发射和接收带宽内实现阻抗匹配，故在分析仪输出载波信号的谐波频率范围内，将产生大的驻波，这样，即使被测件在高功率载波的基波和谐波频率范围内具有良好的阻抗匹配特性，这种测量方法的建立仍产生出不同的互调电平。
首先，使用的定向耦合器必须要有足够低的固有互调特性，其耦合度介于10~30dB之间，过大的耦合值使得被测的互调信号淹没在分析仪端口二的噪声底带之中，过小的耦合度将增加测量误差。定向耦合器如此连接，以便双频载波和产生的互调均可传输到耦合端口，耦合器的传输臂接低互调失真终端负载。耦合器的反向耦合端口匹配一标准五十欧姆终端负载。测量前，首先直接连接定向耦合器（好的电缆和适配器）到分析仪的两端口做残余互调的检查。这种测量建立提供了宽带的阻抗匹配，有效地降低了载波的谐波频率范围内的驻波，稳定的测试条件得到更有意义的测量结果。
编辑本段测量方法
高互调电平的无源互调失真测量：一般地，无源互调失真分析仪系统都有一线性工作区，如为-75~-125dBm,如果接受机的IM电平大于-75dBm,接收机的测量误差将增大。对于测量前向互调电平，可采用如图三的测试方法。定向耦合器的这种连接方法使得双载波和产生的互调信号都流向耦合端口，耦合器的传输臂的端口可接低互调失真负载。
同样的方法可适用于反向互调的测量：
定向耦合器的正向和反向耦合端口均接标准五十欧姆负载，传输臂接被测件，在被测件的输出端接一低互调失真负载，这使得传输到端口一的互调信号最终在端口二得到测量。
在上述两种建立中，定向耦合器的耦合端口都接一固定衰减器，衰减器的值决定于期望的互调电平，衰减器的作用是进一步减小互调电平使其低于单独使用定向耦合器时的电平值。在这两种方法中，测量系统的建立都要避免产生有效的残余互调电平。在测量时，衰减器的衰减值可由小到大变化，以使被测的互调电平衰减后达到互调仪接收机的线性工作区。测量结果要考虑衰减器的衰减值和定向耦合器的耦合值。
编辑本段小结
现阶段无源互调失真的测量，理论和方法都还处于初步阶段，有些测量方法也不够成熟。随着射频技术的发展，这一参数的测量将会愈加受到重视，测量设备也会更为完善，测量准确度也将大大提高。
编辑本段晶体管声的元凶“瞬态互调失真”
瞬态互调失真（Transient Intermodulation Distortion），亦称TIM 失真。TIM测量方法则迟至70年代才公开发表。记得1981年音响界人士云集北京人民艺术剧院，专门讨论它。由于瞬态互调失真与负反馈密切相关，所以在讨论瞬态互调失真时就需要先从负反馈说起。
编辑本段负反馈
（Negative Feedback）是一种广泛应用于各类工程技术领域，简单而实用的控制技术，负反馈本来是属于控制技术中的闭环控制（Close Loop Control）系统的一个环节，但因为应用广泛，所以常常被用作闭环控制的代名词。负反馈实际上是一种普遍存在于人们日常生活中的自然规律，举例来说，当我们驾驶汽车的时候，如果发现汽车偏离得驶路线，我们就会向相反方向扭动方向盘，使汽车驶回正确路线。在这里我们的眼睛就是充当负反馈通道的作用，负责把输出值（汽车得驶方向）回馈给挖掘器（大脑），然后控制器将输出值和设定值（正确方向）互相比较（相减），然后根据比较后的误差，发出修正讯号（扭方向盘）去纠正。由此可见，负反馈的作用是将输出值倒相（变为负数），随后将之回馈至输入端，和设定值相减，得出误差讯号，然后控制器就会根据误差大小作出修正。
编辑本段失真
在电子放大线路中，由于零件的非线性、对称性、温度的变化，噪音的干扰以及其他种种原因，使信号在被放大的同时，无可避免地被加入各种各样的失真，而负反馈则能有效地降低这些失真。举一个简单的例子来
说，如放大器在放大一个正弦波讯号时，由于零件的非线性、对称性、温度的变化会使输出有明显失真。通过负反馈，将失真的信号与输入信号进行比较减去失真。因为是输出与输入相减，虽然稳定了增益，但是放大量也大幅度减小。如果要使输出讯号被放大到足够的强度，放大器的放大率（增益）便要加大，所幸的是这并非难事，尤其是晶体管机。如果我们将负反馈量加大，使输出讯号降低到和输入讯号电平相同的程度，即完全没有放大，这种放大器线路有一个特殊的名称，叫缓冲放大器（Buffer Amplifier）。虽然讯号没有被放大，但因为放大器一般都是输入阻抗高，输出阻抗低。所以缓冲放大器常被用作阻抗匹配之用。
编辑本段互调失真
既然负反馈能有效地降低失真，但为什么又会引起瞬态互调失真呢？原来问题出在时间上，其中又以晶体管机最为严重。和真空管相比，晶体管有坚固耐用，体积小，重量轻放大率高等优点，其缺点是工作特性不稳定，易受温度等因素影响而产生失真甚至失控。解决办法之一是采用高达50至60dB左右的深度负反馈。反正晶体管的放大率很高，牺牲一些无所谓，由于采用了大深度的负反馈，大幅度减少了失真，所以晶体管机很容易获得高超的技术规格。不过麻烦也就因此而起，为了减少由深度负反馈所引起的高频寄生振荡，晶体管放大器一般要在前置推动级晶体管的基极和集电极之间加入一个小电容，使高频段的相位稍为滞后，称为滞后价或称分补价，可是无论电容如何细小，总需要一定时间来充电，当输入讯号含有速度很高的瞬态脉冲时，小电容来不及充电，也就是说在这一刹那线路是处于没有负反馈状态。由于输入讯号没有和负回输讯号相减，造成讯号过强，这些过强讯号会使放大线路瞬时过载（Overload）。因为晶体管机负反馈量大，讯号过强程度更高，常常达到数十倍甚至数百倍，结果使输出讯号削波（Clipping）。这就是瞬态互调失真，因为在晶体管线路最多出现，所以也被称为“原子粒”声或晶体管声。
顺带一提的是，这种负反馈时间延迟问题在工业控制系统中也常常遇到，称为纯延迟（Dead Time）问题，其起因绝大部份是因为感应器（Sensor）安装位置太远。例如在一个恒温热水器中，温度探测被安装在远离发热顺的位置，结果是当探测器感应到水温足够时，在发热器附近的水温早就已经过热了。这样的控制结果必然是水温在过热和过冷之间大幅摆动，称为控制超调（Overshoot）或系统振荡。纯延迟至今仍然是困扰自动控制技术的一大难题，有关解决方法的论文由五十年代至今少说也有上千篇，但始终找不到一个简单而行之有效的办法。
