面波勘探原理及其应用

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。

天然源面波勘探技术规程1. 引言天然源面波勘探技术是一种非破坏性地球物理勘探方法，主要用于获取地下介质的结构和性质信息。

本规程旨在规范天然源面波勘探技术的应用，确保勘探数据的准确性和可靠性。

2. 技术原理天然源面波勘探技术利用地震波在地表上传播时产生的表面波进行勘探。

这些表面波具有较长的传播距离和较低的频率，能够穿透较深的地层，并且受到地下介质结构和性质的影响。

通过对表面波进行分析，可以推断出地下介质的速度、密度、弹性模量等参数。

3. 仪器设备天然源面波勘探需要使用特定的仪器设备进行数据采集和处理。

常用的设备包括：•地震记录仪：用于记录地震信号，并将其转换为数字信号。

•加速度计：用于测量地震信号中加速度成分。

•表面波传感器：用于接收地震波的表面波成分。

•数据处理系统：用于对采集到的数据进行处理和分析。

4. 勘探方法天然源面波勘探主要包括数据采集、数据处理和解释三个步骤。

4.1 数据采集在进行天然源面波勘探前，需要选择合适的勘探区域，并布设观测点。

观测点应均匀分布，以覆盖整个勘探区域。

在每个观测点上，需要设置地震记录仪、加速度计和表面波传感器，并确保其正确运行。

通过激发地震源（如爆破源或地震仪）产生地震波，观测并记录传播到各观测点上的表面波信号。

为了提高数据质量，应考虑以下因素：•观测时间：选择适当的时间段进行观测，以避免干扰因素（如交通噪声）对数据质量的影响。

•观测参数：根据地下介质特性选择合适的观测参数（如频率范围、取样率等）。

•数据品质控制：及时检查数据品质，并排除可能存在的问题。

4.2 数据处理数据处理是天然源面波勘探的关键步骤，其目的是提取表面波信号并进行分析。

常用的数据处理方法包括：•数据去噪：利用滤波等方法去除噪声，以提高信号质量。

•数据校正：对采集到的数据进行校正，消除仪器响应和传播路径效应。

•数据叠加：将多个观测点上记录到的表面波信号叠加在一起，增强信号强度。

•频率分析：对叠加后的信号进行频率分析，得到频率谱信息。

天然源面波勘察方法介绍首先，天然源面波勘察方法是采用自然发生的地震事件作为勘察的波源，而不是人为产生的震源。

人们通常使用地震台网记录的地震数据进行分析，选取合适的地震事件进行研究。

与传统的人工震源勘探相比，天然源面波勘察具有成本低、数据获取方便等优点。

天然源面波勘察的核心是分析地震波在地表上的传播特征，特别是面波的传播特点。

在地震波传播过程中，由于地壳的复杂结构和介质的变化，波会发生不同的传播模式，其中面波是一种特殊的传播方式。

面波主要包括Rayleigh波和Love波。

Rayleigh波是一种沿着地表面传播的波动，其运动方式是向前滚动和像海浪一样上下颠簸。

Rayleigh波的传播速度较慢，通常在2-5 km/s之间，相比于S波和P波的速度，Rayleigh波主要在浅层地下传播，对地下浅层结构具有较高的分辨能力。

Love波是另一种沿着地表面传播的波动，其运动方式是地面振动呈横向方向扩散。

Love波有着比Rayleigh波更快的传播速度，通常在4-6 km/s之间，对于较浅的地下结构具有较高的分辨能力。

在天然源面波勘察中，地震台网记录的地震数据是基础。

通过分析地震台站的波形记录，可以提取出面波单台记录（SPR）或者面波双台记录（DPR）。

SPR是指记录一个地震事件在一个台站上的地震波，DPR是指记录一个地震事件同时在两个台站上的地震波。

通过分析SPR和DPR数据，可以获得地震波的频散曲线。

频散曲线是描述地震波在不同频率下传播速度的曲线。

通过分析频散曲线，可以得到面波的传播速度，并进一步反演出地下结构的信息。

频散曲线的分析通常采用多次频率分析、叠加处理等方法，从而提取出可靠的面波传播速度。

除了面波单台记录和频散曲线分析，天然源面波勘察还可以通过其他手段获取地下结构信息。

例如，震源定位可以确定地震事件的位置，从而为勘察提供更准确的波源位置信息。

此外，还可以通过相关函数分析、H/V（水平与垂直分量）谱分析等方法，进一步提取出有关地下结构的信息。

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AbstractThis 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。

