面波勘探技术理论与实践

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1、面波勘探技术理论与实践武汉建科科技有限公司2015年6月武汉建科科技电话：027-87780480网址：www.whctco.com用户技术交流群：9986085目录CTCO1面波勘探概论2面波勘探的原理及用途3面波勘探的现场测试方法4面波勘探的数据处理5面波勘探的注意事项www.whctco.com—2—第一章‐‐‐面波勘探概论CTCO面波勘探的定义面波勘探，也称弹性波勘探，是国内外近几年发展起来的一种新的浅层地震勘探方法。面波分为瑞雷波（R波）和勒夫波（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雷波勘探

2、。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的变化关系，以解决浅层工程地质和地基岩土的地震工程等问题。www.whctco.com—3—第一章面波勘探概论CTCO瑞雷波的特性(1)瑞雷波在层状介质中传播的频散特性在层状介质条件下,瑞雷波在介质中的传播速度是频率的函数,即瑞雷波速度随激发频率的变化而变化。该特性是瑞雷波勘探的理论基础,由于瑞雷波法不仅利用了波的运动学特征,更重要的是利用了波的动力学特征,而常规地震折射波法和反射波法主要利用波的运

3、动学特征,且要求各层的波速或波阻抗有较大差异,因此瑞雷波对介质反映更细微。(2)瑞雷波的穿透深度与波长的关系瑞雷波水平振幅和垂直振幅从弹性介质的表面向内部呈指数衰减,主要能量集中在一个波长范围内。因此,可以认为瑞雷波的穿透深度为1个波长。www.whctco.com—4—第一章面波勘探概论CTCO(3)瑞雷波比体波衰减的慢,离开震源一段距离,面波的能量将强于体波。这为我们在数据处理中提取面波的有用信息提供了方便。(4)瑞雷波速度与横波速度的相关性，瑞雷波速度Vr与横波速度Vs近似相等,它们之间有一定的差异,差异的大小与地层的泊松比L有关,泊松比L越大,差异越小。

4、(5)面波勘探与地层速度的关系，折射波法要求下伏层速度大于上覆层速度,反射波要求各层介质间存在波阻抗差异,而面波勘探不受上述物性条件制约,仅要求各层介质间存在横波速度差异,由于横波速度主要与介质密度或介质的松散与密实程度有关,因此在地层划分方面有较好的分辨能力,较适合于软岩及密实度差异较大的第四系地层地区的勘探。www.whctco.com—5—第二章---面波勘探的原理及用途CTCO面波勘探的原理均匀介质或分层介质在点或面振源作用下，表面波场包含P、SV波及瑞利波，由于在表面P、SV波衰减快于瑞利波，当距振源一定距离表面波场以瑞利波为主。在大多数情况下，瑞利波

5、能量集中在一个波长深度范围内，频率越低，波长越大，影响深度越深。在剖面参数（剪切波速、密度、泊松比）不同分层状态下，随着波长的增加，瑞利波穿越的层数也增加，瑞利波传播速度发生变化，瑞利波传播出现频散现象，即瑞利波传播速度随频率（或波长）的变化。www.whctco.com—6—第二章面波勘探的原理及用途CTCO如图所示，频散曲线的变化与分层参数、分层厚度等有关，通过对频散曲线的反分析可以得到场地分层剪切波速。www.whctco.com—7—第二章面波勘探的原理及用途CTCO面波勘探的用途（1）地层划分：通过对瑞雷波频散曲线进行定性及定理解释，得到各地层的厚度及

6、弹性波的传播速度。（2）地基加固处理效果评价：通过实测地基加固前后的波速差异得到处理后的地基较处理前的物理力学性质的改善程（3）岩土的物理力学参数原位测试：通过对实测资料的反演解释，可以得到岩、土层的S波速度、P波速度及密度等参数。（4）公路、机场跑道质量无损检测：利用人工激发的高频瑞雷波，可以确定路面的抗折、抗压强度及路基的载荷能力，以及各结构层厚度。该方法用于机场跑道及高等公路的另一项意义是实现质量随年代变化的连续监控。www.whctco.com—8—第二章面波勘探的原理及用途CTCO（5）地下空洞及掩埋物的探测：当瑞雷波的勘探深度与地下空洞及掩埋物的深度

7、相当时，频散曲线会出现异常跳跃，据此可以确定其埋深及范围，这是瑞雷波勘探的独特优点之一。（6）饱和砂土层的液化判别：根据一定场地内的饱和砂土层的埋深，地下水位的深浅等地质条件，可以计算出饱和砂土层的液化临界波速值。（7）场地类型划分：通过面积性的瑞雷波探测，再结合微动观测，可以更可靠地划分场地类型，或更大范围的地震区划。（8）其它方面的应用：滑坡调查、堤坝危险性预测、基岩的完整性评价和桩基入土深度探测等。www.whctco.com—9—第三章---面波勘探的现场测试方法CTCO传感器1、在岩土工程测试中，一般采用速度型传感器。2、检波器的自然频率应满足采集最大

8、面波周期(相应于勘察深度