虽然负反馈出现时间延迟不好对付，但要解决也不是没有办法，我们可以干脆不让它出现，或即使其出现也不至於造成太大的破坏，方法有多种，例如只用小量大环路负反馈，这样即命名出现负反馈时间延迟，输入
讯号也不至于过强。所减少的负反馈量则由只跨越1个放大级的局部负反馈代替，，局部负反馈路径短，时间快，不易诱发瞬态互调失真。真空管工作稳定，不一定要用大深度负反馈抑制失真，况且其失真多数是人耳爱听的偶次谐波失真所以胆机没有一般所谓的“原子粒”声。至于其他用于线路设计上防范瞬态互调失真的方法，因涉及较多枯燥的理论，这里就不一一介绍了。
除了在线路设计上防范瞬态互调失真外，发烧友还可以采取另一项措施去减少瞬态互调失真，那就是尽量利用各种屏蔽和滤波措施去减少各种高频干扰讯号进入放大器，虽然这些讯号有许多是属于人耳听不见的射频干扰，但因为其频率很高，极易诱发瞬态互调失真，令输入级过载，使音乐讯号得不到正常的放大。
编辑本段性能
负反馈方式的设置对功放性能影响很大。一般功放电路负反馈取自输出端。电流放大级产生的失真靠大环路负反馈来改善。这种反馈方式往往使功放在客观上失真度指标是改善了，而主观听感上却不尽人意。末级产生的失真通过负反馈输入前级，再通过前级放大后对其进行补偿与调整，这种补偿与调整必然是滞后的，势必使系统瞬态响应速度降低，易于诱发瞬态互调（TIM）失真，并使高频信号产生失真与相移，在听感上表现为生硬的“晶体管声”。另外，扬声器产生的反电动势和音箱线感应的射频干扰也通过信号产生“污染”，影响了音质的纯正。
为了避免以上缺点，可以采用了前级电压反馈以及用电容将前级与末级隔离。由于这只电容位于信号通道上，为保证音质纯正，选用了金属化聚丙烯电容。这样，末级就变成了无负反馈的0dB后级放大器（纯电流放大器），因此，本级的前级放大取为高增益放大器。许多方法都在实践中，现在还没有一个普遍好用的办法解决“晶体管声”。
多道瞬态面波勘察规范 4 总则 4.1 应用条件 1 勘察对象与周围介质应存在明显物性(速度)差异. 2 勘察目标体尺寸,相对于埋藏深度应具有一定的规模. 3 目标体的物性异常能从干扰背景中清晰分辨出. 4 场地条件满足开展面波勘察的要求. 5 面波勘察方法满足任务的目的要求. 4.2 应用领域 1探查覆盖层厚度，划分松散地层沉积层序； 2 探查基岩埋深和基岩面起伏形态，划分基岩的风化带； 3 探测构造破碎带； 4 探测地下隐埋物体、古墓遗址、洞穴和采空区； 5 探测地下非金属管道； 6 探测滑坡体的滑坡带和滑坡面起伏形态； 7 地基动力测试，地基加固效果检验、评价等。 4.3 应用能力 普遍采用5-K变换法提取瑞雷面波、多道加权平均或直接从5-K域获取的频散曲线作为该排列的中心点处频散曲线，采用阻尼最小二乘法反演横波速度，从而降低了瑞雷波法探测的纵横向分辨率。无法探测小规模和局部异常，难以满足高精度探测的要求。 5 工作设计 5.1 工作任务 5.1.1 应根据主管部门或委托方下达的任务书或有关合同（协议）明确工作任务与技术要求，确定项目负责人，编写设计书。 5.1.2 工作任务书内容应包含以下内容： 1 工程名称、工程地点、工程编号及范围；
2 要求提交的成果资料和期限； 3 工作区的地形、地貌及地质概况； 4 与任务有关的已知地质资料及地形图。 5.2 资料收集与踏勘 5.2.1 现场探勘应包括以下内容：测区地形、地貌、交通及工作条件；核对已收集的地质、物化探及测绘资料； 5.2.2 设计书编写之前应由项目负责人组织收集和分析工区有关资料，包括以下内容： 1 场地的岩土工程勘察资料 2 场地建（构）筑物的平面图等； 3 场地及其临近的干扰震源； 4 有关的地质、钻探、物探及其他技术资料 5.3 方法有效性试验 5.3.1 野外施测之前，必须进行方法的有效性试验工作； 5.3.2 试验工作应根据测区具体的地质条件、地貌单元规定，每种条件下不少于1个试验面波点； 5.3.3 试验点应布置在有代表性的地段上，与生产测线重合，并通过已知地质资料的地段、试验成果作为生产成果的一部分； 5.3.4 试验工作遵循从简单到复杂、试验因素单一变化的原则。5.4 测线与观测系统的选择 5.4.1 应结合探测目的和已知资料，通过试验确定观测系统布置方式、采集参数和激发方式。现场工作应符合下列规定： 1 应视探测对象布置成测线或测网；多道接收时，测线应呈直线布置； 2 应采用向前滚动观测方式，滚动点距应满足横向分辨率要求； 3 测点间距应根据探测任务和现场条件确定，每条测线上不得少于3个测点。
同济大学四平路校区文远楼前防空洞多道瞬态面波探测实验报告 海洋与地球科学学院地球物理系 指导老师：吴健生赵永辉 小组成员：刘佳叶何文俊马驰 2011年6月
目录 1. 目的 2. 原理 3. 仪器介绍 4. 野外实施 5. 数据处理 6. 保证质量措施 7. 问题对策 8. 结论分析 9. 体会展望 10. 参考文献
摘要:利用多道瞬态面波探测方法，测定不同频率的面波速度VR，达到了解同济大学四平路校区黑松林斜坡地下的情况。 关键词:面波探测黑松林斜坡 1.实验目的 通过人工地震资料的采集、处理的方法对同济大学四平路校区黑松林斜坡进行勘察。要求勘探出黑松林斜坡地下的情况。 2. 实验原理 面波分为拉夫波和瑞利波。本实验主要应用的是瑞利波。同一频率的面波的相速度在水平方向上的变化反映出地质条件的横向不均匀性；不同频率的面波的相速度的变化则反映了地下介质在深度方向上的不均匀性。 通过测定不同频率的面波速度VR ，即可达到了解地下地质构造的目的。 3. 仪器介绍 4. 野外实施 4.1 实验区概况 试验区域位于同济大学四平路校区文远楼前，入口朝北，由于无法进入内部，初步估测
