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完成,观测表明施工效果良好,达到了设计要求。
(1)水泥粉体搅拌桩加固软土地基后,由于桩土复合体变形模量的提高以及加固后土体容重基本不变,因此沉降量可以明显地减小。
(2)水泥粉体搅拌桩加固软土地基后,地质土抗剪强度的提高,可使圆弧深层滑动的安全系数明显提高,其复合地基能承担较大的荷载,深层水平位移亦相应减小。
(3)粉体搅拌桩复合加固体的变形模量较大,本身的压缩量很小,仅3c m 左右,大部分沉降量来自复合体下的软土层。
因此,粉体搅拌桩的打设深度和间距,需根据复合地基的容许承载力要求和建筑物的容许沉降量,综合考虑确定。
收稿日期:2006-02-17面波法在路基病害勘探中的应用黄晚清 陆 阳 郭建民 (西南交通大学 四川成都 610031)(铁道第二勘察设计院)摘 要 结合工程实例,研究面波法及与电阻率法结合在路基病害探测中的应用。
结果表明,面波法在典型的路基病害探测中应用是完全可行的,既能满足工程精度要求,又提高了勘探效率。
关键词 路基病害 面波法 勘探技术 应用1 引言当前,我国铁路正朝着高速、重载方向发展,路基病害隐患可能诱发突然性的路基破坏,甚至造成灾害性的事故。
因此,在不影响列车运营的情况下,高效快捷地查明隐患是人们非常关心的课题。
目前,路基病害探测技术主要有轻便静力触探、轻型动力触探、小型贯入试验、地质雷达探测、电阻率法(简称电法)和瞬态瑞利面波法(简称面波法)[1]。
其中,电法勘探相对精度较高但工作量大、效率低;而面波法勘探效率高却受某些因素影响,宜与其它方法相结合。
本文结合工程实例,讨论如何利用面波法并辅以电法有效、快捷地查明路基病害。
2 面波法的勘探原理及资料处理211 面波法的勘探原理面波法是利用瑞利波在不均匀土层中的频散特性来划分土层结构的岩土工程原位测试方法,它是通过在地表施加一瞬态振动信号,该信号包含丰富的频率成分,然后用傅氏变换分析来获取不同波长的瑞利波在地层表层的传播速度。
毕业设计（论文）题目：面波在地震波场中的特性研究及其应用Surface wave in the characteristics of seismic wave field research and its application学生姓名：高振兵专业：勘查技术与工程班级：07023209指导教师：方根显二零一一年六月摘要瑞利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[1]。
瑞利面波是一类频率较低、能量较强的次生波，且主要沿着介质的分界面传播，其能量随着与界面距离的增加迅速衰减。
瑞利面波与反射波、折射波一样都含有地下介质的地质信息。
本文从瑞利面波的概念、工作原理及方法、频散特征、反演研究以及实际资料的应用等方面，用多道检波器测量来了解面波勘探在浅层地表调查中的应用。
关键词:瑞利面波、频散曲线、波动方程、瞬态瑞雷波勘探。
ABSTRACTRayleigh wave exploration is developed in recent years, a new shallow geophysical exploration methods, it is a simple, quick, economy, high resolution, achievements intuitive, applicable site, has the advantages of small find application in many fields, and have achieved good application effect.Rayleigh's is a kind of lower frequency, energy strong secondary wave, and mainly the boundary surface along the medium, the energy with the spread of interface distance attenuation increases rapidly. Rayleigh wave reflection wave, with all contain the same refraction wave of underground medium geological information.This article from Rayleigh's concept, principle and method , frequency