综合物探技术及工程应用 0901030918马春景
综合物探方法在煤矿勘查工作中的应用
工厂 密集 分 布 ， 居民 、 厂房 建 筑加 之 漳 泽水 库 ， 形 本次综合勘探工程涉及地震 勘探及地面电法勘 庄 、 成多 块 大面 积 连续 障碍 ， 给野 外 采集 带 来极 大 困难 。 探 工作 ，在认 真分 析 该 区 已有 地 质资 料 和现 场 踏勘 施 工难 度大 。 的基础 上 ， 依 据地 质 任务 要求 及 相 关规 范 ， 编写 了工 勘探 区浅 层地 震 地质 和施 工条 件差 ， ． ２ ． ２ 深层 地 震地 质条 件 程 设计 ， 后经 矿方 及 监理 方 审查 通 过 ， 将 勘探 区 内小 １ 本 区石 炭 、 二 叠 系含 煤 地层 沉 积稳 定 ， 岩性 组 合 南村和南 岗村一带地面障碍复杂 区块 的三维地震勘 探 改 为二 维地 震勘 探 ，工 区南 部 ２ ０ ｍ道 距 改为 １ ０ ｍ 及地 球 物 理性 质规 律 较稳 定 。主要 目的煤层 山西 组 ５号煤 层 与 围 岩 的 测 井 曲 线 响 道距 ， 同时在 后继 勘 探 工作 中进行 瞬 变 电磁 法 勘探 ， 的 ３号 煤 和 太 原组 １ 成 为一个 较 复杂 的综合 勘 探工 程 ，以便 能 够 较好 地 应 特征 明显 ， 速度 、 密度 等物 性差 异 突 出。 勘 探 区 内主要 煤层 埋藏 深度 范 围为 ２ １ ０～５ ０ ０ ｍ。 解决 矿方 所提 地质 任 务 。 其 中 ３号 煤层 位 于 山西组 下部 ，平 均煤 厚 ７ ． ０ ７ ｍ， 结 ｌ 工 区概 况 及 地 球 物理 特 征 构简单 ， 为稳 定 可采 煤层 ， 由 于煤 层 与 围岩 之 间 的波 １ ． １ 工 区概况 阻抗 差异 显 著 ， 可形 成 能量 强 、 波形 突 出 、 连续性好 ， ３波 。 小 南 村 煤 矿 位 于 山 西 省 长 治市 屯 留 县 中华 村 、 易识别 的以 ３号 煤层 为主 的复合 反射 波 Ｔ ｌ ５号煤 层位 于 太原组 下 部 ，与上 部 ３号 煤平 均 呈 寺村 一 带 ，行政 区划隶 属 屯 留县 上 村 乡小 南 村管 辖 。本次物探勘探面积为 ３ ． １ ｋ ｍ ｚ ，勘探区内地势低 间距 为 １ １ ０ ｍ， 平均煤厚 ３ ． ３ ９ ｍ， 较稳定 ， 可形 成 能 量 平， 地 表总 的趋 势 为 西高 东低 ， 最 高点 位 于井 田东北 较 强 、 波形突 出 、 连续 性 较 好 ， 较 易 辨认 的煤 层 反 射 部 边 界处 ， 标高 ９ ２ ９ ． １ ０ ｍ， 最 低 点 在 东 南 部 边 界 处 沼 波 。但 由于受 上 部 Ｔ ３波强 反 射 的屏蔽 作 用 ， Ｔ １ ５波 振 幅变弱 ， 连续 性变 差 。基本 可 以在全 区进行 泽地 ， 标高 ８ ９ ９ ． １ ０ ｍ， 最 大 相对 高差 ３ ０ ｍ， 大 部分 标 高 能量 、 为９ ０ ５ ～９ ２ ５ ｍ。 对 比追踪 ，可作为本次地震勘探的主要反射波和构 本 区 含煤 地 为石 炭 系 中统 本溪 组 、 上 统 太原 组 ； 造解 释 的依 据 。总之 ， 本 区深层 地震 地 质条 件 一般 。 二叠系下统 、 下统下石盒子组 ； 煤层主要赋存 于石炭 １ ． ２ ． ３ 电性 地球 物 理特征 分 析 系上 统太 原组 和 二叠 系下统 山西 组 。