多波列浅层地震勘探新技术

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1、多波列浅层地震勘探新技术在岩土工程勘察中的应用与研究林胜天(福建省建筑设计研究院)提要本文根据近年来多波列浅层地震勘探的试验研究成果和若干大型岩土工程项目的实践经验，论述浅层高分辨反射波技术、多道瞬态面波技术和高密度地震图像技术不失为当前很好的岩土工程勘察新方法。该项技术在测定岩土物理力学参数、评价软土地基加固处理效果、提供地基抗震设计参数以及探测地下空洞和掩埋物等方面均有良好的应用前景和推广应用价值。关键词浅层高分辨反射波技术多道瞬态面波技术高密度地震图像技术一前言多波列浅层地震勘探技术是一种新兴的岩土原位测试勘察方法。充分利用

2、了地震波传播中产生的折射波、反射波、直达波、面波及转换波特性，根据不同的勘察对象，可选择采用其中一种波或综合采用多种波进行解释、推断，使得浅层工程物探勘察手段能够真正达到高精度、高分辨、定量化。近几年来，由于引进了一些国外优秀浅层地震仪及我国自行开发的大量智能化地震仪，使传统的折射法、反射法地震勘探在岩土工程勘察中得到应用和推广，尤其是我国自行研制的高分辨、高精度、智能型仪器——SWS-1&2型多波列数字图像工程勘察与测试仪及其配套的先进数据处理软件的开发成功，使多波列浅层地震勘探技术在岩土工程勘察中崭露头角。我院从1993年以来

3、开展了浅层高分辨反射波技术，多道瞬态面波技术和高密度地震图像技术等勘察新技术新方法的试验研究与应用工作。从研究成果来看，它不但能在初勘阶段作为一种普查的方法，而且在多层或高层建筑地基详勘中也能作为钻探的重要辅助手段，减少了钻孔、测试数量，降低了勘察费用，提高了勘察工作效率，为城市岩土工程勘察提供了一种快速、廉价和较为有效的手段。二浅层高分辨反射波技术浅层高分辨反射波技术是利用横波的波速低、波长短、分辨率高，不受潜水面影响，在不同介质的分界面上不产生转换波等诸多优点，采用小道距，小偏移距共反射点多次迭加方法追踪层位，并在数据处理中，

4、进行岩土介质速度扫描。为了掌握该技术的实际应用效果，我们首先对省外贸大楼(即东方大厦)和宏利大厦等已详勘的高层建筑工程场地进行了试验研究。在试验研究基础上，在泉州名流国际广场高层建筑工程场地，应用了该项技术进行了岩土工程勘察工作。工程实践证明，凡建筑场地具有良好的地震地质条件，场地各土层的波阻抗差异较大和有较强的反射系数，一般均能取得令人满意的结果。在福州东方大厦和泉州名流国际广场进行了土层波速测试，得到了各土层的密度和弹性波速，计算出场地各土层的波阻抗和反射系数。见表1：7表1从表中可看出，两场地不但强风化岩和中—微风化岩有较强

5、的反射系数，淤泥、淤泥质土以及其它层位：如粉质粘土、碎卵石层也有较强的反射系数。因此，可以认为横波勘探在福建沿海地区均有良好的地震地质条件。这次横波反射法浅层地震勘察工作，采用SWS—1型面波仪和美国ES—1225信号增强型的数字化工程地震仪，并通过试验确定震源激发方式，接收排列方式，滤波参数和最佳接收时间，反射波资料采用CSP浅层反射处理系统进行处理。图1为东方大厦采用6次水平叠加，经CDP软件计算机处理后形成的反射时间剖面。从图上看出有2条非常明显的同相轴线T1和T2，根据测井资料分析，这两条线分别对应着淤泥底面和强风化岩顶面

6、，这与先前图1剖面六次水平迭加时间剖面图分析的淤泥和强风化岩具有很强的反射能力是一致，在T1与T2之间仍有一些同相轴，这是淤泥和强风化岩之间的反射层所致。图2为根据时间剖面解释推断出的工程地质深度剖面。图3为本工程通过勘察所获得的工程地质剖面图，它与图2的横波反射法解释的深度剖面对比可看出，二者主要大层的分布规律和深度是相当吻合的。图2II-II剖面推断深度剖面图图3钻孔地质剖面图7图4为泉州名流国际广场，采用6次水平叠加，经CSP3.3版本软件系统对所采集的数据进行计算机处理，形成有代表性的反射时间剖面。从图上可以比较清楚地看出

7、存在四条同相轴。T1出现在100—150ms之间，T2出现在约250ms处，T3出现在280—310ms处，T4出现在320—340ms处，据六个波速测井图4IV-IV剖面横波反射法地震勘探时间剖面图资料分析，推断出的工程地质深度剖面见图5：TI对应着淤泥底界面，T2对应着粉质粘土顶界面，T3对应着砂砾卵石层顶界面，T4对应着中等风化岩顶界面。从整个场地深度剖面图可以看出各主要土层呈层状分布，图5钻孔位置处各土层地震勘探的解释深度与图6钻孔剖面图中各土层分布对比，基本相符，钻孔之间各土层界面基本无大起伏。但在图4反射时间剖面图上，

8、17#与18#钻孔之间，T4同相轴即中等风化岩顶面有一段起伏较大，推断该处可能有三条断层F1、F2和F3所致。图5图6钻孔地质剖面图三多道瞬态面波技术瞬态面波技术是利用瑞利波的频散特性和传波速度与岩土物理力学性质的相关性进行土层划分、研究岩土的工程