该防空洞在平面上呈长方形。实验区上部覆盖种有草皮的土壤层，堪探时土壤较湿润。 4.2 野外布线 此次实验本小组总布线条数为 2条，布线方向为南北向。我们根据实验场地具体情况，在防空洞入口边缘布下了第一条线，在第一条线西侧距离为3米处布下第二条线。在实验过程中，炮点距为1米，检波器间距为1米，检波器每次向北移动距离也为1米。进行人工激发时，我们在每点处各激发两次并采集数据，总共得到数据14组。 4.3 野外操作 1. 排线，布检波器 第一道测线 第二道测线
深圳地铁7号线福赤区间面波勘探技术方案 深圳市工勘岩土集团有限公司 二Ｏ一四年十二月
目录 1、前言 (1) 2、主要勘探目的 (1) 3、执行规范 (1) 4、方法原理 (2) 5、测线布置 (3) 6、瑞利波法现场测试方法 (5) 7、资料处理与解释 (6) 8、提交成果 (8) 9、工期 (8) 10、投入人员及仪器设备 (9)
1、前言 受中国水电四局的委托，我公司拟对深圳地铁7号线福赤盾构区间进行面波（瑞利波）法勘探。本区间自福田河南岸的福临站北端开始，至滨河大道的赤尾站西端结束，里程桩号大致范围为： 左线ZDK20+360.117～ZDK20+845.492； 右线YDK20+347.717～YDK20+844.001。 线路下穿福田河、福临小区、滨河大道等，线路经过区地面环境复杂多变，将会给面波勘探带来诸多不便和影响，有的区段可能难以展开勘探，即使是积极创造条件勉强开展慨叹的区段，也需要投入更多的时间、人力、物力等，并且在诸多不利因素背景下所解算的成果资料的可信度会大打折扣。为了尽可能全面地完成地质任务，编制此方案。2、主要勘探目的 通过面波（瑞利波）勘探，揭示盾构区间隧道穿越区岩土强度的分布，提请盾构施工时提前采取相应措施。 3、执行规范 本次探测执行如下技术规范： 1）《多道瞬态面波勘察技术规程》(JGJ/T143—2004)； 2）《物化探工程测量规范》（DZ/T0153-95）； 3）《城市工程地球物理探测规范》（中华人民共和国行业标准JJ7-2007）； 4）《水利水电工程物探规程》（中华人民共和国水利水电行业标准
SL326-2005）； 5）《工程测量规范》（GB/50026-2007）。 4、方法原理 瑞利波是面波的一种。瑞利波法是利用瑞利波的运动学特征和动力学特征来进行工程质量检测及工程地质勘察的地球物理方法。 在自由界面（如地面）上进行竖向激振时，均会在其表面附近产生各种波长的瑞利波，其二维和三维波动及传播示意图见图1和图2。瑞利波有三个与工程质量检测和地质勘察有关的主要特征： (1)、在分层介质中，瑞利波具有频散特性； 图1 瑞利波的椭圆极化示意图（二维） (2)、瑞利波的波长不同，穿透深度也不同； (3)、瑞利波的传播速度与介质的物理力学性质密切相关。
第20卷第1期物探与化探V ol.20.No.1 1996年2月GEOPHYSICAL&GEOCHEMICAL EXPLORATION Feb., 1996 瞬态面波法的数据采集处理系统及其应用实例 刘云祯王振东 (北京市水电物探研究所，北京100024) (地矿部工勘办，北京100812) 摘要本文介绍我国研制开发的SWS瞬态面波数据采集处理系统的主要技术指标、软件特点与运行环境及工程应用实例，指出多道面波采集系统在发展瞬态面波法方面的关键作用。 关键词瞬态面波法，多道面波采集处理系统。 前言 传统的地震勘探一直利用的是体波，利用天然地震中的面波推断地球内部构造的尝试约始于五十年代，利用人工激发的面波进行地质调查则是近二十几年的事。 面波有天然面波与人工面波之分，由于激振方式不同，致使面波法目前又进一步分为稳态面波法和瞬态面波法。 六十年代，美国人提出面波的半波长解释方法，并将稳态面波法首先用于地基勘察。据报道有四个测点的探测深度曾超过10m，揭开了面波勘探的序幕。在七十年代，我国工程界亦开展了稳态面波测试试验，主要是在基础块上进行，由于当时的技术条件尚不太成熟，还满足不了地基土分层的需要，因此，此类试验研究沉寂了一段时间。较早将稳态面波法形成探测系统用于工程实践的是日本VIC公司，他们经过八年努力，于八十年代初推出GR810佐藤式全自动地下勘查机，并数次来中国表演，由于设备昂贵，我国迄今仅购置二台。八十年代后期，稳态面波法试验研究在我国悄然兴起，地矿部、水利水电部、冶金部、中科院、浙江大学等均先后开展了应用开发研究。进入九十年代，稳态面波法，特别是瞬态面波法，在硬件研制和软件开发两个方面，都相继取得引人注目的进展。本文着重介绍我国自行开发研制的瞬态面波法的一种数据采集处理系统以及这一系统在机场、高速公路和浅层煤田上进行工程地质勘察的实例。 1瞬态面波法概要 试验表明，瑞雷波某一波长的波速，主要与深度小于该波长一半的地层物性有关，这就是用一定波长的瑞雷波速度来表征一定深度地层物性的实验基础。 稳态面波法是通过改变震源的激振频率来得到不同波长的瑞雷波在地层表层的传播速度，其形式与电法的频率测深有某些类似，故初期，在《浅层地震勘探应用技术》一书中，稳态面波法曾被称之为弹性波频率测深。 瞬态面波法不同的是通过锤击、落重乃至炸药震源，产生一定频率范围的瑞雷波，再通过振幅谱分析和相位谱分析，把记录中不同频率的瑞雷波分离出来，从而得到一条Vr-f曲线或Vr-λr曲线。 解释方法多采用半波长法，但进一步研究发现，半波长解释方法有时不够精确，实际应用中需作修正或改进。现已研究出若干种解释方法。推断层厚度的方法目前有一次导数极值点法和拐点法；
