面波法勘探在工程勘察中的应用
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电力工程勘察中面波技术的应用摘要:随着我国经济体量的快速增长,城市区域开发活动的深入进行,电力工程项目开发规模扩大,数量增长,为了适应不同施工环境的电力资源输送配置能力,满足经济发展与社会生活过程中对于电力资源的使用需求,电力深入开展工程勘察工作,构建起现代化的勘察工作新模式,文章从面波技术的角度出发,在理论原则的引导下,从多个维度出发,对面波技术全面探索,推动其与电力工程勘察的有效衔接,确保电力工程勘察工作在实践中的有序开展。
关键词:电力工程勘察;面波技术;原则;应用方式面波技术又可以称为多道瞬态面波勘察技术,作为一种全新的物探技术工艺,其借助于频散特性以及传播速度的差异,对多种地质环境信息进行获取、分析,为后续工程开发活动开展提供了必要的数据支持。
电力工程勘察在实际运行的过程中,由于会遇到各类问题,从而导致电力工程勘察结果不够准确,无法真正满足电力项目设计施工工作的客观需求。
而面波技术与电力工程勘察工作的结合,使得断裂带、岩溶等不良地质环境勘察工作得以顺利进行,增强了电力工程勘察工作的完整性与整体性,满足复杂地质环境下,电力项目规划施工活动建设的客观要求。
文章将从面波技术入手,从多个维度出发,对面波技术原理进行客观分析,在理论原则的框架下,对电力工程勘察活动中面波技术的应用方式进行全面探索,确保其在实践中的科学高效应用。
1.面波技术原理分析对面波技术原理进行客观分析,使得技术人员进一步明确面波技术的核心运行模式与关键操作流程,为其在电力工程勘察工作的应用准备了条件。
面波作为一种弹性波,是由于弹性界面在波的干预下形成的一种特殊形式,有着较为显著的特征,在均匀介质下,面波的传播速度VR与振动频率没有关系,并且面波在均匀介质内部不表现出频散性。
在不均匀的介质内,面波传播速度VR 与频率呈现出一定的函数关系,二者呈现出一定的相关性变化,而面波在不均匀介质内表现出的频散性,则是面波技术参与地质勘察工作的基础。
瞬态面波法在工程勘察中的应用面波勘探是一种能够快速并准确测试地表浅层地质信息的物理勘探法,近些年来才在我国出现并应用。
随着信息时代软硬件的快速完善和进步,瞬态面波法渐渐为人们所熟知并采用。
本文将介绍面波勘探技术的概况,工作原理以及野外测试法,并通过实例来说明其在工程中的应用。
标签:面波勘探稳态面波检波器震源面波通过地表由震源向外传播,它的波阵面呈圆柱面。
和体波不同的是,面波能量更强而速度和频率却较低,很容易识别,所以在地质结构探测的物探方法中更具有优越性。
1面波勘探技术概况在反射波地震勘探中,面波是一种被压制和去除的干扰波。
面波在地层介质传播中会携带经过介质中的如岩性、速度、深度等地质信息。
将这些地质信息有效的提取出来。
尤其是面波所擅长探测的浅层地质问题。
相对于传播于弹性空间的介质体积内的体波,还有一种波,它从能量角度来说分布在弹性分界面附近,这就是面波。
面波是一种沿地表传播的弹性波。
1887年,英国数学物理学家瑞雷预言了一种振幅沿纵向呈指数衰减的干扰波——面波。
面波是沿着地表层传播的,约为一个波长的厚度。
这种面波的传播特性能够反映该片区域的地址情况,对于解决人们了解掌握浅层地质信息很有帮助,所以此面波就以它的发现者命名为“瑞雷面波”。
2面波工作原理面波勘探取决于震源和接收两大因素,根据震源和接收方式的不同分为瞬态法和稳态法。
(1)稳态面波。
稳态震源下以一个固定频率激发垂直于地面的简谐振动,并以单频简谐波的方式传播,就是稳态面波。
我们一般用检波器在地面进行面波的接收,按照相位差或者时间差法就能够计算出这个频率下的面波速度VR。
通过改变震源频率,反复测量和计算能得出一组频率不同的面波速度并绘制曲线VR-f。
稳态面波根据其震源频率的不同可以产生出许多不同频率的面波。
