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瞬态面波法在工程勘察中的应用
瞬态面波法在工程勘察中的应用面波勘探是一种能够快速并准确测试地表浅层地质信息的物理勘探法，近些年来才在我国出现并应用。
随着信息时代软硬件的快速完善和进步，瞬态面波法渐渐为人们所熟知并采用。
本文将介绍面波勘探技术的概况，工作原理以及野外测试法，并通过实例来说明其在工程中的应用。
标签：面波勘探稳态面波检波器震源面波通过地表由震源向外传播，它的波阵面呈圆柱面。
和体波不同的是，面波能量更强而速度和频率却较低，很容易识别，所以在地质结构探测的物探方法中更具有优越性。
1面波勘探技术概况在反射波地震勘探中，面波是一种被压制和去除的干扰波。
面波在地层介质传播中会携带经过介质中的如岩性、速度、深度等地质信息。
将这些地质信息有效的提取出来。
尤其是面波所擅长探测的浅层地质问题。
相对于传播于弹性空间的介质体积内的体波，还有一种波，它从能量角度来说分布在弹性分界面附近，这就是面波。
面波是一种沿地表传播的弹性波。
1887年，英国数学物理学家瑞雷预言了一种振幅沿纵向呈指数衰减的干扰波——面波。
面波是沿着地表层传播的，约为一个波长的厚度。
这种面波的传播特性能够反映该片区域的地址情况，对于解决人们了解掌握浅层地质信息很有帮助，所以此面波就以它的发现者命名为“瑞雷面波”。
2面波工作原理面波勘探取决于震源和接收两大因素，根据震源和接收方式的不同分为瞬态法和稳态法。
（1）稳态面波。
稳态震源下以一个固定频率激发垂直于地面的简谐振动，并以单频简谐波的方式传播，就是稳态面波。
我们一般用检波器在地面进行面波的接收，按照相位差或者时间差法就能够计算出这个频率下的面波速度VR。
通过改变震源频率，反复测量和计算能得出一组频率不同的面波速度并绘制曲线VR-f。
稳态面波根据其震源频率的不同可以产生出许多不同频率的面波。
我们通过运用日本VIC株式会社在80年代推出的佐藤GR-810自动地下勘探机，可以设计各种频率的震源，从而能够一步步的改变面波的穿透深度。
浅析多道瞬态面波在滑坡地质灾害勘察工程中应用
浅析多道瞬态面波在滑坡地质灾害勘察工程中应用滑坡是在一定的地质条件下，斜坡部分在自然因素或者人为因素的影响下，发生滑动变形的现象。
而滑坡这种地质在我国疆土的分布是非常广泛的，而且滑坡地质灾害一旦发生会造成巨大的经济损失，甚至威胁人民的生命安全。
滑坡地质灾害一旦发生，破坏力是非常严重的，可能会阻断交通、堵塞江河、破坏农田和森林甚至可能淹没村庄造成人员伤亡。
所以对于滑坡地质的勘察就显得尤关重要。
如果勘测结果准确，我们可以更高效地解滑坡决地质灾害问题。
而多道瞬态面波法就是一种非常高效的手段，本文就将探讨多道瞬态面波在滑坡地质灾害勘察工程中的应用。
1 多道瞬态面波法勘探原理面波是一种沿着介质自由表面传播的弹性波，我们可以通过观察它的传播规律来分析介质也就是我们所要勘测的地质的各类参数，最终可以分析整体滑坡的地质特点。
面波传播有他自己的规律性，通过不同介质发生的传播过程是不一样的，我们可以通过两者之间的对比来分析我们所要研究的对象。
而且这种方法对于施工条件的要求是不太高的，这就使得我们可以在比较恶劣的条件下也可以正常勘测，不会影响结果的准确性，这对于最后治理方案的制定是非常有利的。
而且这类方法是比较科学的，它的分析结果可性度是相对比较高的，我们可以放心使用。
2 野外工作方法滑坡地质一般分布在相对偏僻的地方，一般对滑坡地质进行勘察都是在野外进行的，所以我们必须对于野外工作方法有正确的了解和认识。
多道瞬态面波法测线一般尽可能沿着主滑面进行布置，测线两端应该位于相对比较稳定的区域，保证测线的准确性，从而保证勘测结果的准确性。
野外环境比较复杂，所以具体勘测时要严格按照规范的操作步骤进行，首先可以保证勘测结果的可性度，其次也可以保证勘测人员的安全。
3 解决的地质问题我们已经对于多道瞬态面波法有所了解，但是它具体可以给我们提供哪些方面的数据可以帮助我们分析滑坡地质从而避免滑坡地质灾害造成过大的损失。
接下来我们就来分析一下多道瞬态面波法可以帮助我们解决的地质问题，只有这样，我们才能更好地利用这种方法帮助我们治理滑坡地质灾害问题，减少由于这类灾害造成的经济损失和人员伤亡，为我国人民正常生活的进行和经济正常发展贡献一份力量。