多道瞬态面波技术在岩土工程勘察中的应用 发表时间：2018-10-30T17:20:08.923Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第18期作者：赵幸焕 [导读] 首先对于多道瞬态面波技术进行原理分析，该项技术的应用特点是借助激振的效果。 广东和协建设工程检测有限公司广东东莞 523416 摘要：随着关于多道瞬态面波技术研究的更加深入，在岩土工程勘察的工作当中应用更为普遍的就是瑞雷面波。该项技术能够更加全面的做好岩土工程施工前的准备工作，特别是在地质勘测以及掩埋物探测等方面其作用更加的突出。以下内容则是重点关于多道瞬态面波技术的应用原理进行了详细的阐述，并且有效分析了该项技术的应用过程，结合着相关的工作方法与勘探数据处理，在实际应用案例的基础之上进行讨论。 关键词：多道瞬态面波技术岩土工程勘察工作数据讨论 一、多道瞬态面波技术应用原理 首先对于多道瞬态面波技术进行原理分析，该项技术的应用特点是借助激振的效果，使得固定范围内会有小频率的瑞雷波面，通过多重激振的作用，会形成越来越多的瑞雷波面形成叠加，随后在面波传播的过程中，通过利用多项分析技术对瑞雷面波进行分析，比如频谱和相位谱分析法，从而能够有效的得到准确的频散曲线图，最终形成VR-λR 曲线。 二、多道瞬态面波技术应用过程分析 在具体的岩土工程勘测的过程中应用的多道瞬态面波技术可以准确的分为三个方面：现场测试、室内数据处理及频散曲线的计算和反演及工程解译。首先就是现场测试环节，该项工作直接取决了今后开展工作任务的成与败，也就是说现场的测试阶段能够保障今后工作的有效开展，所以对于勘测设备的选择以及勘测计划的制定和勘测方法的规划都至关重要，通过相关人员准确精密的计算来进行空间采样和时间采样，根据特定的参数和点数进行相应时间间隔内的波形记录工作，除此之外还需要进一步提高室内数据的处理工作效率，根据实际工作情况以及数据处理量，制定出频散曲线，从而能够准确有效的去评定有关力学等性质。 三、关于瑞雷面波的勘探原理分析 在进行瑞雷面波的产生原因分析时，利用弹性动力学知识来进行解释，由于振动源的发生在地表，那么在地基中就会产生弹性波并且一直传播下去，该种弹性波一般情况下可以分为三种体波：面波和压缩波以及剪切波等等。那么对于瑞雷波的勘测主要是依靠着勘探特性来进行勘察，主要是根据地层表面附近如果出现有形状类似于Sv的剪切波和压缩波，并且能能够出现重叠的情况，那么就会伴随着这种现象出现瑞雷面波，该种情况下，形成的瑞雷面波具有的特性为频率低、速度传播较慢、衰减性低，同时具备着大量的能量。以下内容是两种实验情况下的结果，第一就是如果将瑞雷面波在均匀性较差的介质中进行传播时，这时瑞雷面波自身具有的频散特性会发生变化，与波速之间存在在一定的线速关系；如果在均匀性较强的介质中进行传播时，这时瑞雷面波自身具有的频散特性就不会表现出现，所以根据这一实践结果，在岩土工程中的勘察工作起到了更加深远的影响。 瑞雷面波的相波速计算，计算频率∫不同的瑞雷面波的相波速，并绘制出面波勘探点的频散曲线Vr—∫。瑞雷面波的频率不同，则其波长也不相同，若一个波长为其所穿透的深度，则瑞雷面波在同一波长具有相同的传播特征；这在一定程度上把介质性质在水平方向上的变化情况进行了较全面的反映，至于波长不同，则可把深度不同的地下状况反映出来，一般情况下，由下式就可把瑞雷波波长计算出来： λx=Vr/∫。 若用H表示瑞雷面波勘探深度，λr表示瑞雷面波波长，则把二者之间的关系可表示为：H=βλr。 四、多道瞬态面波技术的野外工作方法与勘探数据处理 4.1工作方法 在野外进行多道瞬态面波的共炮点的排列应按照等道路的原理进行设计，除此之外还要对勘测深度进行评估，保证实际的勘测深度要大于预期的勘测深度，侧重点主要包括两个方面，一是对于深度的把控，确保将共炮点的排列实现最大限度的容纳；二是检波的道数是应该控制在不能少于六道。在对地震仪进行设计时，选取的参照标准应为全通滤波，并且有效的把控出面波的频率周期，其预期面波的半个周期要超过采样时间的间隔，其作用是减少假频的干扰，同时将低频面波的最大波长在记录的时间当中，从而可以有效的选择出符合地震信号勘测的低频检波器。以瞬态冲击式地面震源作为激发震源，进行激振不仅要有力，而且时间要短促，这样就不会出现回振，对于激振能量，一定要包含有这些频段——偏重于低频的宽频。至于产生于震源的地震波，其主频∫o由下式计算得到：∫o=1/2π*√4ro/M(1-σ)。 4.2进行数据处理 4.2.1面波群的加窗提取 在进行数据处理的过程中，主要面的探测对象时频散曲线。与此同时也要进行瞬态面波需要进行记录的信息和数据，包括在频散曲线上包括了多种形式下的导波和面波之间的合成，随后利用X-V的时间域对有效面波进行识别，从而能够面波进行加窗提取。 4.2.2面波特征峰值曲线的拾取 有关面波特征峰值曲线的拾取，是根据频谱图形将高阶和低阶之间的不同面波进行区分，以此作为前提工作，随后利用F—K法，把微动信号中面波频散信息提取出来，最终实现了峰值曲线的拾取工作。 五、实例探析多道瞬态面波技术在岩土工程勘察中的应用 5.1工程概况 关于多道瞬态面波技术在岩土工程勘察中的应用实例，主要是依照着娄底市创业服务平台的勘察工作为阐述的对象，该工程作为案例能够更加充分的介绍出多道瞬态面波技术的应用技术以及效果。该工程地点选择的是创业服务大楼，其周围环境的特性主要是厂房旧址，据了解该地区周围层作为垃圾填埋场，所以在进行各项工作之前要对该地区进行勘察工作，对垃圾的填埋区域进行划分和对深度进行明确的掌握，为后续的工作提供更为准确的数据。 再以庄河电厂新建工程作为工程实例来说明多道瞬态面波技术在岩土工程勘察中的应用。庄河电厂这个新建工程，其地质基岩由粉质
面波勘探技术分析 近年来，由于地震的频繁发生，对浅层地球物理勘探技术有了更高的要求，面波勘探技术就是在此情况下应运而生的新的勘探技术，其以简便、快速、高分辨率等特点而在许多领域得以应用，并取得了很好的效果。本文对面波勘探技术进行了具体的介绍，同时分析了面波勘探技术在野外方法，以及面波勘探技术在工程及应用过程中存在的问题进行了具体的阐述。 标签：面波；勘探；瞬态法 1 概述 随着近几年对浅层地震研究的深入，面波勘探随之发展起来，成为国内外在勘探浅层地震中普遍采取的一种方法。在面波中有瑞利波（R波）和拉夫波（L 波）之分，在进行面波勘探时通常称为R波，因其在同组波组中具有较强的能量、同时振幅也高于其他波，频率也处于最低点，在测量时很容易识别。 同时面波勘探技术对于面波还有另外一种分法，稳态法、瞬态法和无源法，这种分类法主要是根据产生面波的震源不同进行分类的，但其在测试时的原理是一样的。 2 面波勘探技术 面波是一种特殊的地震波，它与地震勘探中常用的纵波（P波）和横波（S 波）不同，它是一种地滚波。在各向均匀半无限空间弹性介质表面上，当一个圆形基础上下运动时，由它产生的弹性波入射能量的分配率已由Miller（1955年）出来，即P波占7%、S波占26%、R波占67%，亦就是说，R波的能量占全部激振能量的2/3，因此利用R波作为勘探方法，其信噪比会大大提高。 综合分析表明R波具有如下特点： （1）在地震波形记录中振幅和波组周期最大，频率最小，能量最强。 （2）在不均匀介质中R波相速度（VR）具有频散特性，此点是面波勘探的理论基础。 （3）由P波初至到R波初至之间的1/3处为S波组初至，且VR与VS具有很好的相关性，其相关式为： VR=VS·（0.87+1.12μ）/（1+μ）；式中：μ为泊松比； 此关系奠定了R波在测定岩土体物理力学参数中的应用。
