瑞雷波勘探的研究现状及展望

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1、祁生文’孙进忠厶何华’(1.中国科学院地质与地球物理研究所工程地质力学重点实验室，北京100029;2.中国地质大学(北京)工程技术学院，北京100083;3.北京市公联公路联络线有限责任公司，北京100071)［摘要I作为一种新兴的岩土工程地球物理勘探方法，瑞雷波勘探具有其它方法无法比拟的优点，国内外矢于瑞雷波勘探方面的实践和理论研究目前日益増多•本文对国内外瑞雷波勘探方注研究进行了综述，从正演频散曲线的求取反演三个方面对瑞雷波勘探的研究现状进行了详细总结，并探讨了当前瑞雷波勘探中存在的实践和理论问题

2、,展望了该方法的发展趋势.［矢键词］瑞雷波勘探;现状;展望［中图分类号］P631［文献标识码］A［文章编号］100422903(2002)0420630207瑞雷波勘探是近年来发展起来的一种新兴岩土工程勘探方法•与常规的物探方法相比较，瑞雷波勘探具有分辨率高应用范围广受场地影响小检测设备简单检测速度快等优点，因此广泛地应用于岩土工程界•与之相对应国内外矢于瑞雷波勘探的研究也取得了很大的进展•本文在大量查阅国内外文献的基础上,从正演反演以及频散曲线求取等瑞雷波勘探的三个环节进行了详细地总结,指出当前瑞雷波

3、勘探中存在的实践和理论问题.1瑞雷波勘探研究进展概述1887年，Raylei首先发现了瑞雷波的存在并揭示了瑞雷波在弹性半空门介质中的传播特性1.20世纪50年代初人们又发现了瑞雷波的频散特性2t，随之开始了利用天然地震记录中的瑞雷波探测地球内部结构的研究&•I960年，美国密西西比陆军工程队水路试验所开始研究面波的工程勘探方法，但是由于当时的技术条件限制未能获得成功了.真正将瑞雷波的频散特性用來解决工程问题始于20世纪70年代.1973年，美国F.K.Chang和R.F.Ballard等人利用瞬态瑞雷波

4、来研究法部地质问题*，引起许多地球物理学者的注意，开始了对瑞雷波勘探理论及方法的深入研究.80年代初，面波工程勘探方法有了突破性进展.1982年，日本VIC株式会社研制出了稳态法的GR2810型佐藤全自动勘察机°，用以解决工程地质勘查问题.1983年,StokeUandNazari2an等提出了所谓的面波频谱分析方法(SASW)10，通过分析面波的频散曲线建立近地表的S波速度剖面•随后，SASW方法不断改进并在许多工程中得到应用，目前，SASW方法已经应用到水下11-1999年，夏江海(XiaJ)博士等

5、人提出了瑞雷波反演估算近地表剪切波速的新方法，对瞬态瑞雷波法进行了十分有效的改进"•我国瑞雷面波法工程勘探的研究始于20世纪80年代中期.1987年，铁路系统首先引进GR2810型面波勘探仅用以解决铁路和公路路基的勘探问题.1988年,吴世明等人采用瞬态［收稿日期12001212226;丨修回日期］2002205226.［基金项目1中国地质大学21”工程项目资助.［作者简介1祁生文•男,1975年生,宁夏彭阳县人，现为中国科学院地质与地球物理研究所博士后，主要从事工程地球物理研究.瑞雷波法测试土层波速，

6、随后展开了一系列研究"-18；1996年，出版了专著《土介质中的波》，书中对瑞雷波勘探方面的一些问题进行了系统阐述，9.1989年，杨成林等人利用TER2RALOG浅震仪配国产可控震源以及自制的附属设备，组成了稳态瑞雷波法勘探系统，进行了第四纪地层划分地基处理效果评价等方面的研究2°；1993年他们出版了《瑞雷波勘探原理＞-•书,书中就瑞雷波勘探方面的一些方法问题进行了较为深入的探讨21.1991年，铁道部第四勘测设计院朱裕林等利用GR2810型仪器展开了地基勘察地基加固效果评价人工洞穴以及岩溶洞穴探测

7、的工作22.1993年，刘云帧等利用自制的多道地震数据采集处理系统把瞬态面波的深度由10m提高到30m,条件好的情况可以达到50m以上，基本能够瀝足岩土工程勘察的需要芻•胡家富(1999)24张碧星(2000)27对分别就瑞雷波的反演方法和瑞雷波勘探中'之”字形的形成和反演进行了研究.此外，严寿民(1992)"，矢小平妻嘉正周鸿秋(1993)2829，崔占荣张世洪张俊喻(1995)30，崔建文(1996)31,夏宇谑(1997)32，孙进忠祁生文等(1995)30靳洪晓34王兴泰巧等曾撰文对瑞雷波技术的

8、发展和应用情况进行过研究或综述，限于篇幅不——列举.下面从正演瑞雷波曲线求取反演三个方面具体讨论国内外对瑞雷波工程勘探研究苣进展.2止演方面的研究瑞雷波正演的主要内容是根据弹性波动理论建立起描述己知介质模型中瑞雷波速度与波动频率以及其他弹性参数之间尖系的瑞雷方程，由此了解特定介质模型中的瑞雷波频散特征.因此，对瑞雷波正演方面的研究就体现在瑞雷波在各种不同介质情形下的特征方程苣建立和其特征方程的求解两个方面.2.1瑞雷波在各种不同介质情况下特