瞬态面波勘探及应用
瞬态面波勘探及应用【摘要】瞬态面波勘探是一种新兴的地球物理勘探技术，通过传播在地表和地下介质界面上的面波进行探测。
本文从瞬态面波勘探技术原理、优势以及在地质勘探、地震监测和工程勘察中的应用进行了论述。
瞬态面波勘探技术具有高分辨率、快速、准确等特点，在勘探领域具有重要意义。
未来，随着技术的不断发展，瞬态面波勘探将在地质资源勘探和地下结构识别中发挥越来越重要的作用。
研究和推广瞬态面波勘探及应用将有助于提高勘探效率，增加勘探成功率，推动地球物理勘探技术的发展。
瞬态面波勘探及应用具有非常重要的意义，对地球科学领域的进步具有积极的推动作用。
【关键词】瞬态面波勘探、地质勘探、地震监测、工程勘察、技术原理、技术优势、应用、发展展望、重要性总结。
1. 引言1.1 瞬态面波勘探及应用的背景瞬态面波勘探是一种新兴的地球物理勘探技术，它利用地面震源激发出的高频瞬态面波来探测地下结构，具有高分辨率、高灵敏度、高效率等优点，被广泛应用于地质勘探、地震监测和工程勘察等领域。
随着地质勘探和地震监测需求的不断增加，传统的勘探技术已经不能满足对地下结构细节的需求。
瞬态面波勘探技术的出现填补了这一空白，为地质勘探和地震监测提供了新的思路和手段。
瞬态面波勘探技术的发展离不开计算机、声源、接收器等技术的进步，以及地球物理勘探理论的不断完善。
通过对地下结构的高分辨率成像，瞬态面波勘探技术可以帮助地质学家和地球物理学家更好地理解地球内部结构，为资源勘探、地质灾害监测等提供关键信息。
1.2 瞬态面波勘探及应用的意义瞬态面波勘探及应用的意义在于提高地质勘探和地震监测的效率和准确性，为工程勘察提供更可靠的数据支持。
通过瞬态面波勘探技术，可以更准确地探测地下结构和地质特征，帮助地质学家和工程师更好地理解地下情况，提高勘探和监测的精度和可靠性。
瞬态面波勘探技术的优势在于其高分辨率和高灵敏度，能够有效识别地下介质的变化和异常，为地质勘探和工程勘察提供更精准的数据支持。
瞬态面波勘探在建筑地基勘察中的应用
ｔ ｓ ，ａ ｘ ａｎｓ ｈｅ ｓ ｏ ｐｐ ｉ ａ ｉ ｎ ａ ｄ ｔ ｅ ｃ ｒ ｅ ｘ ｓ ｉ ｏｂ ｅ ｅ ｔ ｎｄ ｅ ｐｌ ｉｅ ｉ ｔｎｇ ｐｒ ｌ ｍｓ，ａ ｄ ｆｎ ｌｙ ｎ ｉａｌ
摘 要 ：瞬态 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 ， 有简 便 、 速 经 济 、 辨 率 具 快 分
、
高、 果直观 、 用场地小等优点 ， 成 适 已在 许 多 领 域 得 到 应 用 ， 取 得 了 良好 的应 用 效 果 。文 章 介 绍 了 面 波 勘 探 并 技 术 的 发展 概 况 、 测原 理 、 要 特 点 及 其 野 外测 试 方 法 ， 其 应 用 范 同 及 目前 存 在 的 问 题 作 了说 明 ， 给 探 主 对 并 了 ２ 在 建 筑 地 基 勘 察 中的 应 用 实 例 。 个
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔｈｅ ｉ ｓ ａ ｕ ｆ ｃ ａ ｘ ｏ ａ ｉ ｓａ ｎｅ ｋｉ ｆｓ ａ ｌ ｗ ｏ ｈｙ ｉａ ｘｐ ｏ ｓｒ ｃ ： ｎ ｔ ｎｔｓ ｒ ａ ｅ ｗ ｖｅ ｅ ｐｌ ｒ ｔｏｎ ｉ ｗ ｎｄ ｏ ｈ ｌｏ ｇｅ ｐ ｓ ｃ ｌｅ ｌ ｒ ｔｏ ｅ ｈ ｓ ｄ ｖ ｌ ｐｅ ｎ ｒ ｃ ｎｔｙ ａ ｓ Ｉ ａ ｈｅａ ａ ｔ ｇ ｓ：ｓｍ ｐｌ ａ ｉ ｎ ｍ ｔ ｏｄ ｅ ｅ ｏ ｄ ｉ ｅ ｅ ｅ ｒ ． ｔ ｈ ｓ ｔ ｄｖ ｎ ａ ｅ ｉ ｅ，ｒ ｐｉ ａ ｄ，ｅ ｏ ｏｍ ｉ ， ｃｎ ｃ ｈｉ ｈ ｒ ｓ ｌ ｉ ｎ， ｖ ｓ ｌｒ ｓ ｌｓ，ａ ｐｌｃ ｂｌ ｏ ｓ ａ ｌｓｔ ｓ ｅ ｃ Ｓｏ ｉ ｓｂｅ ｎ ａ ｐｌｅ ｎ ｍ ａ ｇ ｅ ｏ ｕｔｏ ｉｕａ ｅ ｕ ｔ ｐ ｉａ ｅｔ ｍ ｌ ｉｅ ｔ ｔｈａ ｅ ｐ ｉｄ ｉ ｎｙ
瞬态面波勘探及应用
