多道瞬态面波技术在金州石河岩溶勘察中的应用摘要:多道瞬态面波勘探技术是一种高新技术,在地质灾害勘察中应用效果良好,具有可探测范围内精度高、速度快、成本低等优点。在金州石河岩溶勘察中,我们利用多道瞬态面波技术,对地表变形区域及推断存在地下溶洞的区域进行了探测,利用瞬态瑞雷面波数据解译软件及成果软件对解译成果进行了分析绘图。利用解译成果可以获取岩溶塌陷坑的浅层形态以及对岩土体力学性质进行初步判断。
关键词:面波勘探岩溶勘察波速剖面
1 前言
多道瞬态面波勘探技术一种新兴的岩土勘察测试技术,利用频散特性和传播速度与岩土物理力学性质的相关性解决了许多工程地质、岩土工程问题。由于瞬态面波法对薄层的第四系松散土体具有较高的解析能力,常用作第四系土体的分层及基岩面的探测。根据这一特性,我们可以用来确定岩溶塌陷坑的浅层形态以及岩土体力学性质的初步判断。这次在大连市金州区石河街道利用多道瞬态面波法对地下岩溶进行了勘察分析,并与传统勘察方法进行了对比。在大连市金州区石河街道钓鱼台村岩溶塌陷勘察中,我们尝试使用了北京水利水电物探研究所研制的SWS5型24道瞬态面波工程检测仪。
2 勘察区概况
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。
工程双源面波勘探及其应用 毛健伟聂碧波郭乃根孙秀容夏学礼 上海申丰地质新技术应用研究所有限公司 上海201106 内容提要：为了提高面波勘探的勘查深度，将多道瞬态面波勘探和微动勘查集成为一轻便的系统，使面波勘探的勘查深度加深至100∽300米，基本满足了工程上的需要。在多道瞬态面波勘探数据采集时应首先对面波波场进行分析，采用大偏移、大道距对提高频散曲线的提取精度十分重要。使用该系统在同一点两种方法采集数据得到的频散曲线有着十分好的重复性和唯一性，并能得到验证。工程双源面波勘探在浅部煤层采空区中的应用取得了很好的效果。在煤层埋藏较浅，得不到煤层反射波的煤层采空区调查中有着较好的应用前景。 关键词：面波微震双源采集系统频散 1引言 上世纪九十年代中期，北京水电物探研究所刘云祯先生首先提出了“多道瞬态面波法勘探【1】”，并研制出具有自主知识产权的多功能面波仪，开发出相应的资料处理软件。多道瞬态面波法勘探在工程界得到普遍应用。并于2004年国家颁布了“多道瞬态面波发勘察规程【2】”。通过多年的实践，多道瞬态面波法勘探在频散曲线提取中的稳定性问题【3】，频散曲线的“之”型问题【4】及勘探深度较浅等都使其应用受到限制。1998年原地质矿产部王振东先生针对多道瞬态面波勘探勘探较浅（20米左右）提出了双源面波勘探的设想【5】，拟将多道瞬态面波勘探和微动勘查在软、硬件上集成为一个系统，即同时可进行“多道瞬态面波法勘探”，又可进行“微动勘查”，取之所长，避之所短，提高面波勘探勘查深度，满足绝大部分工程的需要。 虽然“多道瞬态面波法勘探”和“微动勘查”都是应用面波在非均匀介质具有频散特性和半波长理论来研究地下地质结构，但他们在数据采集方法、使用的硬件及资料处理方法上有着较大的差别。上海申丰地质新技术应用研究所有限公司于2008年在加拿大骄佳技术公司赵冬先生的配合下，选择美国SI公司生产的S-Land数字化工程地震数据采集系统为硬件，赵东先生编制的天然原面波F－K、SPAC、ESPAC处理软件集成了工程双源面波勘探系统，并在野外进行了大量的试验，使面波勘探的勘探深度提高至100-300米。该系统之所以定名为工程双源面波勘探系统，它在两方面不同于“微动勘查”，一是它的采集硬件是多道（24或48道）而不是4或7个独立的采集单元，一个系统既可采集人工源面波，又可进行微动采集；二是它采用的传感器是2.5Hz和4.5Hz低频检波器，而不是低频摆，该系统更换检波器后还可进行地震反射和折射波法勘查，一个系统可以进行多种弹性波法数据采集，既适用又经济。
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。
面波法勘探在工程勘察中的应用
面波法勘探在工程勘察中的应用 摘要 在近地表勘探工作中，常用的方法有地质钻探、地震折射和反射 等方法。地质钻探方法比较可靠，但是成本高，且具有破损性；地震 折射方法和反射方法对于波阻抗差异较小的地质体界面反映较弱，不 容易分辨，特别折射波法要求下层介质的速度一定要大于上层介质的 速度，如果地层存在低速夹层和速度倒转，则折射法将无能为力。瑞 雷面波勘探法是一种新型的地震勘探方法，能够弥补传统方法的不 足。本文就是研究如何利用瑞雷面波的频散特性进行浅层地质勘探检 测。 引言 (1) 第一章地震面波简介 (2) 第二章瑞利波勘察原理及现场工作方法 (3) 2.1瑞利波勘察原理 (3) 2.2多道瞬态面波数据采集方法 (4) 第三章瑞利波资料整理与解释 (6) 3.1面波频散曲线的深度解释 (6) 3.2层厚度的计算方法 (6) 3.3层速度的计算方法 (7) 第四章工程实例 (9) 4.1工程概述 (9) 4.2数据采集和处理 (9) 4.3底层划分及滑动面确定 (11)
