双源面波勘探技术在工程中的应用研究

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。

双源面波数据采集与处理系统及其应用效果孙秀容;夏学礼;赵东;刘洋【摘要】双源面波数据采集与处理系统融两种勘探方法的硬件性能和软件功能于一体,既能采集与处理主动源面波数据,又能采集与处理被动源面波数据。

同一测线上的双源面波联合勘探,既能兼顾浅层勘探分辨率的要求,同时也可以达到更大的勘探深度,取得良好的地质效果。

对于同一场地,不同类型观测台阵、不同采集时间数据的被动源频散曲线具唯一性;排列的布设与空间位置无关,主动源面波采集数据重现性良好。

%Dual-source surface wave data acquisition and processing system melts two exploration methods of software and hardware performance integrates functional,already can acquisition and processing active source surface wave data,and can acquisition and processing passive source surface wave data.The same measure online dual-source surface wave joint exploration,already can juggle shallow exploration resolution requirements,while also can achieve greater exploration depth and satisfactory geological effects.For the same site,different types,different a.p.array of data collection period with passive source frequency dispersion curve uniqueness;Lined the construction and space position-independent,active source surface wave data collection reproducibility.【期刊名称】《上海国土资源》【年(卷),期】2011(032)003【总页数】6页(P87-92)【关键词】主动源;被动源;面波;数据采集与处理系统【作者】孙秀容;夏学礼;赵东;刘洋【作者单位】上海申丰地质新技术应用研究所有限公司,上海201107;上海申丰地质新技术应用研究所有限公司,上海201107;骄佳技术公司,加拿大卡尔加里T3A;5PZ;上海申丰地质新技术应用研究所有限公司,上海201107;陕西能源职业技术学院,咸阳712000【正文语种】中文【中图分类】P315.90 引言地球物理探测技术在城市建设中具有独特优势，在工程领域得到广泛应用并取得显著实效[1～10]。

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。

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。

论面波技术在公路勘察中的应用性【摘要】随着我国经济不断发展，近年来高速公路发展更加迅速,各地不断有新的高速公路开工,面波勘探技术是近年来新兴的一门技术,与传统勘探方法相结合,具有准确、快速、经济等特点,在高速公路路基勘察中取得了较好的应用效果。

本文介绍了瞬态面波法在高速公路路基勘察中的运用方法,并就该方法目前存在的问题进行了探讨。

【关键词】公路;勘察原理;采集;解释1.工程概况某高速公路路线长约42 km。

该路北段为冲洪积平原, 中段为黄土丘陵地貌, 南段为丘陵及倾斜平原地貌, 地质条件复杂, 在河流冲洪积平原、黄土冲沟内发育第四系全新统( Q4al )及其新近沉积土层, 土质以粉质黏土、粉土为主, 土质软弱, 厚度一般在10m以内, 大型勘探设备难以到位。

为详细查明该路段软弱土层分布、地层结构及天然地基承载力情况, 为路基设计、地基加固处理设计提供依据, 勘察中采用了面波法。

2.勘察原理面波存在于地表面附近,沿地表面传播,其穿透深度约相当于它的波长。

频率越高的波穿透深度越小,可以利用高频波探测浅部地层;用低频波探测深部地层。

在震源激发的能量中,约有2/3的能量转换为面波,且衰减速度比纵波和横波慢。

面波的振幅随着距离增大,因此在远离震源处,面波还有较大的振幅。

瑞雷面波在分层介质中具有频散特性,利用这种性质,可以根据频散曲线划分层位,求出各层速度。

另外,面波的波速与介质的密度紧密相关,波速随介质密度增大而增加,可以利用波速与密度的相关性计算密度。

采用面波勘察,主要利用其以下三个基本特征:2.1在分层介质中,面波具有频散特性波的传播速度与频率有关的现象称为“频散”。

在半无限均匀弹性介质中,面波速度约为横波速度的0．9倍,无频散现象;而在分层的层状半空间中,当波长很短时,波速约为上层介质横波速度的0.9倍,当波长较长时,面波的速度约为最下层介质中横波速度的0.9倍,当面波的半波长接近介质的分界面距自由界面的深度时,频散曲线的变化较为显著,如图1所示。