下载文档原格式
多道瞬态面波法在回填地基调查中的应用贾辉;陈义军;张辉;苏兆锋;肖敏;白朝旭【摘要】Based on the propagation,of the surface wave in shallow strata and the correlation between surface waye phase-velocity and geotechnical parameters,the authors employed MASW to make engineering investigation,obtained the surface wave phase-velocity profile through data processing,and inferred the backfilling range of the field according to the surface wave phase-velocity structure. Drilling data show that the transient MASW is reliable and can yield good results.%利用面波在浅部土层中的传播特性以及面波相速度与岩土力学参数的相关性,采用多道瞬态面波法对勘察场地进行探测,通过数据处理获得场地的面波相速度剖面,根据面波相速度结构来推断场地内回填土的分布范围.钻探资料表明,多道瞬态面波法探测结果可靠,应用效果良好.【期刊名称】《物探与化探》【年(卷),期】2012(036)005【总页数】3页(P884-886)【关键词】地震勘探;工程勘察;多道瞬态面波;速度结构;回填地基【作者】贾辉;陈义军;张辉;苏兆锋;肖敏;白朝旭【作者单位】北京市勘察设计研究院有限公司,北京100038;北京市勘察设计研究院有限公司,北京100038;北京市勘察设计研究院有限公司,北京100038;北京市勘察设计研究院有限公司,北京100038;北京市勘察设计研究院有限公司,北京100038;北京市勘察设计研究院有限公司,北京100038【正文语种】中文【中图分类】P631.4长期以来在地震勘探中面波作为一种干扰波一直没有得到人们的重视，随着对面波传播特征的不断研究，人们对面波有了逐渐深入的了解。
现代公路工程勘察中对多道瞬态面波技术的应用发表时间：2020-07-24T11:22:46.380Z 来源：《建筑实践》2020年3月7期作者：李弈橙丁浩[导读] 本文在对多道瞬态面波技术的特点以及多道瞬态面波技术在工程堪察中应摘要：本文在对多道瞬态面波技术的特点以及多道瞬态面波技术在工程堪察中应用的资料采集和处理方法进行分析基础上，结合实例，对现代公路工程堪察中对多道瞬态面波技术的应用进行研究，以供参考。
关键词：现代公路；工程堪察；多道瞬态面波技术；应用多道瞬态面波技术作为一种新兴技术，在工程堪察中具有较较为广泛的应用，并且由于其速度快、分层精度高，在实践应用中十分受欢迎。
多道瞬态面波技术主要是利用其技术的频散特性与传播速度，根据其在岩土地质中的物理力学性质变化，来实现堪察区域的有关工程地质特征判断。
现阶段，多道瞬态面波技术不仅在第四纪地层结构划分以及有关覆盖层厚度探查、基岩风化层界限、地基沉陷变形测试、滑坡调查等工程实践中有一定的应用，而且还可以利用多道瞬态面波检测中的面波速度对横波速度进行计算确认，从而在不需要打孔的情况即能对钻孔横波随着深度变化的曲线规律进行获取，促进其在工程堪察中的应用范围进一步扩大。
下文将对现代公路工程堪察中多道瞬态面波技术的具体应用进行研究，以供参考。