第五章结论 (15) 致谢 (16) 参考文献 (17)
引言 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，集中于自由表面，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，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。上个世纪九十年代中期，日本科学家在研究常时微动的过程中发现，常时微动是一种震源（包含面波在内）并初步完成了地基勘察。这是一项具有很大潜力的面波勘探方法。
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
面波法勘探在工程勘察中的应用 摘要 在近地表勘探工作中，常用的方法有地质钻探、地震折射和反射 等方法。地质钻探方法比较可靠，但是成本高，且具有破损性；地震 折射方法和反射方法对于波阻抗差异较小的地质体界面反映较弱，不 容易分辨，特别折射波法要求下层介质的速度一定要大于上层介质的 速度，如果地层存在低速夹层和速度倒转，则折射法将无能为力。瑞 雷面波勘探法是一种新型的地震勘探方法，能够弥补传统方法的不 足。本文就是研究如何利用瑞雷面波的频散特性进行浅层地质勘探检 测。 引言 (1) 第一章地震面波简介 (2) 第二章瑞利波勘察原理及现场工作方法 (3) 2.1瑞利波勘察原理 (3) 2.2多道瞬态面波数据采集方法 (4) 第三章瑞利波资料整理与解释 (6) 3.1面波频散曲线的深度解释 (6) 3.2层厚度的计算方法 (6) 3.3层速度的计算方法 (7) 第四章工程实例 (9) 4.1工程概述 (9) 4.2数据采集和处理 (9) 4.3底层划分及滑动面确定 (11)
第五章结论 (15) 致谢 (16) 参考文献 (17)
引言 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，集中于自由表面，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，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。上个世纪九十年代中期，日本科学家在研究常时微动的过程中发现，常时微动是一种震源（包含面波在内）并初步完成了地基勘察。这是一项具有很大潜力的面波勘探方法。
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；
瑞雷面波勘探及软件应用 摘要 本文主要介绍SWS型多波列数字图象工程勘察与工程检测仪和其配套的SWS瞬态面波数据处理软件的使用方法，通过对其工作原理和瑞雷面波理论的介绍，说明多道面波采集系统在发展瞬态面波法方面的关键作用。并且通过一个实例具体说明如何使用该仪器进行野外数据的采集及数据处理软件的使用。 关键词 SWS瞬态面波数据处理软件；多道面波采集系统；瞬态面波法 Abstract This text introduce SWS type many wave arrange digital vision project reconnoitre wave operation method ,data processing of software the related to project detector and its SWS transient state mainly，Pass to its operation principle and theoretical introduction of auspicious Ray a wave，Prove many dishes of surface wave gather system wave key effect ,law of developing transient state。And concrete to prove how about to use this software to go on datum gathering ,graph processing and analysing through one instance。 Keywords Wave data processing software SWS; Many dishes of surface wave gather the system; Wave law the transient state
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；