瞬态面波勘探及应用摘要：面波勘探是近年发展起来的一种新的浅层地球勘探方法，具有简便、快速、、分辨率高、成果直观、适用场地小等优点，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。
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；⑴ 对岩土体的物理力学参数进行原位测试；⑴ 与民用的地基基础勘察；⑴ 地下管道及埋藏物的探测；⑴ 地下空洞、岩溶、古墓及废弃矿井的埋深、范围等探测；⑴ 软土地基加固处理效果评价及饱和砂土层的液化判别；⑴ 公路、机场跑道质量的无损检测；⑴ 江河、水库大坝（堤）中软弱夹层的探测和加固效果评价等；⑴ 场地土类别划分及滑坡等；⑴ 断层及其它构造带的测定与追踪等。
2 勘探原理综合分析表明R波具有如下特点：⑴ 在地震波形记录中振幅和波组周期最大，频率最小，能量最强；⑴ 在不均匀介质中R波相速度（VR）具有频散特性，此点是面波勘探的理论基础；⑴ 由P波初至到R波初至之间的1/3处为S波组初至，且VR与VS具有很好的相关性，其相关式为：此关系奠定了R波在测定岩土体物理力学参数中的应用；⑴ R波在多道接受中具有很好的直线性，即一致的波震同相轴；⑴质点运动轨迹为逆转椭圆，且在垂直平面内运动；⑴ R波是沿地表传播的，且其能量主要集中在距地表一个波长（λR）尺度范围内。
多道瞬态面波法在工程勘察中的应用
关 键 词 ： 波 勘 探 ； 道 瞬 态 面 波 法 ； 性 波 ； 散 曲线 面 多 弹 频 多 道 瞬 态 面 波 法 （ 下 简 称 面 波 法 ）勘 探 是 工 以 程 与 环 境 地 球 物 理 勘 察 中 一 种 新 的 浅 层 地 震 勘 探 ７＂ Ｊ 法 ， 用 其 频 散 特 性 和 传 播 速 度 与 岩 土 物 理 力 学 性 利 质 的 相 关 性 可 以 解 决 诸 多 ３ 程 地 质 问 题 。常 规 的 面 ２ 波 勘 探 只 是 一 次 采 集 一 点 的 资 料 ， 多 道 面 波 勘 探 而 技 术 则 是 通 过 连 续 的 排 列 移 动 ， 时 收 集 面 波 资 料 同 和 反 射 资 料 。处 理 的 结 果 是 一 个 剖 面 的 信 息 。近 几 年 ，随 着 面 波 勘 探 中 软 件 和 硬 件 的 发 展 及 面 波 勘 探 软 件 技 术 理 论 的 进 一 步 完 善 ， 道 瞬 态 面 波 法 越 来 多 越 引 起 人 们 的 重 视 。 由于 面 波 勘 探 ＿ ｇ规 的 地 震 勘 ￣－－ 探 相 比具 ＝ 现 场 场 地 ３ 作 条 件 要 求 不 高 、 受 各 地 ｉ ｆ － ２ 不 层 速 度 的 影 响 、 浅 部 地 层 分 辨 率 高 等 特 点 ， 得 面 对 使 波 勘探 技 术 在水 利 工 程 勘 察 中得 到 了 广 泛地 应 用 ， 并 取得 了较 好 的地 质效果 。 １ 面 波 的 主 要 特 性 由 于 瞬 态 面 波 是 在 弹 性 分 界 面 处 基 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 ：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 与 波 传 播 的 方 向或 反 方 向 的 椭 圆 轨 道 运 动 ； 面 波 的 水 平 和 垂 直 振 幅 从 弹 性 介 质 的 表 ② 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
瞬态面波法在地下洞室探测中的应用_何峰
图 2 M7、M8、M9 面波频散曲线
采金空洞分布段，面波频散曲线不连续，出现低速 倒转“开口”段，低速倒转段或“开口”段深度点反映采金 洞洞体位置和厚度。通过勘查，查清了采空区的分布范 围及埋深。后经钻探和基础开挖验证，在推断的采空区 分布带上均见到空洞，物探推断准确率在 ９０％以上。
本次勘查采用物探新方法，节省了大量资金，缩短 了工期，取得了良好的社会效益和经济效益。
隔 ０．５ｍｓ，记录长度 １０２４ 个样点。此方法在该项目中发 此类问题的较好的技术方法。当然，作为一种新兴物探
挥了重要作用。图 ３ 是在江南水泥厂详勘区隐伏岩溶带 方法，仍有许多急待解决的问题，比如在城区施工如何