面波法与单孔法波速测试的工程实践 （中水北方勘测设计研究有限责任公司，天津300222） 摘要：波速测试技术是地震勘探方法之一，也是一种简便、快速、准确的原位测试技术。通过波速测试可获得岩(土)体的弹性波速，为工程设计提供所需的动弹性力学参数、划分建筑物场地类别、评价地震效应、进行场地地震反应分析和地震破坏潜势分析等。文中简述了面波法与单孔法等波速测试方法的工作原理、现场施测技术以及数据处理和资料分析过程。以工程实例说明了波速测试技术在岩土工程勘察设计中的应用和效果，并就勘探工作的总体安排及其原位测试方法的选择进行了探讨。 关键词：波速测试技术；瑞雷面波；剪切波；压缩波；岩土工程勘察；地球物理勘探 波速测试技术是地震勘探方法之一，也是地球物理勘探技术的一个重要分支，目前已广泛应用于水利、水电、石油、铁路、冶金、工业与民用建筑等众多岩土工程地质勘察领域，取得了良好的应用效果。 一般来说，波速测试可原位测定压缩波（P波）、剪切波（S波）和瑞雷面波（R波）在岩（土）体中的传播速度，从而避免了室内测试所带来的误差，它能有效地解决许多地质问题，诸如确定场地土类型、建筑场地类别；提供断层破碎带、地层厚度、固结特性和软硬程度、评价岩土质量等；并可计算工程动力学参数，如动剪切模量、动弹性模量等。本文介绍了波速测试技术的工作原理和野外测试方法，并结合工程实例，说明其应用效果。不妥之处，敬请批评指正。 1工程概况 北大港水库位于天津市东南部大港区境内，东临渤海湾，地貌上属于海积平原的滨海洼地，隶属华北平原一部分。该库地处海河流域的大清河、南运河、子牙河水系，独流减河下游右岸。水库自1954年开始建设，1974年对围堤进行培厚加高加固处理，1976年初步建成，并陆续修建蓄、引、输、排水配套工程，至1980年建成。水库蓄水面积150km2，占地面积164km2，设计堤顶高程9.5m（大沽高程，下同），设计最高蓄水位7.0m，相应总库容5.0亿m3（兴利库容4.41亿m3）。是一座以蓄供水为主，兼有防洪、灌溉、养殖等综合效益的大（2）型平原水库，工程等级为Ⅱ类，围堤及主要穿堤建筑物级别为2级，其余次要建筑物级别为3级。水库枢纽工程主要由围堤、穿堤建筑物（水闸、供水口门等）以及蓄水建筑物（扬水站、尾闸等）组成。其中水库围堤为均质土堤，总长54.511km，堤顶设计高程为9.5m，堤顶宽度10m，迎水坡1∶3，背水坡上部1∶3，马道以下1∶4。主堤前紧接防浪林台，其边坡1∶8，林台台顶宽度28～35m 不等，台顶高程7.5m。在库内距围堤堤轴线200～1 000m处，筑有防浪堤一道，总长36.048km。 勘探深度20.0m范围内堤基地层为第四系全新统第一陆相沉积物（alQ34）和第一海相沉积物（mQ24）。其中第一陆相层岩性主要为壤土、粘土、局部夹砂壤土透镜体，第一海相层岩性主要为粘土、壤土、砂壤土及少量淤泥质壤土。该区地层结构多呈层状发育，局部呈透镜体状分布。地下水位埋深一般为2.1～3.5m，水质多为半咸水～咸水。根据1/400万《中国地震动参数区划图》GB18306—2001，工程区地震动峰值加速度为0.10g，地震动反应谱特征周期为0.40s，按照地震动峰值加速度分区与地震基本烈度对照表，本区地震基本烈度为Ⅶ度。 2 测试方法与技术 2.1面波法［1］［2］［3］ 面波勘探是国内外近几年发展起来的一种新的浅层地震勘探方法。面波分为瑞利波（R波）和拉夫波（L波），而R波在振动波组中能量最强、振幅最大、频率最低，容易识别也易于测量，所以面波勘探一般是指瑞利面波勘探。 人们根据激振震源的不同，又把面波勘探分为①稳态法、②瞬态法、③无源法。它们的测试原理是相同的，只是产生面波的震源不同罢了。目前常使用瞬态面波法进行勘探。 2.1.1 工作原理 面波是一种特殊的地震波，它与地震勘探中常用的P波和S波不同，它是地滚波。弹性波理论分析表明，在层状介质中，拉夫波是由SH波（水平方向S波）与P波干涉而形成，而瑞利波是由SV波（垂直方向S波）与P波干涉而形成，且R波的能量主要集中在介质自由表面附近，其能量的衰减与r-1/2成正比，因此比体波（P、S波∝r-1）的衰减要慢得多。在传播过程中，介质的质点运动轨迹呈现一椭圆极化，长轴垂直于地面，旋转方向为逆时针方向，传播时以波前面约为一个高度为λR（R波长）的圆柱体向外扩散。 在各向均匀半无限空间弹性介质表面上，当一个圆形基础上下运动时，由它产生的弹性波入射能量的分配率已由Miller（1955年）计算出来，即P波占7%、S波占26%、R波占67%，也就是说，R波的能量占全部激振能量的2/3，因此利用R波作为勘探方法，其信噪比会大大提高。
多道瞬态面波勘察规范(总8 页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1 -CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除