我们通过运用日本VIC株式会社在80年代推出的佐藤GR-810自动地下勘探机,可以设计各种频率的震源,从而能够一步步的改变面波的穿透深度。
面波法检测实施细则引言:面波法是一种非破坏性检测方法,广泛应用于土木工程、地质勘探等领域。
本文将详细介绍面波法检测的实施细则,包括检测原理、仪器设备、实施步骤、数据处理和应用范围等方面。
一、检测原理1.1 面波传播机理面波是指在介质表面传播的一种波动形式。
它主要由剪切波和压缩波组成,具有波长长、传播距离远的特点。
面波的传播速度与介质的弹性参数和密度有关。
1.2 面波法原理面波法通过在地表激发面波,利用地震记录仪测量地表上的波动信号,进而推断地下介质的物理性质。
面波的传播速度与地下介质的弹性参数和密度有关,通过分析面波的传播速度变化,可以推断地下介质的变化。
1.3 面波法的优势面波法具有操作简便、数据获取快速、成本较低等优势。
它可以在不破坏地表和地下结构的情况下,对地下介质进行快速、准确的检测,适用于各种地质环境和工程项目。
二、仪器设备2.1 面波发生器面波发生器是面波法检测的关键设备之一。
常用的面波发生器有落锤法、振动源法和地震源法等。
根据实际需求选择合适的面波发生器,并根据地质条件进行现场调试和校准。
2.2 地震记录仪地震记录仪用于记录地表上的波动信号。
选择合适的地震记录仪能够提高数据的采集质量。
在使用地震记录仪时,需要进行现场校准和调试,确保数据的准确性。
2.3 数据处理软件数据处理软件用于对采集到的波动信号进行处理和分析。
常用的数据处理软件有MATLAB、SeisImager等。
根据实际需求选择合适的数据处理软件,并进行相应的数据处理和解释。
三、实施步骤3.1 前期准备在进行面波法检测前,需要进行前期准备工作。
包括确定检测区域、选择合适的仪器设备、现场勘测和测点布设等。
3.2 面波激发通过面波发生器在地表激发面波。
根据实际情况选择合适的激发方式和参数,并进行现场调试和校准。
3.3 数据采集使用地震记录仪记录地表上的波动信号。
根据实际需求选择合适的记录方式和参数,并进行现场校准和调试。
四、数据处理4.1 数据预处理对采集到的波动信号进行预处理,包括滤波、去噪等操作。
面波勘探技术在强夯地基处理效果检测中的应用•摘要:面波勘探是近几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。
文章介绍了面波勘探技术的探测原理、主要特点以及野外测试方法,并通过在强夯地基检测中的应用实例说明其在工程中的应用效果。
关键词:瑞利面波;瞬态法;强夯地基检测;对比试验一、面波勘探技术概述面波勘探,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。
目前常使用瞬态面波法进行勘探。
二、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。
三、野外工作方法应用瞬态面波法进行现场测试时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。
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。
微动探测技术及在工程勘察中运用分析摘要:科学技术的迅猛发展,给微动探测技术的产生和发展,提供了新的路径。
近年来,微动探测技术被广泛应用到了各类工程的勘察作业中,给工程施工提供了大量有价值的数据。
基于此,本文对微动探测技术的原理进行了简要分析后,重点阐述了这项技术的具体应用方式,其中涵盖了有效采集数据、科学处理数据等,以期为相关人员提供参考和借鉴。
关键词:微动探测技术;工程勘查;运用分析引言:微动探测技术属于天然面波技术,这种技术在初期主要是用作估算地球深部横波视速度结构,以此对地球深部的属性变化等元素进行研究。
相较于传统的探测技术,微动探测的深度要更大,并且具有极强的抗干扰能力。