其 中山西 组 赋 岩 石 的导 电性 与 其 岩性 及 含水 性 相 关 。在 细 致 煤 层 的 电阻 率 高 于 砂 岩 、 泥 岩及 砂 土 、 粘 存 １ 、 ２ 、 ３号 煤 层 ，太 原 组 赋 存 ５ 、 ７ 、 ８ － ２ 、 ９ 、 １ １ 、 １ ２ 、 的划 分 中 ， １ ３ 、 １ ４ 、 １ ５ （ １ ５ — １ 、 １ ５ — ２ 、 １ ５ — ３ ） 号 煤层 。 土， 粘 土 的电阻 率最 低 。通 常各 层位 电性 在横 向上 是 １ ． ２ 地 球物 理 特征 相 对均 一 的 。当存 在 地 电异 常 体 ， 如 富水 区（ 积 水 采 １ ． ２ ． １ 浅层 地震 地质 条件 空区 、 断层 、 裂 隙带 等 ） 将 出现局部 低 电 阻率异 常 区 。 表 ｌ 勘探 区地 层 与 电－ ｌ 生 特 征 表 勘 探 区 内地 形平 坦 ， 地 表 多 为耕 植 土覆 盖 ， 潜 水 位埋 深 一 般 为 １ ８～２ ５ ｍ， 其 下 为砾 石 、 沙层互层 ， 根 据低 速 带调 查 资料 ， 褐黄 、 棕 黄色 亚 粘 土波 速 一 般 为 ３ ０ ０～７ ０ ０ ｍ ／ ｓ ， 对地震 勘探有效波 吸收强烈 ， 致 使 高 频信 息严 重 衰减 。根据 以往 小折 射 资 料可 知 激 发层 位选 择 在粘 土层 或 潜 水 面下 ，可取 得 较理 想 的 目的 层 反射波 组 。 地下 约 ５ ￣ ６ ｍ处 有一 尺 厚 的砂 礓 石 ， 勘探 区 内村
综合物探方法在地质勘查中的应用效果
地质勘探G eological prospecting 综合物探方法在地质勘查中的应用效果马天航摘要：随着当前勘探技术的不断进步发展，在我国地质物探勘查工作当中，综合物探方法技术已经得到了普遍性的应用，相较于其他地质勘探技术手段，综合物探方法技术的广泛应用不仅勘探效果好，而且施工成本低，能够快速、精准地实现地质物探勘查，其在当前我国地质勘查工作当中一直发挥着十分重要的技术指导与协调作用。
文中重点结合地质勘探工作过程中的理论实践，对当前我国综合物探方法勘查中当前我国综合地质物探方法勘查方法的主要技术发展应用以及问题特点进行深入研究分析。
本文主要结合地质资源区的地质特征以及勘探勘查工作过程中的实际地质勘探，基于地质勘探技术方法的正确选择以及地质相关勘探技术指标和初步成效等相关方面，对当前综合物探方法技术在当前我国地质物探勘查工作过程中的主要技术发展应用以及勘探效果进行深入研究分析，希望文章能为广大地质相关科研单位及其工作人员群众提供一些新的技术参考并有借鉴指导作用。
关键词：综合物探法；地质勘查；应用在当前经济社会的快速发展下，社会财产生活对地质能源的利用需求在逐渐得到提升，以前多种类型地质勘探资源陆续进行深度利用以及综合开发。
在这之中多种地质勘探资源也逐渐得到了充分开发以及综合利用，我国对其的勘探研究和挖掘开采的工作力度逐渐更加深入，为了可以使其更好的能够适应现代社会的发展需求，因此需要对物探技术进行不断地创新，作为物探技术部门也因此被要求在合理分析地质勘查情况的基础上，能够依据实际情况选择合适的物探技术措施，进而能够满足后期地质调查勘察的实际施工要求。
然而单一的物探技术措施不能完全确保地质勘查的勘测精度和勘探深度，面对这种特殊情况，在目前传统地质施工的物探技术上，要求在实际勘查时综合应用多种物探技术方法，根据各个阶段物探方法技术上的优点进而更好的分析勘探地质、埋深以及资源分布等具体情况，便于在后期地质资源利用开发以及生产中能够取得良好的施工成绩。