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。
面波法勘探在工程勘察中的 应用 本页仅作为文档页封面，使用时可以删除 This document is for reference only-rar21year.March
面波法勘探在工程勘察中的应用 摘要 在近地表勘探工作中，常用的方法有地质钻探、地震折射和反射 等方法。地质钻探方法比较可靠，但是成本高，且具有破损性；地 震折射方法和反射方法对于波阻抗差异较小的地质体界面反映较 弱，不容易分辨，特别折射波法要求下层介质的速度一定要大于上 层介质的速度，如果地层存在低速夹层和速度倒转，则折射法将无 能为力。瑞雷面波勘探法是一种新型的地震勘探方法，能够弥补传 统方法的不足。本文就是研究如何利用瑞雷面波的频散特性进行浅 层地质勘探检测。 引言 (1) 第一章地震面波简介 (2) 第二章瑞利波勘察原理及现场工作方法 (3) 瑞利波勘察原理 (3) 多道瞬态面波数据采集方法 (4) 第三章瑞利波资料整理与解释 (6) 面波频散曲线的深度解释 (6) 层厚度的计算方法 (6) 层速度的计算方法 (7) 第四章工程实例 (9) 工程概述 (9) 数据采集和处理 (9)
底层划分及滑动面确定 (11) 第五章结论 (15) 致谢 (16) 参考文献 (17)
引言 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，集中于自由表面，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，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。上个世纪九十年代中期，日本科学家在研究常时微动的过程中发现，常时微动是一种震源（包含面波在内）并初步完成了地基勘察。这是一项具有很大潜力的面波勘探方法。
多道瞬态面波技术在宁东能源重化工基地景观大道市政工 程勘察中的应用 摘要：多道瞬态面波技术在岩土工程勘察中是一种有效的方法。它对于土层波速测试、场地类别划分、土层划分、不良地质体的探查等具有快速、灵活、准确的优点。采用面波资料与勘探资料结合进行地质分层，连接地质剖面，效果良好，满足地质勘察要求，同时解决了在碎石层、粉砂岩中进钻艰难、地层不好划分的难题。缩短勘察周期、提高工程质量和投资效益。多道瞬态面波技术必将在诸多工程勘察领域发挥越来越大的作用。 关健词：面波勘探；弹性波；频散曲线 the application of multi-channel transient surface wave landscape avenue municipal engineering survey of the energy and heavy chemical industry base in ningdong gao haining (yin chuan architecture design & research institute ltd.) abstract: the multi-channel transient surface wave technology is an effective method in geotechnical engineering investigation. it divided for the soil velocity test, site classification, soil divided, adverse geological exploration with fast, flexible, accurate advantages. the use of surface wave data and exploration data combined with geological stratification connection geological section, to good effect,
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。