1多道瞬态面波技术及其特征分析结合工程堪察实践中对多道瞬态面波技术的具体应用情况，主要是通过多道瞬态面面波数据采集和处理系统实现的，该技术系统在具有以下特征和优势：1）多道瞬态面波技术进行工程堪察应用时，其震源属性为瞬态激振状态，与一般的稳定面波技术的震源属性存在较大的区别，它是通过落重或者是锤击、炸药等作为震源，从而在一定的频率范围内形成瑞雷波，以满足有关的工程堪察需求； 2）多道瞬态面波技术在工程堪察应用中，对面波记录的基本振型与高阶振型面波差异能够较好区分，从而为工程堪察中不同地质问题解决的不同振型面波合理选择和应用创造了较为有利的条件；3）多道瞬态面波技术进行工程堪察应用中，其多道面波接收的优点主要表现为具体检测中震源所产生的直达波、反射波与折射波、面波、声波在多道接收记录上能够根据波形时序关系进行有效识别，从而为有效面波的准确利用创造了更加有利的条件； 4）多道瞬态面波数据采集与处理系统在具体检测与堪察应用中，是通过地震作用进行12或者是24道等间距的多道接收方式排列布置，并且在具体布置过程中是以震源和第一道检波器之间的距离作为偏移距，同时利用“最佳窗口”技术实现排列检测和分析的，它与传统的瞬态面波技术之间存在一定的差异；5）多道瞬态面波技术进行工程堪察应用中，还能够针对同一点的原始记录采用不同类型波和不同处理方法进行自身校核实现，比如，可通过对浅层地震折射剖面的计算，对界面与速度进行确认等，从在和面波深度——速度的关系曲线对比中，实现综合利用与彼此相互校核分析。
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。
多道瞬态面波勘察技术一、探查覆盖层厚度和地质分层勘察·点测方法：一般条件约半个小时实现1个点的地层勘察，轻便、环保、精度高。
既达到划分地层目的，又获得地层剪切波速度双重目的。
剪切波速度与钻探标贯击数N值建立关系，还可以用于地基承载力评价。
·剖面法：根据勘探点间距，采用面波排列移动方式，实现剖面勘探。
经过SWSmap 软件处理，自动进行拟层速度分层，输入测点坐标和成图比例，生成速度彩色剖面。
结合面波反演速度分层资料，绘制地层剖面图，若有钻探资料参数，则可选择对应图例，制作地质剖面图，达到地质评价目的。
二、基岩的垂直风化分带勘察适用于具有垂直风化特征的基岩进行风化分带勘察，例如花岗岩等火成岩及变质岩，沉积岩（灰岩除外）及变质岩。
三、浅埋隧道（公路、铁路、水工、城铁等）的岩土勘察采用面波剖面法进行隧道地质勘察四、地基基础加固效果检测通过检测地基基础加固前后面波速度的变化，达到评价地基基础加固效果的目的。
通过检测不同加固方案的面波资料对比，为优化地基加回方案提供资料。
五、路基（土坝、粘土心墙）压实度检测压实度检查以往采用环刀取土法或核磁密度法。
而采用面波法可以克服个点的孤立性，有利于评价压实的均匀性和连续性。
六、滑坡与边坡勘察滑坡、边坡是山岭重丘区建设的基本工程地质问题，采用常规钻探手段，往往破碎带和软弱带难于取样，造成判释困难。
面波方法获得面波速度反演成剪切波速度，介质剪切波速度是介质剪切模量的函数，。
因此通过非扰动的面波方法获得边坡或滑坡体中的低剪切模量带（即软弱层带）和探查滑动面形态是直接有效的方法。
为边坡和滑坡体的稳定计算和加固设计提供宝贵资料。
七、堤坝隐患检测TGP隧道地震预报系统与预报技术探讨利用瑞利波进行铁路路基稳定性检测的理论基础和应用隧道地质超前预报技术简介物探在公路工程勘察与检测中的应用瞬态面波法的数据采集处理系统及其应用实例SWS瞬态面波法与GR 810稳态面波法在日本的一次试验介绍唐港高速公路路基压实度无损检测报告瞬态瑞雷波勘探方法浅层地震反射方法及数据处理研究利用瑞利面波勘探技术确定地基承载力瑞雷面波法评价公路路基质量京广线提速路基稳定性检测报告京广线提速路基稳定性检测报告瑞雷波法在强夯地基检测中的应用高密度地震映像技术在密云水库安全加固工程中的应用微动面波勘探简介SWS瞬态面波勘察技术介绍瞬态多道瑞利波勘探技术的原理方法、仪器设备和应用实例SWS工程勘察与检测系统应用实例CSP处理系统与程序设计瞬态多道瑞利波勘探技术的原理方法、仪器设备和应用实例2005-10-15 点击：167 字体：大中小作者：李哲生(福建省建筑设计研究院)提要本文阐述了瞬态多道瑞利波勘探的原理和方法，提出了适用该方法的仪器和设备，并以工程为实例，介绍了这种方法在岩土工程勘察中的应用。
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。