综合物探技术研究及其应用
综合物探技术研究及其应用随着社会经济的不断发展，科学技术水平的不断提升，综合物探技术取得了一定程度的发展和进步。
这些创新科学技术已经被成功的应用在许多大型的工程地质勘探上，并且获得了良好的社会经济效益。
本文从综合物探技术的基本原理和使用方法入手，介绍其在工程中的实际应用。
标签：综合物探技术工程应用研究0引言随着我国地质勘探工作的不断进步发展，综合物探技术在其中发挥的作用非常显著，不但使用方便，而且经济实惠。
随着科学技术的不断发展，越来越多的高精度的综合物探技术在工程地质勘探的地位，愈发显得重要。
而很多工程勘探过程中，由于本身建设投入大，工期较短，传统的钻探技术和方法难以确保工期的顺利完成。
而综合物探技术在工程中的实际应用，不仅可以高效的对工程地质情况做出一个详细的勘察，而且从另外一个方面来说，可以在确保任务按期完工的同时，也节省了资金成本。
1综合物探的基本原理地层表面所激发的振动信号在地层传播过程中，会产生一定的体波和面波信号，体波信号一般分为横波和纵波，面波信号分为Rayleigh波以及Love波，体波信号在一些特殊的地层环境下，会出现明显的反射和折射现象。
面波信号在地层的传播过程中会出现频散现象。
研究数据显示，面波在一些非均匀的介质传播过程中会出现频散现象，反之则没有。
一般来说面波在地层传播的频散具有一些规律：首先，当频率有变化时，面波速度就会随着地层勘探深度的逐渐变化接近地层的速度；另外，地层厚度发生变化时，就可以看出拐点位置与地层厚度有着非常紧密的联系。
采用物探手段对工程进行地质勘察，最主要的目标，是了解勘探所在地区的土层厚度及基岩埋深。
勘察区域表层如果大量被土层覆盖，只有部分的基岩裸露，这说明裸露基岩存在部分的风化现象。
从一个方面说明，上覆层波速小于下伏层波速。
由于单一的物探技术受本身的特性局限，往往探勘的准确度不高。
所以，在实际的工程勘测过程中，提出了采用综合物探技术，可以很大程度上提高物探勘测精确度[1]。
综合物探技术在水利工程建设中的应用
介绍了综合物探中几种常用的方法技术 ， 并结合 具体 实例说明 各方法 在水利 工程建设 中 的应 用效果 。结 果表明综 合物探技术在水利工程中具有较好 的应用前景 。 综合物探技术 水利工程 地震影像法 瞬态瑞 雷波 法 高密度电法 探地雷达
关键词
１ 前
言
作用 。
２ ２ 瞬态 瑞雷 波法 ．
据。
２ ３ 高 密度 电 阻率法 ．
高密 度 电阻率 法通 过用供 电电极 （ Ｂ 向地下 Ａ、 ） 供直 流 电流 ， 同时 在测 量 电极 （ Ｎ） Ｍ、 间观 测 电位 差
（ ｍ ） 并计算 出视 电阻率 ｐ ， ＡＵ ｎ ， ｓ在程 控开关 的控
并计 算相 应 的装置 常数 （ ， Ｋ） 通过 测 量供 电电 流 （） Ｉ 和测量 电极 间的 电压 （ Ｖ）计 算 出对应 点 的视 电阻 △ ， 率 值 ｐ ＝Ｋ Ｖ Ｉ。采 集数 据记 录在 仪器 存 储 器 中 ， ｓ Ａ ／ 其 工作 参数 和仪 器设 备 的选择 直接 关 系到 勘查 工作
波 动场特征资料 ， 对采集 到 的资 料在 时 间域 和频率 域 收稿 日期 ：０ ７— １ ０ ２０ ０ — ９ 进行处 理分析 ， 以推 断地下地层 （ 可 物质 ） 结构 。 本方 法在水 库 高坝 堤 建 设 过 程 中 的质 量 检 测 、 验 收及一 系列水 利 工程建设 过 程 中可 以发 挥很 大 的 第 一作 者简 介 ： 来 ，９９年 生 ， 曾 １７ 工程 师 ， 济 大 学 同