dispersion characteristics, and inversion study and the actual material application etc, with multi-channel detectors measurements to understand surface wave exploration in the application of shallow surface survey. keywords: Rayleigh wave，frequency disperse curve, wave equation, transient state Rayleigh wave prospecting.目录绪论 (1)1.工区自然地理和地质、地球物理特征 (3)1.1工区自然地理 (3)1.2工区地质概况 (4)2.工作方法与技术 (4)2.1 面波勘探的基本原理及特点 (5)2.2 野外工作方法 (7)2.3 工区布置 (7)2.3.1 主要的仪器设备及其设置的参数 (8)2.3.2仪器要求 (9)2.3.3 采集系统的布置 (9)2.3.4 使用规范 (9)2.4 野外数据采集 (10)3.数据处理 (11)3.1 处理方法和原理 (11)3.2 数据处理内容 (11)3.3 处理软件要求 (11)3.4处理过程的要求 (12)3.5 面波数据处理流程 (12)4.资料解释 (15)5.结论与建议 (17)5.1结论 (17)5.2 建议 (17)致谢 (18)参考文献 (19)绪论瑞利面波(以下简称面波)在反射波地震勘探中作为一种干扰波，被压制和去除。
浅谈面波勘探在工程勘察中的应用【摘要】瞬态面波法是近十多年来发展起来的一种新的浅层地震勘探方法，具有简便、快速、分辨率高、成果直观、适用场地小等优点，在许多领域得到应用，并取得了良好的应用效果。
本文以黄泥河防洪工程勘察为例，介绍瞬态面波法在城市防洪勘察中的实际应用效果。
【关键词】面波；面波勘探；频散曲线；瞬态面波法；面波速度1 引言面波勘探，也称弹性波频率测深，是国内外近十多年发展起来的一种新的浅层地震勘探方法。
通过多年的实践和研究，面波勘探在工程勘察中的应用大致分为以下几个方面：1.1 查明工程区地下介质速度结构并进行地层划分；1.2 对岩土体的物理力学参数进行原位测试；1.3 工业与民用建筑的地基基础勘察；1.4 地下空洞、岩溶、古墓及废弃矿井的埋深、范围等探测；1.5 公路、机场跑道质量的无损检测；1.6 江河、水库大坝（堤）中软弱夹层的探测和加固效果评价等；2 勘探原理面波（主要指瑞雷面波）是在弹性分界面处由于波的干涉而产生，并且沿界面传播，波动现象集中在界面附近的一种弹性波，其具有以下几种主要特性：2.1 面波在自由表面附近传播时，质点在波传播方向的垂直平面内振动，振幅随深度呈指数函数急剧衰减，质点的振动轨迹以波传播的方向或反方向的椭圆轨道运动。
2.2 面波的水平和垂直振幅从弹性介质的表面向内部呈指数减小，大部分能量损失在二分之一波长的深度范围内，这说明面波某一波长的波速主要与深度小于二分之一波长的地层物性有关。
2.3 在多层介质中，面波具有明显的频散特性。
面波沿地面表层传播，影响表层的深度约为一个波长，因此同一波长面波的传播特性反映了地质条件在水平方向的变化情况，不同波长的面波的传播特性反映着不同深度的地质情况。
依据上述特性，通过测定不同频率的面波速度vr，即可了解地下地质构造的有关性质，达到工程勘察之目的。
3 野外工作方法一般采用多道检波器接收，以利于面波的对比和分析。
当锤子或落重在地表产生一瞬态激振力时，就可以产生一个宽频带的r波，这些不同频率的r波相互迭加，以脉冲信号的形式向外传播。
面波勘探原理面波勘探是一种地球物理勘探方法，通过记录地面上的地震面波信号来获取地下结构信息。
面波勘探原理主要基于地震波在地下介质中的传播特性，利用面波信号的传播速度和衰减规律来推断地下介质的性质和结构。
面波勘探在地质勘探、地下水资源调查、地震灾害预测等领域有着广泛的应用。
地震波是在地震事件中产生的一种能量波动，它会在地下介质中传播并产生不同类型的波。
面波是一种沿着地表传播的地震波，其传播速度相对较慢，但能够在较长距离内传播，并且对地下介质的低速层和高速层有着较好的敏感性。
因此，面波勘探可以通过记录地面上的面波信号来获取地下介质的速度结构和界面信息。
面波勘探原理的关键在于分析面波信号的传播特性。
当地震波通过地下介质时，不同类型的地质结构会对地震波产生不同的影响，导致地震波在地下传播时发生折射、反射等现象。