KeywordsWave data processing software SWS; Many dishes of surface wave gather the system; Wave law the transient state目录前言 (1)1．工作目的及原理 (2)1.1工作目的 (2)1.2瞬态瑞雷面波法的原理 (2)2. 野外工作方法 (4)2.1仪器介绍 (4)2.2数据采集 (4)2.3注意事项 (6)3瞬态面波数据处理软件 (8)3.1 软件简述 (8)3．1．1 数据处理概要 (8)3．1．2 SWS软件依据的原理 (8)3.2处理过程 (8)3．2．1 文件处理流程页面 (8)3．2．2 X-T域处理页面 (10)3．2．3 F-K 域处理页面 (10)3．2．4 Z-V 域处理页面 (11)3.2.5 辅助页面（清理X-T文件，对比SWS文件，共用图形工具） (14)4 应用实例 (15)致谢 (19)参考文献 (20)附图 (21)前言瑞雷面波是沿地表传播的一种弹性波。

面波仪原理
在物理学的海洋中，面波仪是一个重要的测量工具，它能够捕捉并分析地震波在地表传播时的行为。

面波仪的原理，简单来说，就是利用地震波在地表传播的特性，通过精密的传感器和复杂的算法，来探测和记录地震波的传播过程。

首先，让我们来了解一下面波仪的基本构造。

面波仪通常由三部分组成：传感器、数据采集系统和数据处理系统。

传感器负责捕捉地震波的微弱信号，数据采集系统则负责将这些信号转化为可处理的数据，最后，数据处理系统通过一系列复杂的算法，将这些数据转化为有价值的地震信息。

面波仪的工作原理，依赖于地震波在地表传播的特性。

当地震发生时，地震波会以复杂的方式在地表传播，形成面波。

面波仪通过高精度的传感器，能够捕捉到这些微弱的面波信号。

这些信号随后被数据采集系统转化为数字信号，进一步被数据处理系统分析。

面波仪的应用广泛，对于地震监测、地质勘探、矿产资源评估等领域都有着重要的价值。

通过面波仪，科学家们可以深入了解地下结构，预测地震活动，评估地质灾害的风险，甚至寻找矿产资源。

总的来说，面波仪是一种高科技的测量工具，它的出现大大提升了我们对地球的认知。

在未来，随着科技的进步，面波仪的性能和精度将会进一步提高，它的应用领域也将会更加广泛。

瞬态面波勘探在确定浅层构造破碎带方面的应用瞬态面波勘探是近年来发展起来的一种浅层地球物理勘探新方法，具有简便、经济、成果直观等优点，广泛应用于岩土工程勘察中，并取得了较好的应用效果。

文章介绍了面波勘探的原理、野外施工方法，并结合实例，简述了瞬态面波勘探在确定浅层构造破碎带方便取得的地质效果。

标签：瞬态面波频散曲线构造破碎带低波速层位1引言传统的地震勘探方法以激发、测量纵、横波为主，面波则属于干扰波。

事实上，面波传播的运动学、动力学特征同样包含着地下介质弹性特性的丰富信息[1]。

瞬态面波勘探法是近年发展起来的浅层地震勘探新方法。

由于常规地震勘探都需要采购炸药才能正常开展工作，而国家公安部门对其控制越来越严格，因此当勘探深度较浅，场地在人流量较大的地区时，面波勘探常采用锤击等作为替代震源，并在岩土工程勘察中发挥着越来越大的作用[2-3]。

2面波勘探原理瑞雷波法勘探实质上是根据瑞雷面波传播的频散特性，利用人工震源激发产生多种频率成分的瑞雷面波，寻找出波速随频率的变化关系，从而最终确定出地表岩土的瑞雷波速度随场点坐标（x，z）的变化关系，以解决浅层工程地质和地基岩土等工程等问题的地震勘探方法[1]。

面波传播的速度与其扰动层的岩石物性有关。

在对面波测试所采集的数据处理过程中，发现某一均匀介质中在某一深度出现波速较低的层位时，便可以判断出构造破碎带的深度和规模。

外业数据采集采用单点方式进行，将同一剖面多点数据处理结果绘制成剖面波速曲线，从而了解剖面的地层结构，达到解决地质问题的目的。

3工程应用实例3.1野外工作方法瞬态面波勘探数据采集采用单点方式进行。

外业工作时（图1），以测试点为中心，将12道检波器按检波距的大小呈直线对称布置于测试点两侧，使检波器与地面紧密接触。

在检波器排列方向的延长线上按炮检距的大小布置激发点，激发点位置放置直径20cm的厚钢板，使之与地面接触良好，用重锤敲击钢板，产生地震波，将12道检波器接收的地震波信号保存到主机内，测试完毕。

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。

文章介绍了面波勘探技术的发展概况、探测原理、主要特点及其野外测试方法，对其应用范围及目前存在的问题作了说明，并给出一个应用实例。

关键词：瑞利面波地震勘探瞬态法频散曲线1 前言面波勘探，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，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F·K·Chang等人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 Explorati on”（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。