应用地球 物理 专业 ， 主要从 事地球
物理探 测 与方 法技 术的研 究
维普资讯
上 海 地 质
・
４６ ・ ຫໍສະໝຸດ Ｓ ａ ｈａ ｏｏ ｙ ｈ ｎｇ ｉＧｅ ｌｇ
地质勘测中的综合物探技术应用
科技论坛相关单位通过使用综合物探手段对地质进行勘探的时候，在相关领域得到了普遍的认可，对探测的精准性加以优化，提高整个地质勘探水平。
然而，相关单位采取综合物手段进行研究的时候可以看出，其中依然存在不足之处，技术性及其专业性能够提高日益完善，并且在实际勘探的时候应当充分发挥出自身的作用，把新型科学手段使用其中，加大勘探准确性的力度，推动物探技术的不断进步。
基于此，本文主要从以下几个方面对地质勘探工作中使用到综合物探手段的具体情况进行分析，笔者依据多年经验，旨在进一步推动我国地质勘查行业的不断进步，提供给相关人士，供以借鉴。
１综合物探技术概述１．１综合物探技术概述综合物探技术主要是在进行地质勘探的过程中将地质结构中的电场、磁场等内部的变化情况通过相应的设备和仪器进行勘察，从而对影响地质条件的因素全面的分析，提升地质勘查的准确性，为地质勘查的发展提供必要的技术支持，增加地质勘查的效果。
通常来讲综合物探技术主要包括：电法、地震法、磁法等，对于不同的地质条件需要使用不同的勘察方法，从而保证勘察效果的准确性。
１．２综合物探的技术特点当相关部门应用综合物探手段以后，就能够将有关地质状况做好详细的勘察，而且浅层探查工作的范围需要从几米增加到几百米的范围，并且对其浅层做好详细的观察，这个时候相关人员需要把陆地以及水域的所有东西都应当渗透到勘查范围里面，并且在实际勘查的时候应当加大实施范围的力度，施工所花费的时间以及没有花费较多的资金；相关单位在应用综合物探手段的过程中，由于对地质环境做好详细的探查工作，所以探查有着较高的深度，这样所产生的准确性也会越高，能够满足相关需要，提高技术使用的准确性，在特别需要的方面能够符合各种客户的要求，这样会有着显著的效果；最后，相关单位在对地质环境进行勘查的时候，应当利用多种探测手段能够高效率的完成勘察任务，而且在实际施工中并不要求占有较大的空间，这样在操作的时候较为便捷，能够为后续施工可以节省较多的时间。
综合物探技术在矿山水文地质勘探中的应用_1
综合物探技术在矿山水文地质勘探中的应用发布时间：2022-09-07T06:40:45.442Z 来源：《城镇建设》2022年第5卷4月8期作者： 1.靖治国 2.王维波[导读] 在众多影响煤矿开采安全的因素中，矿山水文地质环境以及其中的储水量、1.靖治国2.王维波山东新查庄矿业有限责任公司山东泰安 271612摘要：在众多影响煤矿开采安全的因素中，矿山水文地质环境以及其中的储水量、水涌道等信息是矿井水文地质勘探的重要环节，对矿山周边水文地质环境做到充分的勘探了解，可以在煤矿采掘过程中避免因为对水文环境不熟悉而造成采掘生产事故。
矿山水文地质勘探一直是矿山勘探技术难题，水文地质隐蔽性较强，又具有区域性特征，通过一种物探技术难以保障勘探的精准度。
关键词：综合物探技术；矿山水文；地质勘探应用1、矿山地质勘探相关情况矿山地质勘查工作与经济社会发展状况和整个矿业发展状况密切相关，目前矿业发展较慢，为了有效开发和利用矿产资源，必须重视矿山地质勘查，不断优化地质勘查技术。