第二节瑞雷面波法 自1887年英国学者瑞雷从理论上证明了瑞雷面波的存在以来，人们曾对面波的形成和传播特征做过许多研究，但长期以来，它却一直被认为是地震勘探中的一种干扰波，没有利用价值。上世纪六十年代开始，国外有人开始研究瑞雷面波的有效利用问题。到上世纪八十年代，瑞雷面波的传播特性及利用方面的研究成为世界工程地球物理勘探同行们的研究热点。目前，瑞雷面波勘探法在我国已经得到广泛应用，现在几乎国内外所有的浅层地震勘探仪都配有瑞雷面波勘探的功能。尽管其应用已经如此广泛，但瑞雷面波勘探的理论问题、仪器问题和处理解释问题还并没有得到很好的解决。也就是说，瑞雷面波勘探在技术及理论方面还有大量的工作要做。 §2－1面波勘探的基本原理 2.1.1均匀半空间瑞雷面波的形成 地表震源不仅激发纵波和横波，同时由于纵波和横波的相互干涉叠加，会出现波形的转换，使地下介质质点按一定的轨迹运动，形成一种新的、能量很强且主要集中在地表附近的波动。由于这种波是1887年由瑞雷从数学上证明其存在的，故称为瑞雷面波。关于瑞雷波的推导如下： 条件：自由界面以下为半无限均匀弹性介质，介质的弹性常数为λ和μ，密度为ρ，x、y轴取在自由表面上，z轴垂直向下。设瑞雷波速为 V，在zox平面内沿x轴方向传播，在y轴方向的振幅和相位完R
全相同，及只讨论平面二维情况。令其势函数为： ) ()(t x k i R e z f ω?-= ) ()(t x k i R e z f ωψ-= ? 和ψ分别满足下列波动方程： 2222 1t V P ??=?? ? 2222 1t V S ??=?ψ ψ 将?、ψ代入上式，可得： 0)(2 222=--f k k dz f d P R 0)(2 22 2=--g k k dz g d S R 其中，P P V k ω = ，S S V k ω = ，R R V k ω = 。 上式的解为： z z Ce Ae f αα+=- z z De Be g ββ+=- 式中：2 2P R k k -=α，22S R k k -=β。 由边界条件：0,→∞ →z ψ?得：0=C ，0=D 。 于是有： ) (t x k i z R e Ae ωα?--= z Be βψ-=) (t x k i R e ω- 在自由界面，其边界条件是正应力和切应力为零。即：
多道瞬态面波勘察规 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 工作任务书容应包含以下容： 1 工程名称、工程地点、工程编号及围；
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。
多道瞬态面波法在评价软土地基处理效果中的应用 1 概述 多道瞬态面波法是在20世纪90年代中期发展起来的一种新的工 程物探方法，随着对该方法的深入研究、工作方法和资料处理与分析软件的不断完善及大量的工程实践应用，该方法能够很好地解决实际工程地质问题，并取得了良好的应用效果，创造了良好的社会效益和经济效益。 由面波传播特征可知，它具有振动能量强、效率低、信噪比高、易识别和观测、不受介质层速度倒转的限制、对存在波速差异的介质层有较好的分辨能力等特点。其与其他地震勘探方法相比，具有工作方法简单、所需的激发能量小、排列短、不受场地开阔程度限制、不受介质中饱水程度影响。这些特点使得多道瞬态面波法有着广阔的应用范围，目前该方法广泛的应用于： （1）工程地质勘查：利用实测的瑞雷波频散曲线，通过定量解释，可以得到各地质层的厚度及弹性波的传播速度，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。地层中存在低速度带反映了地下赋存有软弱夹层，这类地层对建筑物易造成危害。多道瞬态面波法可方便地划分出该软弱层的埋深及范围。 （2）地基加固处理效果评价：软地基的加固处理，就是通过不同的方法，如强夯、挤密置换、化学处理、真空预压等，使软地基变“硬”。多道瞬态面波法评价加固效果，是通过实测地基加固前后的波速差
异，得到处理后的地基较处理前土体的物理力学性质的改善程度，同时可方便地对处理后场地在水平方向的均匀性做出评价，以及确定加固所影响的深度和范围。 （3）岩土的物理力学参数原位测试：波速的大小与介质的物理力学参数，如密度、剪切模量、压缩模量、泊松比密切相关。因此，通过对实测资料的反演拟合解释，可以得到岩、土层的横波速度、纵波速度、密度等参数，进而计算出其它的参数。 （4）地下空洞及掩埋物探测：地下土洞、溶洞、矿区废弃矿井以及各种地下掩埋物，有时需要准确地探测其在地下的赋存位置。用多道瞬态面波进行勘察时，当面波的勘探深度与这些物体的深度相当时，频散曲线就会出现异常跳跃。据此可以确定其理深及范围。 （5）公路、机场跑道质量无损检测：利用人工激发的数十～数千赫兹的高频瑞雷波，可以分别测出路面、路基的波速，进而计算出路面的抗折、抗压强度及路基的载荷能力，以及各结构层的厚度。该方法用于机场跑道和高等级公路的另一项意义是可实现质量随年代变化的连续监控。 （6）饱和砂土层的液化判别：当较松散的饱和砂土层受到振动时就会被振实，体积减小。如果不排水，孔隙水压力就会增高。在连续振动条件下，砂土层内的孔隙水压力增高到了某个时候，孔隙水压力就会等于上覆土压力，在这种情况下，砂土层就不再具有抗剪强度，而处于液化状态。可见，饱和砂土层在振动作用下液化与否，与砂土层的密实度有关，越松散越易发生液化；反之，不易液化。根据一定