多道瞬态面波勘察规范 4 总则 4.1 应用条件 1 勘察对象与周围介质应存在明显物性(速度)差异. 2 勘察目标体尺寸,相对于埋藏深度应具有一定的规模. 3 目标体的物性异常能从干扰背景中清晰分辨出. 4 场地条件满足开展面波勘察的要求. 5 面波勘察方法满足任务的目的要求. 4.2 应用领域 1探查覆盖层厚度，划分松散地层沉积层序； 2 探查基岩埋深和基岩面起伏形态，划分基岩的风化带； 3 探测构造破碎带； 4 探测地下隐埋物体、古墓遗址、洞穴和采空区； 5 探测地下非金属管道； 6 探测滑坡体的滑坡带和滑坡面起伏形态； 7 地基动力测试，地基加固效果检验、评价等。 4.3 应用能力 普遍采用5-K变换法提取瑞雷面波、多道加权平均或直接从5-K域获取的频散曲线作为该排列的中心点处频散曲线，采用阻尼最小二乘法反演横波速度，从而降低了瑞雷波法探测的纵横向分辨率。无法探测小规模和局部异常，难以满足高精度探测的要求。 5 工作设计 5.1 工作任务 5.1.1 应根据主管部门或委托方下达的任务书或有关合同（协议）明确工作任务与技术要求，确定项目负责人，编写设计书。 5.1.2 工作任务书内容应包含以下内容： 1 工程名称、工程地点、工程编号及范围； 2 要求提交的成果资料和期限；
3 工作区的地形、地貌及地质概况； 4 与任务有关的已知地质资料及地形图。 5.2 资料收集与踏勘 5.2.1 现场探勘应包括以下内容：测区地形、地貌、交通及工作条件；核对已收集的地质、物化探及测绘资料； 5.2.2 设计书编写之前应由项目负责人组织收集和分析工区有关资料，包括以下内容： 1 场地的岩土工程勘察资料 2 场地建（构）筑物的平面图等； 3 场地及其临近的干扰震源； 4 有关的地质、钻探、物探及其他技术资料 5.3 方法有效性试验 5.3.1 野外施测之前，必须进行方法的有效性试验工作； 5.3.2 试验工作应根据测区具体的地质条件、地貌单元规定，每种条件下不少于1个试验面波点； 5.3.3 试验点应布置在有代表性的地段上，与生产测线重合，并通过已知地质资料的地段、试验成果作为生产成果的一部分； 5.3.4 试验工作遵循从简单到复杂、试验因素单一变化的原则。 5.4 测线与观测系统的选择 5.4.1 应结合探测目的和已知资料，通过试验确定观测系统布置方式、采集参数和激发方式。现场工作应符合下列规定： 1 应视探测对象布置成测线或测网；多道接收时，测线应呈直线布置； 2 应采用向前滚动观测方式，滚动点距应满足横向分辨率要求； 3 测点间距应根据探测任务和现场条件确定，每条测线上不得少于3个测点。
面波勘探是近年发展起来的一种新的浅层地球物理勘探方法，具有简便、快速、经济、分辨率高、成果直观、适用场地小等优点，已在许多领域得到应用，并取得了良好的应用效果。文章介绍了面波勘探技术的发展概况、探测原理、主要特点及其野外测试方法，对其应用范围及目前存在的问题作了说明，并给出一个应用实例。 关键词：瑞利面波地震勘探瞬态法频散曲线 1 前言 面波勘探，也称弹性波频率测深，是国内外近几年发展起来的一种新的浅层地震勘探方法。面波分为瑞利波（R波）和拉夫波（L波），而R波在振动波组中能量最强、振幅最大、频率最低，容易识别也易于测量，所以面波勘探一般是指瑞利面波勘探。 人们根据激振震源的不同，又把面波勘探分为①稳态法、②瞬态法、③无源法。它们的测试原理是相同的，只是产生面波的震源不同罢了。 1938年德国土力学协会首次尝试用稳态振动来检测岩土的各种弹性力学参数。1960年美国密西西比陆军工程队水陆试验所开始开发类似的技术方法，但由于当时技术条件的限制，均未获得成功。70年代初美国F·K·Chang等人利用瞬态激振产生的瑞利波来研究浅部地质问题，并于1973年在第42届国际地球物理勘探年会上发表了“Rayleigh Wave Dispersion Technique for Rapid Subsurface Explorati on”（瞬态面波在浅层勘探中的应用）论文，报道了有关的研究成果。在稳态方面，直到80年代初，日本的VIC株式会社经过多年的研究试制，推出了GR－810佐藤式全自动地下勘探机，才使该项物探技术在浅层工程勘察工作中得以应用。通过几年的实践和初步研究，R波在岩土工程勘察中的应用大致分为以下几个方面： ⑴查明工程区地下介质速度结构并进行地层划分； ⑵对岩土体的物理力学参数进行原位测试； ⑶工业与民用建筑的地基基础勘察； ⑷地下管道及埋藏物的探测； ⑸地下空洞、岩溶、古墓及废弃矿井的埋深、范围等探测； ⑹软土地基加固处理效果评价及饱和砂土层的液化判别； ⑺公路、机场跑道质量的无损检测； ⑻江河、水库大坝（堤）中软弱夹层的探测和加固效果评价等； ⑼场地土类别划分及滑坡调查等；
摘要】瞬态面波法是一种新兴岩土原位测试勘探方法，对地层具有薄层分辨能力、定量分析评价能力和通过图象再现地下地层与构造的能力。在工程建设项目的勘察设计中发挥越来越大的作用。 【关键词】瞬态面波瑞雷面波频散曲线勘察应用 与折射波、反射波相比瞬态面波法是一种新兴岩原位测试勘探方法，利用实测瑞雷面波频散曲线，通过定量解释，可以得到各地质层弹性波的传播速度，传播速度的大小，直接反映了地层的“软”、“硬”程度。因此，可以对第四系地层进行划分，确定地基的持力层、土石界面基岩面的起伏变化。瞬态面波勘察技术对地层具有的薄层分辨能力、定量分析评价能力和通过图象再现地下地层与构造的能力。 一、瞬态面波概要 试验表明，瑞雷面波某一波长的波速主要与深度小于该波长一半的地层物性有关，这就是用一定波长的瑞雷面波波速来表征一定深度地层物性的实验基础。瞬态面波法是通过锤击、落重及炸药震源，产生一定频率范围的瑞雷面波。再通过振幅谱分析和相位谱分析，把记录中不同频率的瑞雷面波分离开来，从而得到一条VR-f曲线或VR-λR曲线。 解释方法多采用半波长法，但进一步发现，半波长法解释方法有时不够精确，实际应用中需作修正或改进。推断层厚度的方法目前有一次导数极值点法和拐点法；计算层速度的方法有渐进线法、□VR/□λRH极值法和近似计算法几层厚度、层速度的综合解释法等。通过正反演计算，进行人机联作速度分层，也是日趋常用的处理解释方法。 瞬态面波处理系统的主要功能模块及处理流程图见图1。 二、工程应用实例 1、工程勘察