通过几年的实践和初步研究，R波在岩土工程勘察中的应用大致分为以下几个方面：⑴查明工程区地下介质速度结构并进行地层划分；⑵对岩土体的物理力学参数进行原位测试；⑶工业与民用建筑的地基基础勘察；⑷地下管道及埋藏物的探测；⑸地下空洞、岩溶、古墓及废弃矿井的埋深、范围等探测；⑹软土地基加固处理效果评价及饱和砂土层的液化判别；⑺公路、机场跑道质量的无损检测；⑻江河、水库大坝（堤）中软弱夹层的探测和加固效果评价等；⑼场地土类别划分及滑坡调查等；⑽断层及其它构造带的测定与追踪等。

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。

面波勘探在工程勘察中的应用刘艳秋;徐洪苗;王小勇;彭青阳;胡俊杰【摘要】面波勘探作为一种地球物理勘探方法,具有方便、快捷、经济、分辨率高、抗干扰能力强等特点.面波勘探可分为两大类:天然源面波勘探与人工源面波勘探.人工源面波法对浅部地层分辨率较高,但受激发能量限制勘探深度有限,微动勘探深度大,但浅部存有勘探盲区,采用瞬态面波法与微动联合勘探,可以兼顾浅层分辨率和探测深度.本文介绍了面波勘探的原理、野外装置.本文分别介绍了人工源面波勘探、天然源面波勘探在岩溶勘察中的应用及人工源与天然源面波联合勘探在地层划分中的应用实例,充分说明了面波勘探在工程勘察中的有效性.【期刊名称】《安徽地质》【年(卷),期】2019(029)001【总页数】5页(P40-44)【关键词】人工源面波勘探;天然源面波勘探;岩溶勘察;地层划分【作者】刘艳秋;徐洪苗;王小勇;彭青阳;胡俊杰【作者单位】安徽工程勘察院, 安徽合肥230011;安徽工程勘察院, 安徽合肥230011;安徽工程勘察院, 安徽合肥230011;安徽工程勘察院, 安徽合肥230011;安徽工程勘察院, 安徽合肥230011【正文语种】中文【中图分类】P631.40 引言工程勘察过程中，在特殊情况下，由于施工场地受限及地质条件客观影响，对于地层准确分层、岩溶和裂隙的探查等方面，常规钻探方法难以采用，多数地球物理勘探方法又难以达到精度要求，因此迫切需要新的勘探方法来弥补这方面空缺。

面波勘探具有快速、经济、易激发和受场地限制小等优点[1～3]。

面波法主要分为天然源面波法和人工源面波法，天然源面波法勘探历史比较悠久，可追溯至20世纪50年代甚至更早，近年来众多学者主要研究由微动提取面波并实用化。

人工源面波勘探约始于20世纪六七十年代，先有稳态面波勘探，后有瞬态面波勘探，现在所说的人工源面波法一般是指瞬态面波法[4～5]。

天然源和人工源面波勘探虽然各自发展历史悠久，但将二者有效结合的面波勘探在近年来才逐步得到应用。

E综合omfirehensive面波勘探在工程勘察中的应用朱鑫(中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司，湖北武汉430000)摘要：在地球物理勘探的过程之中应用较为广泛的一中勘探方法就是面波勘探法，这一方法在实踐的过程之中体现出了操作方便快捷，经济性高，检测过程抗干扰能力强，检测显示结果分辨率高等多个方面的优点。

现阶段在进行地球物理勘探的过程之中将使用到的面波勘探技术划分为两种类型：一是天然源面波勘探;二是人工源面波勘探。

这两种技术在使用的过程之中具有自身的缺点和优点，本文分别介绍了这两种技术在工程实践之中的应用。

关键词：面波勘探；地层划分；岩溶勘察中图分类号：P631文献标识码：A文章编号：1002-5065(2020)02-0208-2Application of surface wave exploration in engineering investigationZHU Xin(Central Southen China Blectec Power Descainstinte Co.,Ltd of China Power Engineering Consadng Group,Wuhan430000,China) Abst「ectC：In the process of geophysical exploration,one of the most widely used exploration methods is surface wave exploration.This method has many advantages in practice,such as convenient operation,high economy,strong anti—interference ability in the detection process,high resolution of detection results and so on.At present,in the process of geophysical exploration,the surface wave exploration technology used is divided into two types:one is natural source surface wave exploration;the other is artificial source surface wave exploration.These two technologies have their own shortcomings and advantages in the process of use.This paper introduces the application of these two technologies in engineering practice.Keywords：surface wave exploration;stratum division;karst exploration在对地球进行勘探研究的过程之中，常规的钻探研究方(1)天然源面波勘探技术。