本文以某供水管道岩石工程为主要案例,详细分析了微动探测方法在城市管道工程中的运用方式,旨在提升运用质量和效率1微动探测技术原理微动的含义是指自然现象和人类活动在地球表面引起的一系列微动。
微动探测技术属于被动源面波法,常用于地震勘探中,其主要的台阵方法有,三角形、菱形以及L形等,如图1。
在设计台阵的类型时,要结合场地的实际情况科学选择。
微动探测技术是基于平稳随机的过程,通过多种探测方式,获得相应的微动信号,对相关探测数据进行分析和处理后,可以获取瑞雷面波的频散曲线,在非均匀介质中,瑞雷面波会呈现出频散特性,这种特性会反演频散曲线,从而得到地下介质的横波速度。
除此之外,微动的特点有:无论何时地球表面都会存在、触发时间、方向以及强度等具有随机性、面波能量为微动总能量的17%、在时空范围一定的情况下,会呈现出统计稳定性的特征,可以借助空间和实践的平稳,随机描述过程[1]。
图 1 微动探测台阵图2微动探测技术在工程勘察中的运用方式2.1数据采集想要采集到准确的面波频散信息,就要科学合理地使用微动探测技术。
这种技术在采集数据的过程中,主要是应用二维台阵获取信号,台阵的布设方式如图1所示。
一般情况下,会使用圆形台阵,这种布阵方式的观测站台大概有5-13个,其中1个布设在圆心位置,剩余的均匀分布在圆周上。
2018年06月油气田工程勘察中面波技术的应用张木春(大庆油田工程有限公司,黑龙江大庆163712)摘要:随着社会科技的不断发展,我国岩土勘察测试技术也在不断进步,面波法则是我国首创的新型勘察技术,自创立开始便受到油库建设工程广泛应用。
本文主要对油气田工程勘察汇总面波技术的应用进行简单阐述。
关键词:面波技术;勘察;油气田工程面波是在自然地震中对建筑物有具有危害的地震波,在人工地震勘探中可以发现面波的分布主要为扫帚状,干扰波力度很强,因此在对面波进行研究时,最开始人们主要对其特点进行研究,使用多种方式来试图减轻它的危害或消除其影响[1]。
近几年,随着计算机技术不断发展,人们对于面波的研究不断发展,面波技术勘察得到了广泛使用。
在工程过程中使用面波勘察,不断对野外采集方式创新、改进,发展资料应用范围以及解释方法。
1面波勘察原理以及特性面波常指瑞雷面波,对于冲击振源以及炸药振源,主要产生于弹性分界面处,产生原因为波的干涉,传播路径为界面,波动现象主要集中在界面附近,属于一种弹性波,主要特性有:面波传播于自由表面时,质点主要在波传播方向垂直平面内振动,振幅会跟着深度随之发生衰减,波传播的方向以及反方向椭圆轨道运动便是质点振动轨迹[2]。
面波水平垂直的振幅减少主要跟随弹性介质表面,能量主要会损失在1/2波长深度范围内,因为某一波长波速可能与地质物性有关。
面波主要在地面表层传播。
波层影响的深度大约为一个波长,同一波长面波传播特点主要根据地质条件来变化,同波长面波传播特性也证明了不同深度的地质情况[3]。
面波技术是我国新型的岩土原位测试勘测方式,主要通过其频散特性、传播速度与岩土物理力学性质相关性对于工程地质问题具有有效作用,例如可以进行准确的地层划分:有效找出软弱下卧层,并且找到良好的持力层;使用波速计算可以有效求出场地类别以及类型等。
传统地震勘探技术与面波勘察比较,具有工作条件要求较低,以及不易受到地层波速影响,可清晰分辨浅表地层;而且该方式还可让现场工作程序简化,勘察工作周期更短,工作效率更高[4]。
摘要在天然地震中瑞雷波是一种具有危害性较大的地震波,在人工地震勘探中面波也是一种干扰波。
但在工程勘探中将面波视为有效波,并且在层状介质中,面波具有频散的特性,由此特性将面波用于工程勘探中。
本次主要是勘察路基的承载力,由于前期的实验发现工区的刚度系数较小,广泛分布软土,所以引用GDS 表面波测试系统(The GDS Continuous Surface Wave System,简称GDS)用稳态面波法寻找软土。