图2是兰州-临洮高速公路对临洮县城特大桥采用锤击震源和瞬态面波法取得的工作成果。此图为波速实测曲线和人机联作地层分层的解释成果，与钻孔验证二者对应良好。节约了三分之二的钻探工作量。 图3是山丹-临泽高速公路对黑河大桥采用锤击震源和瞬态面波法取得的工作成果。此图为波速实测曲线和人机联作地层分层的解释成果，与钻孔验证二者对应良好。在地层分层的解释成果图中地层分为大的三层，剪切波速由100m/s变化至500m/s，反映了由地表松散的砂卵石至深部中密-密实的砂卵石的地层变化。 2、探测地下采空区、防空洞 图4是刘寨柯-白银高速公路对王家山小煤窑采空区采用炸药震源和瞬态面波连续剖面法取得工作成果。波速实测曲线在35-40米左右发生了强烈的频散，层序凌乱。相对横波速度出现负值和较厚的相对低速层，从而判断频散曲线出现相对横波速度负值和较厚的相对低速层为小煤窑开采形成空洞及以后周围土层松动、塌落形成而相对横波速度负值和较厚的相对低速层。在连续彩色剖面中可直观的反映，从而可圈定出小煤窑的采空区、采空区松动圈、采空区影响区。为设计和线路方案的比选提供重要依据。 图5是兰州-海石湾高速公路对防空洞采用炸药震源和瞬态面波连续剖面法取得的工作成果。第一、第二号面波点的频散曲线出现一层较厚的相对低速层，而其它三个面波点的频散曲线没出现相对低速层，层序较好，从而判断第一、第二号面波点的频散曲线出现相对低速层为防空洞开挖及以后废弃周围土层塌落、充填防空洞形成相对低速层。在连续彩色剖面中可直观的反映，从而可圈定出防空洞的影响区，。为设计提供参考依据。 3、软弱层分布及埋深
瞬态面波测试报告 目录 一、前言 二、方法原理 三、使用设备 四、测线布置 五、成果说明 附图1：DD工程面波波速计算模型图
一、前言 受XX公司委托，SS公司于2017年1月20日对DD工程进行面波波速测试工作。其目的是测试出0-10m深度范围内面波波速。 本次面波波速测试工作共1条测线，测线由委托方指定。 工作依据规程如下： JGJ/T143-2004《多道瞬态面波勘察技术规程》。 二、方法原理 测试工作应用瞬态面波测试，其方法的技术原理简述如下： 在弹性介质中，弹性波在到达弹性、速度或密度不同的介质界面上时，会产生反射、折射现象，同时产生界瞬态面波，将沿自由表面传播的波称为瞬态面波。瞬态面波相对纵波、横波而言，具有能量较强、速度较低、频率较低、容易分辨等特点。 瞬态面波的能量主要分布在半个波长的范围内，因此，可以近似为瞬态面波的穿透深度约为半个波长。从而可以利用不同的波长，即获得不同频率的瞬态瞬态面波频散曲线，通过对频散曲线进行反演解释，可求得不同勘探深度的瞬态面波速。 三、使用设备 WZG面波测试仪： 生产单位：XX研究所 仪器编号：XX
校准单位：XX研究院 证书编号：XX 校准日期：20XX年XX月XX日 四、测线布置 测线位置由委托方指定。 采用WZG面波测试仪及配套检波器、电缆进行现场数据采集。本次共完成测线1条，采用1.0米的道间距，2.0米的偏移距，采样点数为1024点，采样时间间隔为0.2ms，震源采用22磅大锤，锤击垫板，单边激发。 在现场测试过程中，为了消除干扰信号的影响，在进行数据采集时，距离测点较近的一切工作暂停；同时现场测试时采用3次以上进行信号叠加，以消除随机干扰信号的影响。 五、成果说明 瞬态面波测试数据处理是从现场采集的多道地震数据，进行依次坏道剔除、滤波、频谱分析、能量分析、层位分析、提取频散曲线，最终得到各测试点的瞬态面波速。 经过上述处理，DD工程瞬态面波波速测试成果，见表1： 表1： DD工程测区夯前面波波速度统计表 面波波速计算模型图，见附图1：DD工程面波波速计算模型图。
瞬态面波勘探及应用 摘要：面波勘探是近年发展起来的一种新的浅层地球物理勘探方法，具有简便、快速、经济、分辨率高、成果直观、适用场地小等优点，已在许多领域得到应用，并取得了良好的应用效果。文章介绍了面波勘探技术的发展概况、探测原理、主要特点及其野外测试方法，对其应用范围及目前存在的问题作了说明，并给出一个应用实例。 关键词：瑞利面波地震勘探瞬态法频散曲线 1 前言 面波勘探，也称弹性波频率测深，是国内外近几年发展起来的一种新的浅层地震勘探方法。面波分为瑞利波（R波）和拉夫波（L波），而R波在振动波组中能量最强、振幅最大、频率最低，容易识别也易于测量，所以面波勘探一般是指瑞利面波勘探。 人们根据激振震源的不同，又把面波勘探分为①稳态法、②瞬态法、③无源法。它们的测试原理是相同的，只是产生面波的震源不同罢了。 1938年德国土力学协会首次尝试用稳态振动来检测岩土的各种弹性力学参数。1960年美国密西西比陆军工程队水陆试验所开始开发类似的技术方法，但由于当时技术条件的限制，均未获得成功。70年代初美国F·K·Chang等人利用瞬态激振产生的瑞利波来研究浅部地质问题，并于1973年在第42届国际地球物理勘探年会上发表了“Rayleigh Wave Dispersion Technique for Rapid Subsurface Exploration”（瞬态面波在浅层勘探中的应用）论文');">论文，报道了有关的研究成果。在稳态方面，直到80年代初，日本的VIC株式会社经过多年的研究试制，推出了GR－810佐藤式全自动地下勘探机，才使该项物探技术在浅层工程勘察工作中得以应用。通过几年的实践和初步研究，R波在岩土工程勘察中的应用大致分为以下几个方面： ⑴查明工程区地下介质速度结构并进行地层划分； ⑵对岩土体的物理力学参数进行原位测试； ⑶工业与民用建筑的地基基础勘察； ⑷地下管道及埋藏物的探测； ⑸地下空洞、岩溶、古墓及废弃矿井的埋深、范围等探测； ⑹软土地基加固处理效果评价及饱和砂土层的液化判别； ⑺公路、机场跑道质量的无损检测； ⑻江河、水库大坝（堤）中软弱夹层的探测和加固效果评价等； ⑼场地土类别划分及滑坡调查等； ⑽断层及其它构造带的测定与追踪等。 2 勘探原理 面波是一种特殊的地震波，它与地震勘探中常用的纵波（P波）和横波（S波）不同，它是一种地滚波。弹性波理论分析表明，在层状介质中，拉夫波是由SH波与P波干涉而形成，而瑞利波是由SV波与P波干涉而形成，且R波的能量主要集中在介质自由表面附近，其能量的衰减与r-1/2成正比，因此比体波（P、S波∝r-1）的衰减要慢得多。在传播过程中，介质的质点运动轨迹呈现一椭圆极化，长轴垂直于地面，旋转方向为逆时针方向，传播时以波前面约为一个高度为λR（R波长）的圆柱体向外扩散。 在各向均匀半无限空间弹性介质表面上，当一个圆形基础上下运动时，由它产生的弹性波入射能量的分配率已由Miller（1955年）计算出来，即P波占7%、S波占26%、R波占67%，亦就是说，R波的能量占全部激振能量的2/3，因此利用R波作为勘探方法，其信噪比会大大提高。