面波信号的传播速度和衰减规律受地下介质的密度、泊松比、剪切模量等因素的影响，因此可以通过分析面波信号的传播特性来推断地下介质的性质和结构。
面波勘探通常采用地震勘探仪器进行观测，通过在地表布设地震接收器阵列，记录地震波在地表的传播情况。
地震仪器会记录地震波在地表的振动信号，然后经过信号处理和数据分析，可以得到地下介质的速度结构和界面信息。
通过对面波信号的分析，可以确定地下介质的速度分布、界面位置和地质构造特征，为地质勘探和工程勘察提供重要的地质信息。
面波勘探原理的应用范围非常广泛。
在地质勘探领域，面波勘探可以用于矿产勘探、油气勘探等，帮助矿产资源的勘查和开发。
在地下水资源调查中，面波勘探可以用于地下水勘察和水文地质研究，为地下水资源的合理开发提供技术支持。
在地震灾害预测方面，面波勘探可以用于地震活动区的地质构造和地下构造特征研究，为地震灾害的预测和防范提供科学依据。
总之，面波勘探原理是一种重要的地球物理勘探方法，通过对地震波面波信号的分析，可以获取地下介质的速度结构和界面信息，为地质勘探、地下水资源调查、地震灾害预测等领域提供重要的地质信息和技术支持。
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。
2 工程双源面波勘探数据采集与处理系统工程双源面波勘探数据采集与处理系统中的野外数据采集系统为S-Land数字化工程地震勘探数据采集系统，由主机及两串数据链（24或48道）组成，传感器为重庆地质仪器厂生产的2.5Hz或4.5Hz检波器，主要技术参数如下：通道数：24道、36道、48道可选采样率：0.25ms、0.5ms、 1.0ms,、2.0ms 、4.0ms动态范围：145dBA/D：△-∑24位前放增益：0 dB、12 dB、24 dB、36 dB频宽：0.25ms, 0-1600Hz；0.5ms, 0-800Hz；1ms, 0-428Hz；2ms, 0-210Hz通频带波纹系数<0.1dB系统平均单道功耗<250mv工作温度：-350C ~ +750C记录格式：segy主机重量：2.2kg本系统采用数字化检波器技术，即在每一个检波器上有一个SMG，其中有前置放大和△-∑24位A/D转换，它采集到微弱的人工源面波信号和微动信号后经放大后即转为数字信号，灵敏度、保真度高，使信号不受干扰和畸变。
另外，该系统频带低频响应好，动态范围大，很适用于进行双源面波法勘探。
处理软件采用加拿大骄佳技术公司的6.1高级版面波处理软件。
人工源面波勘探采用Ｆ-Ｋ方法，二维F-K变换和tau-p变换，可以在FK、FV、FP域中提取频散曲线，天然源面波处理软件有F-K（频率-波数法），S-PAC（空间自相关法）及ESPAC（扩展的空间自相关法），其中F-K和ESPAC法不再局限于SPAC的圆型或三角形台阵，使用更灵活的排列布置来适应实际工作环境。
3 数据采集中的几个问题人工源面波勘探（多道瞬态面波勘探）经近二十年的研究应用，已逐渐发展成一种重要的工程物探方法。
众所周知，频散面波具有不同的频散振型，目前在多道瞬态面波勘探中主要应用基阶振型频散面波。
所以在数据采集时能否采集到不受干扰的基阶振型面波对能否取得较好的勘查效果十分重要。
目前在人工源面波勘探中有一个误区，由于面波的能量强易于采集和识别，往往不重视外业数据采集参数中偏移距和道距的选择。
合理的采集参数是该法取得效果的关键。
图1是清华大学声学实验室沈建国先生的物理试验模型。
可见基阶面波、高阶面波及体波有着不同的发育空间【6】。
图2是实际采集的地震记录，可见，它与物理试验模型的结果十分吻合。
图1 物理试验模型图2 面波振型图3是在不同地区采集的面波记录，可见（a ）图除基阶面波发育外，尚发育一组高阶振型面波，（b ）图仅发育有基阶振型面波，无高阶面波发育。
研究表明，面波振型的发育状况与地下地质结构有关。
所以在进行人工源面波正式数据采集前必须进行长排列干扰波调查，研究工区内基阶、高阶面波的发育空间，选择适用于勘查区的采集参数，即偏移据和道距，保证采集到不受干扰的基阶面波。
基阶面波高阶面波（a ）复杂地质结构 （b ）简单地质结构图3 不同的地质结构发育有不同的面波振型图4是面波波场干扰波调查记录，72道采集，3m 道距，体波及面波中的不同振型的发育空间清晰可辨。
从图可见，与远波场相比，近震源处的波场要复杂的多，基阶、高阶振型面波与各种体波混合在一起，且基阶面波尚未完全发育，据此，选择40m 的偏移距较适合的。
图4 面波波场干扰波调查 另外在人工源面波勘探中，道距的选择对提取面波相速度的精度也十分重要。