本文将从瑞雷面波理论以及GDS连续表面波测试系统着手,介绍它的在工程中的工作,即先将野外采集到的信号转换成相位,在处理时调节相位差,然后利用处理软件,根据频散特性生成深度-剪切波速度曲线。
并结合本次在武广线的实习过程探讨仪器使用情况、测线布置、施测、资料的处理及解释等问题。
关键词: GDS连续表面波测试系统瑞雷波稳态面波相位相位差层速度道间距频散曲线剪切波速度波长刚度深度目录第1章序言1.1论文研究的目的和意义1.2研究与应用现状第2章:瑞雷面波的基本理论2.1:瑞雷波的传播特征2.1.1:物体的弹性与弹性波2.1.2瑞雷面波的形成和定义2.1.3 弹性波波动方程2.1.4均匀半空间介质瑞雷面波传播2.2层状介质中的瑞雷面波2.2.1固体-弹性半空间二层介质中的瑞雷面波2.2.2面波速度、厚度频散曲线的一般绘制方法第3章:稳态面波3.1:瑞雷波勘探原理3.2:野外工作方法及仪器配置3.2.1工作布置3.2.2:GDS连续表面系统简介及布置3.2.3野外工作3.3 GDS连续表面波测试系统资料处理3.3.1系统内部自身在采集过程中对采集数据的初步处理3.3.2室内利用随仪器配置的软件对采集的野外数据进行处理3.4 GDS连续表面波测试系统资料解释3.4.1解释原则3.4.2、解释结果第4章结论及建议4.1结论4.2建议致谢参考文献第1章序言1.1论文研究的目的和意义1.1.1论文研究的目的随着社会的大发展,交通枢纽压力越来越重,国家大力发展铁道建设铁道部决定第三次提速,将客运线和货运线分开。
面波勘探的原理和应用1. 原理面波勘探是一种地震勘探方法,它利用地面上的波动进行勘探。
其原理可以概括为以下几点:•面波是地球表面上的一种波动,它是由地震波在地表传播时产生的。
•面波是一种横波,它在地表上扩展,相对于体波来说,面波的振幅较大,能够传递更多的能量。
•面波分为Rayleigh波和Love波两种。
Rayleigh波是一种类似于水波的波动,它在波传播过程中会产生旋转的粒子运动。
Love波是一种沿着地表传播的横波,它的粒子运动相对较小。
•面波的传播速度相对较慢,但具有较强的能量,能够传递较远的距离。
2. 应用2.1 地质勘探面波勘探在地质勘探中具有广泛的应用。
它能够通过检测和分析地下的面波传播情况,来获取地下结构的信息,进而了解地下的地质情况。
具体应用包括:•探测地下岩层的分布:面波勘探可以探测地下岩层的分布情况,包括厚度、结构、接触面等信息。
这对于油气勘探、煤矿勘探、地质灾害预测等具有重要意义。
•识别地下空洞和裂缝:面波勘探可以识别地下的空洞和裂缝等地质缺陷,及时发现地质灾害的隐患,为工程建设提供参考。
•确定地下水位和水质:面波勘探还可以通过分析水波的传播情况,来确定地下水位的深度和地下水的质量状况,对水源管理和环境保护具有重要意义。
2.2 岩土工程面波勘探在岩土工程中的应用主要包括:•地基勘探:面波勘探可以用于地基的勘探和地质参数的推断。
通过分析地基中面波的传播情况,可以判断地基的稳定性和承载力状况,为工程设计和施工提供指导。
•地震反应分析:面波勘探还可以用于地震反应分析。
通过分析地震波在地表传播的情况,可以评估建筑物和结构物对地震的响应情况,为抗震设计提供依据。
2.3 环境工程面波勘探在环境工程中的应用主要包括:•地下水污染调查:面波勘探可以用于地下水污染的调查和监测。
通过分析面波的传播特性,可以确定地下水污染的范围和程度,为地下水污染治理提供依据。
•地下防渗措施设计:面波勘探还可以用于地下防渗措施的设计和评估。
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。
第一章地震面波简介地震波是地震震源在地球介质中产生的扰动。
在有介质分界面存在时,地震波除了像反射波和折射波那样在整个介质体内传播的体波外,还存在一类沿介质自由界面传播的面波,当它沿着自由表面传播时,其能量主要集中在自由表面附近,并随着深度的增加能量迅速衰减。