地基专业作业指导书面波法检测实施细则文件编号： 版本号： 编制： 批准： 生效日期：
面波法检测实施细则 1. 目的 为了规范面波法检测的各个环节，特制定本细则。 2. 适用范围 面波法检测的前期准备、检测实施。 3. 引用文件 《城市工程地球物理探测规范》（CJJ 7-2007）； 《岩土工程勘察规范(GB50021-2001)》（2009年版）； 《多道瞬态面波勘察技术规程（JCJ/T143—2004）》等。 对于每次发出的检测报告中，必须明确该报告依据的技术标准，并严格按其标准执行。 4. 现场检测 4.1检测前的准备工作 4.1.1、应了解检测工程基本情况、收集相关资料。 4.1.2、设备清点：YL-SWS面波检测仪一台 4.2检测目的 人工震源产生多频率地震波，在距震源一定距离处布设多组检波器，测量并记录震动信号的到达时间及频率等信息，经过一系列数据处理得到瑞类面波波速VR与频率f关系的曲线，进而通过反演得出最接近真实地层或不良地质体的物性信息。 4.3 检测步骤 4.3.1测试前的安装准备 （1）现场踏勘，了解工区地质条件，确定测试方案及测线布置情况。 （2）对照配置清单，提前准备好需要的仪器及配件，并检查各仪器及配件是否在检定周期内，有条件时检波器可多带。 （3）针对勘探任务和现场踏勘情况，配备合适的震源触发锤。
（4）检查检波器和其他配件的工作状况，及时登记并更换有问题的检波器及其他配件。 （5）锤击可采用手锤，落锤、落重以及小型爆炸的方法，具体视勘探深度而定，一般可使用10kg～100kg 的落锤，若测量深度为30m以内，30kg落锤一般可以满足要求，落锤下 面可采用，金属垫块、木质垫块等。0-15m可采用锤击，更大深度就需采用炸药。 4.3.2试验/检测的工作程序 （1）连接好仪器和检波器，打开仪器，根据试验要求设置工程参数。 （2）检测传感器：点击检测传感器可以用来测试传感器是否安装好。点击开始测试后，系统自行检测传感器的安装情况，如果某通道的传感器安装出现问题，需要重新安装这两个传感器，在找不到替代传感器的情形下可将有问题的传感器置于测线的首尾处。 （3）数据采集：点击开始采样，仪器即开始自动采样并有依次出现等待触发、读取数据、保存数据的界面，激发震源，待数据保存之后，界面即出现采集到的波形。 （4）测试资料处理：通过定性和定量的解释，确定地层的层厚度和层速度；先进行定性解释，建立初步的理论分层模型，然后做正演模拟计算，得到理论频散曲线，然后与实测曲 线对比不断修正解释结果，得到最终频散曲线图,拟合成像为速度彩色断面图。 5. 质量记录 5.14面波法检测记录表
SWS瞬态面波勘察技术介绍 北京市水电物探研究所刘云祯 SWS多功能面波仪和SWS瞬态面波勘探法与稳态面波仪和稳态面波勘探法区别何在?SWS瞬态面波勘探法的效果如何? 下面仅就我向先生们请教得到的认识和我的工程实践，以及95年东渡日本亲自参加SWS多功能面波仪和GR810稳态面波仪的对比试验的体会，从以下三方面谈一下自己的粗浅看法，供同行们讨论。 ①瞬态面波勘探法与稳态面波勘探法的划分 ②SWS多功能面波仪和SWS瞬态面波勘探法的特点 ③SWS勘探系统与工程检测系统的应用效果 一瞬态面波勘探法与稳态面波勘探法的划分 瞬态面波勘探法与稳态面波勘探法的划分，源于激振方式的不同而划分开来。即一个是瞬态激振，另一个是稳态激振。稳态面波勘探的代表仪器有日本国制造的GR810系统。该系统为车载式勘探系统，激振源为电磁震动器，随着勘探深度地增加要求激振力大幅度增加，一般30米左右的勘探深度，要求激振力大于2.5KN以上，激振器本身重量也在350KG以上。激振器由功率放大器带动，激振器的吊装设备和功率放大器、发电机、以及数据处理设备的箱体均安装在车上。采集时稳态激振是由主机控制信号发生器产生不同频率的信号、经功率放大器放大输出给电磁震动器，使电磁震动器以一定的频率产生振动并加载于被测介质。其接收系统一般多采用对称式两点检波方式，或采用逐次扩大的对称两点检波方式。完成规定的频率范围采集以后，数据在车载的数据处理设备中计算，并绘制出勘探成果图。 瞬态面波勘探方法的研究，在初始阶段，其接收与稳态面波方法基本相同。一般多采用对称两点检波，或采用逐次扩大的对称两点检波。其激振为采用不同材质和不同重量的手锤或吊锤、或吊砂袋等，进行垂直激振。数据处理方式，或采用手工、或采用计算机处理。但迄今看到的资料勘探深度一般小于20米，且反映的是地层介质速度递增条件下的资料。 二SWS多功能面波仪和SWS瞬态面波勘探法的特点 SWS多功能面波仪和SWS瞬态面波勘探法与以往的瞬态面波研究相比有新发展，已形成一套完整的系统。其进展表现在：①有完整适用的观测系统，②有新的且与SWS观测系统配套的处理系统。 SWS瞬态面波勘探法的代表仪器为SWS多功能面波仪和SWS数字映象工程检测仪。上述仪器由北京水电物探研究所制造。上述两种仪器均为手提轻便式多功能仪器。主机分别约重10Ks和15Ks。用于瞬态面波勘探时，其激振源为不同材质和不同重量的手锤或吊锤进行垂直激振。一般30米左右的勘探深度，用16至24磅的手锤垂直激振即可。若要求较大的勘探深度，采取措施也是较方便的。在连(连云港)徐(徐州)高等级公路的勘探工作中，在地层速度较松软的条件下已取得100米左右的深度。该仪器同时具有现场数据处理功能。一块12伏36安时的蓄电池，可满足仪器一天的供电需要。