港口工程勘察中多道瞬态面波方法的运用
摘要：在现代的工程勘察过程中，多道瞬态面波得到了广泛的应用。
在勘察的过程中通过利用面波的传播速度和频散特性来进行土质的勘察，有效的解决了岩土工程很多方面的问题。
基于此本文对港口工程勘察中多道瞬态面波方法的运用进行探讨。
关键词：港口工程；勘察；多道瞬态面波；运用
多道瞬态面波又叫做面波法，是一种比较新型的岩土勘察技术，主要是利用面波的传播速度和频散特性来对工程勘察中的一些问题进行解决。
面波属于地震灾害中一种危害非常大的地震波，可以产生非常强的干扰，通过对面波的不断研究，使用各种方法来有效的降低或者消除面波的危害。
在当今电子信息化技术不断的发展下，面波易经在勘察过程中得到了非常广泛的使用，并且取得了非常不错的经济效益和社会效益。
1.浅析多瞬态面波的勘勘察原理
1.1 面波的特点和概念
面波属于一种弹性波，是弹性分界面的位置受到了波的干涉时产生集中于界面附近的波动现象，面波主要有下面几个方面的特点，具体为：（1）在弹性介质表面向内部的过程中，面波的垂直和水平振幅会逐渐降低，绝大多数的能量会在波长深度的一半范围内损失掉，从而也反映出了低于波长一般深度的地层物性决定了面波波长的波速，不同的波长可以穿透的速度也是不同的。
（2）在面波的传播过程中，主要是纵波和横波界面周围的复合振动质点沿着波传播
方向的垂直平面进行振动，振动幅度也会随着指数函数快速的减弱。
在质点振动的过程中，会顺着逆时针方向的椭圆形禁止转动，传播速度低于横波的传播速度。
（3）面波在多层介质中进行传播时，有非常显著的频散特点，在顺着地面表层进场传播的过程中，大概会对表层产生一个波长深度的影响。
所以水平方向上地质条件的变化情况是通过同一波长的面波体现出来的，面波的波长不同，在传播的过程中体现出来的各个深度的地质情况也是不同的。
1.2 频散曲线的用途和对其造成影响的条件
面波的频散指的是在多层介质中传播的面波的速度随着波长或
者频率的改变的现象，用来对频率和面波的传播速度进行表示的曲线就叫做面波的频散曲线。
频散曲线会随着地质岩土层的密实度、土层的厚度等条件的变化而变化。
然后通过对频散曲线进行分析来对勘探结果进行更加客观的地质解释。
面波传播的速度是由岩土中所含有的矿物的成分、岩土体的密实度来决定的，而面波的传播速度又决定了面波频散曲线出现的变化。
一般情况下在土体中，面波的传播速度受到土体含水的饱和度影响比较大，在岩体中含水饱和度对面波的传播速度影响不大。
同时面波的传播速度受到介质纵波的传播速度的影响不大，而受到横波的影响比较大。
在深度不断的增加的情况下，曲线的拐点会逐渐向频率较低的方向进行移动，频散曲线在层状介质中，厚度确定时，邻近介质面波传播速度的变化不会对频散曲线的形态造成影响。
而对频散曲线拐点处的梯度会产生很大的影响。
1.3 在勘察过程中使用面波的原理
由于在地面表层进行传播的面波的表层厚度大约为一个波的长度，所以相同波长面波在传播过程中的传播特点，就体现出了在水平方向上地质条件的变化情况，各个深度的地质状况会通过各种长度面波的传播特性体现出来。
通过顺着地面沿波的传播方向，按照特定的道间距来设置检波器，从而对规定长度范围中面波的传播长度进行检测。
通过测量相同地段产生的不同频率的面波传播速度来得到频散曲线，将得到的频散曲线使用反演算的方法进行解释，从而得到在不同深度面波传播的速度值和相同深度面波传播的速度值。
另外，传播介质的物理性质也会对面波的传播速度造成影响，从而来对岩土的物理性质进行评价。
2.在港口工程中使用面波法
2.1 勘察港口的岩土工程
在对港口进行勘察的过程中，可以通过对面波的频散曲线进行测量，来得到不同岩土层的弹性波的传播速度和土层厚度，在传播的过程中，岩土地层的软硬度可以通过传播速度的快慢来体现出来，进而对地层进行有效的划分，得到地层的特力层，地层中的软弱夹层可以通过低速带体现出现。
使用面波勘察的方法可以更加容易的找出软弱层的具体深度和覆盖范围。
2.1.1 对地基土工程的地质情况进行分析