面波按其类型主要有瑞雷面波和勒夫面波两大类。
瑞雷面波是 1887 年由英国学者瑞雷首先在理论上确定的,这种面波分布在自由表面上,或者表面为疏松的覆盖层内。
当介质为均匀各向同性介质时,瑞雷面波的相速度和群速度将一致,否则瑞雷波的相速度将不一致,出现频散现象,当介质具有水平层状性质时,瑞雷面波的频散规律与介质的分层结构紧密相关。
瑞雷面波既有 P 波成分也有 Sv 波成分,而无 SH波成分。
瑞雷面波在天然地震中常常可以观测到,它对建筑物的破坏性极大。
在地震勘探中,瑞雷波已由过去的干扰波变成了可以利用的信号。
勒夫面波产生于介质表面的低速覆盖层以及该层与下面介质的分界面上。
勒夫面波面波是一种SH型波,具有频散现象。
假定存在一均匀完全弹性的半无限空间,不均匀平面纵波与不均匀平面横波沿自由表面传播时相互叠加就产生了瑞利面波。
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)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,因此利用面波作为勘探方法,其信噪比会大大提高。
第二章瑞利波勘察原理及现场工作方法2.1瑞利波勘察原理瑞利波沿地表面传播,其穿透能力仅有一个波长,也就是说,可以达到距表层一个波长λR的深度范围。
如果能在水平方向的测线上记录同一波长不同点的VR 值,就可以反应地质界面在水平方向的变化特征。
若记录不同λR的VR值,也就可以反映出不同深度的地层分布和特征。
瑞利波和反、折射波一样都是沿测线方向传播的。
在测线上以一定道间距ΔX设置N+1 个检波器,就可以观测到瑞利波在NΔX长度范围内传播的过程。
设瑞利波的频率为fi ,相邻两各检波器的瑞利波的到时差为Δt 或相位差为Δφ,则相邻两道ΔX 长度的范围内,瑞利波的传播速度,可以记为: (2-1) 式中 (2-2)测量范围N ΔX 内地层 的平均速度为 (2-3)在同一地段测量出一定频率的值就可以得到一条(V R -f)曲线,即所谓的频散特性曲线或把(V R -f)曲线转化为(V R -λR )曲线,可用下式表示: (2-4) 由于(V R -f)与(V R -λR )曲线的变化规律与地层地质条件存在着内在的联系,因此通过 对频散曲线的反演解释,可以得到地下某一定深度范围内的地质构造,也可以得到不同深度地层的V R 值。
2.2多道瞬态面波数据采集方法2.2.1仪器及配件一套完整的多道瞬态面波采集系统至少应该配备以下仪器和配件: 地震仪:用于处理和存贮地震波信号。
一般使用 SWS 多通道工程地震仪,也可以采用其它通用多通道数字地震仪,数据通道不应低于六道。
数据传输线:用于检波器和地震仪间的数据传输,其长度不应小于最大测线长度。
检波器:用于接收地震波信号,面波采集时应采用低频检波器。
⎪⎩⎪⎨⎧∆∆=∆∆=ϕπx f V t x V RR 2i i i i f t f t f f πϕϕπππ2/222∆=∆∆∆X =∆∆X ⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧∆∆=∆∆=∑∑==n i i i R N i i R x N f V t x N V 112ϕπfV R R =λ触发开关:触发开关通过导线连接震源和地震仪,以保证震源的激发的同时地震开始记录数据,使所采集的地震信号具有时间特性。
震源:一般的浅层面波勘探常采用锤击震源,也可采用落重或炸药震源。
电源:根据不同的仪器要求,配备相适应电源。
2.2.2数据采集1、侧线布置野外数据采集时使用低频面波检波器在震源纵向方向等间距排列,如图2-1所示,排列长度应大于预期探测深度,排列线附近地面尽量避免有沟、坎、墙等能产生反射或散射的障碍物。
图2-12、参数设置仪器开启进入面波采集系统后,需要对以下各种参数进行设置:存盘路径:用来指定数据的存放地点,方便以后调用。