上所作的方法试验。
抑制强烈干扰，面波勘探如何适应复杂的地形条件等，
这些问题仍需进一步研究。
采用瞬态面波法，测线沿厂房基础轴线布设，线距 ５～１０ｍ，点距 ３ｍ，４～６ 道 ３．５Ｈｚ 低频检波器检波，１８ 磅 人工锤击震源，偏移距 １０～１８ｍ，道间距 １ｍ。采样间隔 ０．５ｍｓ，记录长度 １０２４ 个样点。勘查效果良好，面波频散 曲线异常明显。图 ２ 为其中粉体车间 ２１ 测线 Ｍ７、Ｍ８、Ｍ９ 三个面波点频散曲线及其地质解译。
4 结论
⑴瞬态面波对勘探地下洞室是行之有效且简单经
济。尤其在具有多层空洞的情况下，由于面波浅层灵敏
度高，水平与垂向分辨率较高，具有其它方法无法替代
的优点。
⑵地下洞室异常判别标志：一是频散曲线呈现明显
的低速倒转或高度离散，低速倒转或离散的顶点为洞体
顶部的埋深，倒转的底部为洞体底板埋深，从而判断出
洞体的位置和高度。二是 ＶＲ 等速断面图上在一定深度 内出现的低速层，为洞体在剖面上的形态。因此，通过一
关于水利水电勘测中有效应用瞬态面波技术的原理及方法
关于水利水电勘测中有效应用瞬态面波技术的原理及方法摘要:随着勘测技术的不断发展,应用瞬态面波勘察方法已发展成为一种重要的物探方法。
本文简述了瞬态面波技术的方法及原理,并通过实例进行详细的分析,最后通过分析指出其存在的不足之处。
关键词:水利水电勘测瞬态面波技术水利水电工程是我国重要的工程建设项目,加强水利水电工程的勘测变得至关重要。
瞬态面波勘测技术是刚兴起不久的弹性波地面探测技术,利用面波在分层介质传播时的频散特性以及面波的传播速度与介质的物理力学性质密切相关的特性,进而实现最终勘测的目的,水利水电工程通过这一勘测技术的使用,大大提高了勘测效果。
1、瞬态面波技术的原理及方法1.1瞬态面波技术的基本原理面波是指在弹性分界面处由于波的干涉而产生的,并且沿界面传播,波动现象集中在界面附近的一种弹性波,它属于一种特殊的地震波,与地震中常用的纵波和横波不同,它是地滚波。
经弹性波的理论分析,在层状介质中,拉夫面波是由水平方向S波与纵波干涉而形成的,而瑞利波则是由垂直方向S波与纵波干涉而形成的,且面波的能量主要集中在介质自由表面附近,而且其能量的衰减要比体波衰减慢得多。
在其传播过程中,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R波长的圆柱体向外扩散。
存在以下特性:第一,在均匀介质条件下,面波的传播速度与其震动频率无关,也就是指面波在均匀介质中传播没有频散性。
相反,在不均匀介质中,面波在非均匀介质中具有频散特性。
面波产生的物理基础是在均匀介质中无频散性以及在不均匀介质中有频散特性。
第二,在多层介质中,面波具有明显的频散特性。
面波主要是沿地面表层进行传播。
可以影响表层约为一个波长的深度,同一面波波长的传播特性反映了地质条件在水平方向的变化状况,不同面波波长的传播特性反映不同深度的地质情况。
第三,面波的水平以及垂直的振幅则是从介质的表面向内部呈指数减小,大部分的能量都集中在一个波长的深度范围内。
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瞬态面波勘探及应用
R波在非均匀介质中传播具有频散特性,所以不同频率(波长)的R波具有不同的传播速度。
模型试验和实测结果表明,当探测的岩土层介质较为均一时,R 波的相速度随深度的加大而按线性增加,只有出现不同介质的分界面时,频散曲线会出现一个所谓“Z”字型变化,该变化特征是由于地表接收到的波从上一层漏能型波转入下一层漏能型面波,且此转折点与两介质间的界面埋深有密切的关系,由此可依据实测频散曲线的“Z”字型变化点来划分地下岩性变化的分界面。
图1 面波频散曲线解释成果与钻探结果对比图
图2 面波频散曲线解释成果与钻探结果对比图
图1、图2为实测面波反演解释结果,其中各图的右侧为随深度变化的面波频散曲线,左侧为钻探揭露的地层柱状图,其层位的划分具有良好的一致性,即表层风积粉细砂—中部砂卵砾石层—下部基岩。
同时由图还可以得出:表层风积砂的瑞利波速度为150~250m/s,冲洪积砂卵砾石的瑞利波速度为300~400m/s,而下伏基岩(棕红色、紫红色砂质粘土岩、砾岩等)的瑞利波速度则为440~760m/s,说明瑞利波(剪切波)速度随深度的增加而升高。