在对工程的地质情况进行分析的过程中，不仅可以使用测量到的面波的传播速度来对地层的软硬情况进行分析，而且也可以使用保
准贯入击数、面波的传播速度、变形模量、十字板的剪切强度、地基土的承载力等物理参数来建立出完整的关系，从而对工程的地质特性进行分析和评价。
2.1.2 划分地层的情况
可以根据测的频散曲线的变化情况来对地层的情况进行划分，准确的说，面波法是根据土质的物理学性质或者介质面波传播速度的变化来对地层进行划分的，它的地层划分方法和颗粒级配及流、钻探按土的地质成因等划分方法是不同的。
如果面波在邻近的介质进行传播的过程中，波速的变化程度不大，就会将其看成一层，如果传播过程中，波速出现了明显的变化，就划分成两个地层，这一点和钻探分层的方法基本上是相同的。
通常情况下，面波经过的地层不同，波速的差异是比较明显的，比如当面波从比较输送的砂层进入到密实的砂层时，速度会从155m/s变化成290m/s。
从较软的淤泥层进入到比较硬的粘度层是速度会从原来的85m/s逐步变化成245m/s。
目前来说根据面波对地层的分辨情况，可以将地层分成松、密、软、硬四种类型。
2.2 提供出抗震设计的参考依据
场地的类型和土的种类可以根据面波勘察得到的地基土的剪切
波波速值，来进行划分。
从而有效的对软土地基的震陷性和砂土层的液化判别进行研究。
如果饱和砂土层比较松散，在遇到振动后体积就会变小，进而被振实。
如果不及时的进行排水，就会使得孔隙中水的压力提升，在持续不断的振动过程中，砂土层中空隙水的压
力会和土体的可承受压力相同。
此时的土层将变成液化的形态，将不具备抗剪强度。
这样反映出了砂土层的密实程度和砂土层受到振动后是否变成液化状态有非常大的联系，砂土层越疏松越容易出现液化，即波的传播速度越低越容易出现液化。
通过对地下水位的深浅度、饱和砂土的深度来对此饱和砂土层液化临界的波速值进行计算，如果测定的波速低于此临界值砂土层就会液化，如果波速高于临界值就不会出现液化。
2.3 评测地基的加固处理情况
在对地基加固处理效果进行评测的过程中，通过对地基加固前和加固后波速的差异情况对软土地基的加固情况进行评测。
准确的分析出地基处理前后土体的物理力学性质的变化情况。
另外在评价处理后场地水平方向的均匀性方面也变得更加容易。
从而准确的确定出地层加固后所影响的范围和深度。
此方法主要在灰土桩、碎石桩、强夯、渣土桩等复合地基的加固过程中使用。
如图1所示。
和传统的评测方法相比，有效的节省了物力、人力，提高了作业效率和准确度。
比如图1指的是在某港口码头25万m2的堆场区使用面波技术来检查强夯质量，强夯前后波速的变化通过两条不同的频散曲线显示出来，从图中可以很容易的分析出，在5.3米的位置地质强度得到了非常大的提升。
强夯影响的深度大概在9米左右。
2.4 测试岩土的物理力学参数情况
岩土介质的剪切模量、压缩模量、密度、泊松比等方面的因素都会对面波的速度造成非常大的影响。
岩土层的横波速度可以利用建
立的出地区性各种参数之间的关系式，并使用实测资料的反演拟合进行解释，来得到此区域相关的物理学参数。
3.结语
通过在港口勘察工程中使用多道瞬态面波的方法进行勘察，可以对工程场地进行合理地质分层，和传统的探测方法相比，更加有效的对施工场地中的软土层进行检查，对传统勘察的缺点进行了有效的弥补，另外也有效的解决了传统勘察方法在遇到砂卵石地层无法准确划分的问题。
同时在港口勘察过程中使用多道瞬态面波勘察技术不仅施工投入资金小、作业效率高而且对浅层的分辨率也非常高的。
是一种值得被大力推广的勘察技术。
参考文献
[1]徐华全，顾勤平，刘远志.多道瞬态面波法在覆盖层调查中的应用[j].内蒙古石油化工，2008，（17）：26-27.
[2]齐建国.多道瞬态面波法在岩土工程勘察中的应用[j].电力勘测设计，2004，（3）：24-38.
[3]林万顺.多道瞬态面波技术在水利及岩土工程勘察中的应用[j].工程勘察，2000，（4）：38-40.
[4]中华人民共和国建设部.jgj/t143-2004，多道瞬态面波勘察技术规程[s].北京：中国建筑工业出版社，2004.。