文件名:由于野外数据采集时往往数据量大,文件多,所以必须正确设置文件名,否则极易搞混淆。
文件名应该包括代号和代码两部分,代号部分一般用工程名称的拼音简写,代码部分用来表示数据采集的先后顺序,可以由仪器自动生成。
采样间隔:常采用0.20或0.25ms每道采样数:常取1024、2048、4096等。
道数:根据实际情况设置,常采用12道或24 道。
道间距:道间距由测线长度和道数控制,设测线长度为L,道数为n,则道间距为L/(n-1)。
道间距的设置还应该考虑分辨率要求,不能大于欲探测的最薄地层的厚度。
偏移距:视具体情况而定,取值范围一般为2~10米。
3、震源激发多道瞬态面波震源激发位置必须位于检波器排列的纵向方向,可置于前端也可置于后端,最小偏移距不宜低于2m。
震源能量视预期勘探深度而定,当预期勘探深度小于30m时,可用人工锤击震源,预期勘探深度在30~80m可采用落重震源,预期勘探深度大于80m时一般应使用炸药震源。
瞬态面波测深要求采用的震源在时间上是单个脉冲的冲击。
在锤击或落重操作中往往会产生连击,甚至在爆炸时,由于围岩的影响,也能出现反冲。
如果两个脉冲的时间间隔小于期望获得的面波最长周期,就不可能用时间-空间窗口加以清除,而会在频率波数谱上出现周期性的能量强弱起伏,严重时甚至会导致相位的周期性扭曲。
4、数据检查与保存当震源激发后,地震仪会将所接受到的地震波形记录显示在屏幕上,可以通过增益控制键调整波形幅度,观察有无缺道以及干扰的大小等,然后确定记录信号的质量是否合乎要求。
有的工区,由于客观条件的限制而无法避开干扰,这时就需要采用多次叠加技术来压制干扰,叠加的次数视具体情况而定。
当确定接收的信号合乎要求后,即可存盘。
第三章瑞利波资料整理与解释3.1面波频散曲线的深度解释要利用面波频散曲线进行地层划分,首先要确定面波波长与深度的转换系数β,以便将面波f-VR 曲线转换为H-VR曲线。
瑞雷波的能量随深度按指数规律衰减,通常定义当振幅比µz /µ衰减到1/e 时的深度为穿透深度,其中 µ0为横向振动的振幅,µz 为纵向振动的振幅。
针对不同的岩土介质,我们可以计算出穿透深度与振幅能量之间的关系,如表3-1所示,从而确定出比较合理的深度H 与波长λR 的转换系数值β值。
从表3-1中可以看出,对于所有的介质,瑞雷波的穿透深度为0.55λR ~0.875λR 。
对于土体而言,泊松比σ=0.4-0.45,则穿透深度H≈(0.79-0.84)λR 。
对于淤泥质软塑土层,穿透深度可取0.85λR 。
对于一般土层穿透深度可采用:f V H R R 8.08.0==λ (3-1)实际应用中,由于各测区地层条件一般不会相同,所以应该根据现场对比试验来确定合适的深度的转换系数β。
一般来说,以上述β值绘出V R —βλR 曲线中的传播速度能够代表 βλR 深度以上的平均速度,其变化规律与V R —λR 曲线一致。
表3-1 不同介质中瑞利波的穿透深度3.2层厚度的计算方法在实际勘察工作中,以V R 为横坐标,以H=βλ为纵坐标,绘制V R -H 曲线(如图3-2),曲线的纵坐标就可近似代表勘探深度。
分析V R -H 曲线的形态和变化规律,可以初步确定地层界面深度以及各层速度的大概范围。
精确确定地层段划分主要有以下两种方法:3-21、 一阶导数极值点法根据R RRV βλλ-∂∂曲线的极值点对应的分层位置,求出其波长Ri λ,并根据 Ri λβ=H 确定分层深度。
2、拐点法根据V R -βλR 曲线上的拐点的位置,计算出拐点处所对应的波长Ri λ,同样根据Ri λβ=H 确定出分层深度。
需要注意的是瑞利波速度代表着Ri λβ深度以上介质的平均速度。
对于多层介质,深度计算公式需要作适当的修正,即:Ri λβk H i =,以消除层间的影响。
3.3层速度的计算方法1、瑞利波速度层速度计算一般采用近似计算方法,即近似的认为瑞雷波传播速度代表某一深度内各层波速的加权平均值。