5 存在问题
虽然面波探测技术在工程中的应用已很广泛,但实际工作中还存在以下问题:
⑴ 关于实测面波频散曲线的“Z”字型现象,从理论模型的解析中还不能精确地解释此现象。
因为理论的频散曲线,在介质分界面处只出现折点,对此还需深入研究和数值模拟计算;
⑵ 对于面波勘探深度的确定,目前国内外大多采用半波长作为R波的勘探深度,此关系是一经验公式,但在实际工作中,应根据场地地质条件、探测对象以及孔旁测试对比结果等作适当调整;
⑶ 测试深度相对较浅,一般情况下可靠的测量深度为20~30m,最深不过50~60m。
当测试深度加大时,震源信号就必须具有足够的低频信号,目前尚难满足此要求。
由于低频时的R波值很少,使得下部频散曲线的点相对稀少,所以对解释精度影响较大。
就该问题笔者建议由原来的算术坐标系改为波长为对数的单对数坐标系,可使低频段频散点稀少问题得以改观。
⑷ 根据不同的勘测目的和要求,对产生R波的震源需作必要的改进和研究,以适应勘察的需要。
如用锤子作震源时其低频值为10~20Hz左右,而用砂袋作
震源时低频值为3~10Hz左右。
面波勘探作为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、适用场地小、应用范围广等优点,但对面波勘探理论的研究以及实际应用等有待进一步的深入和开拓,使之在生产实践中不断总结、完善和提高。
参考文献
⑴ 杨成林等《瑞雷波勘探》北京:地质出版社 1993年
⑵ 胡钧等《岩土工程瑞利波勘探新进展》《上海地质》1996年
⑶ 刘康和《面波探测技术综述》《电力勘测》1997年
⑷ Barbara A. Luke, et al.《Application of SASW Method Underwater》《JOURNAL OF GEOTECHNICAL and GEOENVIRONMENTAL ENGINEERING》1998 。
⑸ Vahid Ganji, et al. 《Automated Inversion Procedure for Spectral Analysis of Surface Waves》《JOURNAL OF GEOTECHNICAL and GEOENVIRONMENTAL ENGINEERING》1998 。
THE INSTANTANEOUS SURFACE WAVE EXPLORATION AND ITS APPLICATION [Abstract] Surface wave exploration is a new method on geophysical prospecting for radip subsurface exploration. It is of the advantage with easy to operate, high-speed testing,less expense,fine resolving power,audio-visual drawing of result and suitable to a small site for surveying,etc. This technique has been applied in many fields and achieved good result in application. It was introduced on the developed history and principles and main features and surveying procedures of surface wave exploration in this paper. We give explanation for the using fields and failings of surface wave exploration at present. Finally, an example was given.
[Key words] Rayliegh surface wave; Seismic prospecting; Transient surveying method; Dispersion curve。