基阶面波高阶面波相速度()()2xωνωϕωπη⋅∆=+相速度的相位差2()()xf f πφλ⋅∆∆=其中∆X 是人工源面波数据采集时的道间距、可见若想提高面波相速度的测定和提取精度，采用较大的道间距是必须的。
但这样又会降低面波勘探的水平分辨率，所以采用地震反射采集的多次覆盖观测系统应较好。
综上所述，在进行人工源面波勘探时，不进行长排列干扰波调查、选择较小的偏移和道间距是一个误区，直接影响它的勘查效果和相速度的提取精度。
图5是采用6m 道距、40m 偏移采集的面波记录、二维谱及频散曲线，可见其勘探深度可达60m ，频散曲线的提取精度不但较高且提取的频散曲线是唯一的。
a 面波记录b 二维谱c 频散曲线图5 a 面波记录 b 二维谱 c 频散曲线天然源面波勘查（微动勘查）微动（或称地脉动、声幅声）是由自然现象如海浪、潮汐、风、气压等和人类活动如工厂的机械振动、汽车的运行等引起的。
具有较宽的频谱范围，而主要的成分是面波，可随时随地进行观测。
天然源的震源是由无数个有各种强度、频率、波形特征的震源组合而成的，时有、时无，强度或大或小，频率或高或低，具有随机的特性。
但研究结果表明，在一个较长的时间内它又是平稳的。
所以在采集时应有较长的时间，一般需连续采集10-30分钟左右。
微动勘查一般采用4个或7个观测台阵，选择三角型台阵，S_LAND数字化工程双源面波数据采集系统有24道（或36道、48道），所以观测系统较灵活，可以是线性、L型、十字型、U型等，但应注意的是当震源来自不同方向时最好不要选择线性排列。
和人工源面波勘探一样，应根据勘查目标选择台阵的道间距，一般的情况下，当勘查深度较大时应选择较大的排列长度。
天然源面波勘探对传感器各道一致性有很高的要求，所以在进行数据采集前要对系统的各道一致性进行测试。
另外，过多的近震源体波瞬变信号，如近距离的人行走、汽车的疾驶等都会形成干扰。
4 应用双源面波勘探在工程上的应用领域很广泛，诸如地下空洞调查、岩溶勘查、基岩埋深调查、地下不良地质体调查、煤层采空区调查等。
若想使该法在工程应用中取得较好的勘查效果，首先要保证采集的原始数据是可靠的，经数据处理后供解释的结果是唯一的。
图6是在上海朱家角采用本文的工程双源面波勘探系统，布置6m道距，传感器使用2.5Hz的一线性排列，首先进行20分钟的天然源面波采集，然后偏移40m采集人工源，经处理得到的频散曲线对比。
可见在50m范围内其频散曲线完全一致，在50～80m有差异，这说明两点：①在50m内人工源面波的资料是可靠的；②在本地区该排列装置天然源面波的勘探深度可增加至80m。
图6 同一排列人工源与天然源频散曲线对比图7是在内蒙鄂尔多斯准格尔某煤矿采空区调查中一个三角型方阵（半径50m）采集40分钟的天然源数据分段处理前20分钟，后20分钟和全部40分钟得到的频散曲线，可见其重复性较好。
a 前20分钟b 后20分钟c 40分钟图7 内蒙鄂尔多斯某煤矿三角型台阵采集的频散曲线图8是内蒙古鄂尔多斯一煤矿采空区采用线性排列，道距5m（排列长度115m），采集40分钟分时段处理得到的面波频散曲线，可见：①不同时间段的频散曲线重复性较好；②在埋深120m处的煤层采空区反映清晰；③勘探深度可达300m。
但没有得到地下50m以上的资料。
由于本次数据采集布置的是线性排列，当时还进行了人工源面波采集，其频散曲线如图d所示，可见在埋深30m处呈“之”字型特征，为一浅部煤层采空区的特征反映，综合利用双源面波勘探分别得到了浅部和深部的资料综合分析该处为一双层煤层采空区，与该矿的开采情况吻合。
a 前20分钟b 后20分钟c 40分钟图8 内蒙鄂尔多斯育才煤矿天然源面波勘探频散曲线(a 前20分钟 b 后20分钟 c 40分钟)图9是在上海朱家角一“十”字形线性排列的人工源面波频散曲线（采集参数：6m 道距、40m 偏移距），可见其重复性很好，实际上由于多道瞬态面波勘探得到的频散曲线是该排列下岩土性质的综合反映，在同一场地南北和东西相交的十字测线其频散曲线应有很好的重复性。
因为它反映的是地下相同的介质。
其有效勘探深度超过40m 。
图9 “十”字型线性排列人工源面波频散曲线的对比上述采用S_LAND 数字化双源面波勘探数据采集与处理系统的试验结果表明：⑴采用该系统硬件配置和处理软件、严格遵循本文提出的双源面波数据采集原则，提取的频散曲线是唯一的，避免了随机性。
⑵人工源面波勘探的深度可达50m ，天然源面波勘探的深度可达100~300m（与地域和地质结构有关）。
拓展了面波勘探的应用范围，提高了面波勘探的应用效果。
下面是几个应用实例：实例一：鄂尔多斯煤矿采空区调查在鄂尔多斯某浅部煤层采空区调查中进行浅层反射波法勘探，并同时进行了天然源面波勘探。