明确矿床的物理规律，矿物间的差异，利用物理方法和勘探设备进行矿产勘探。
由于矿山地质勘探技术种类繁多，必须结合具体的勘探过程和矿山地质条件，选择合适的矿山地质勘探技术，以达到最佳的地质勘探效果。
2、综合物探技术应用的主要范围2.1矿物探测的范围综合物探技术能够有效地探测到地下的矿藏，利用地磁感应应力来确定矿藏的具体位置，从而保证整个工作的效率，避免人力、物力资源的浪费。
同时，综合地球物理技术可以探测矿产，测量矿产的主要部位和区域，促进矿产的合理开发，为矿产的开发奠定坚实的基础。
2.2地质探测的范围目前，煤矿安全生产事故日益增多，已成为社会各界普遍关心的问题，因此，对勘探工作中存在的潜在危险进行准确判断和预测是十分必要的。
对于自然灾害频发的地区，需要做好勘探和开发的准备工作，利用电子设备，及时接收到被探测到的地质构造和岩层位置数据，然后进行自然灾害数据的对比分析，以防止自然灾害造成的危险。
综合物探在某水利枢纽工程坝址勘探中的应用
西 部探 矿工程
１３ ８
综合 物 探 在 某 水利 枢 纽 工 程 坝 址 勘探 中的应 用
潘 晓刚 孙启斌 ， ， 张於 祥
（ 新疆水 利水 电勘 测设计研 究院勘测 总队 ， 疆 昌吉 ８ １ ０ ） 新 ３ １０
摘
要： 简要叙 述 了综合 物探技 术在 某水 利枢 纽工程 坝 址 区勘探 中的应 用 ， 明 了经济 、 理地 应 用 说 合
表层松 散砂 卵砾 石层 厚 度 ６ １ｍ， 震 纵 波 速 度 ～ ２ 地 ６０ ３ ０ ｓ横 波 速 度 小 于 ４０ ｓ胶 结 层 顶 板 埋 ２ ￣２０ ｍ／ ， ０ ｍ／ ，
２ 接 收 ， 击震 源 ， ４道 锤 工作 目的为查 明河 床覆 盖 层 内胶 结层 的埋 深 和分 布范 围 。
４ ０ ５０ ｓ ０ ￣ ５ ｍ／ 。左岸 基岩埋 深 １ ￣ ６ ｍ， 岸 基 岩埋 深 ５ ０ 右 ７ ￣ ９ ｍ， 岩纵 波速 度 ４ ０ ￣ ６ ０ ｍ／ 。 ０ ７ 基 ０ ０ ０ ０ ｓ
采 用 １ ｍ 道 间距 ，Ｈｚ 波 器 接 收 ，４道 采 集 ， ～２ ４ 检 ２
偏移距为 ５ ｍ和 １ｍ等距离 ， ０ 锤击震源 ， 工作 目的为配 合 地震 折 射 波 法 查 明河 床 覆 盖层 内胶 结 层 的埋 深 、 厚 度 、 布 范 围及 获 取地层 横 波速度 。 分 ２ １５ 地 震单 孔竖 井波 速 测试 ．． 单 孔 测试 采用 地 面锤 击 ， 中接 收 ， 部 地 层 测 试 孔 浅 偏 移距 １ ｍ， 深 部地 层 测试 偏 移距 ３ ｍ， 试 点 ～２ 较 ～５ 测 距 １ ｍ， ～２ 采用 三分 量 检 波器 接 收 ， 井 测试 采 用 地 面 竖 扣板 法 激发 ， 在竖 井 内接 收 的方 式 ， 试 点距 １０ 工 测 ．ｍ， 作 目的为获 取河 床 内覆盖 层纵 波速 度 。 ２ １ ６ 跨孔 对穿 Ｃ ．． Ｔ测试 钻孔 问地震 跨孔 对 穿 Ｃ 测试 采 用 一 个 孔 内爆 炸 Ｔ 激发 ， 另一个孔内使用 １ 道检波器串接收的方式 ， 孔 ２ 自 底 向上呈 扇形 连 续 测试 ， 发 点 距 １０ ２０ 接 收点 激 ＿ ～ ． ｍ， 距 ２ ０ 工作 目的为获取河床覆盖层 内纵波速度及胶 ． ｍ， 结层 的埋深 、 厚度 和分布 范 围 。
综合物探
某矿井在工作面建设中，因遇突水事件，影响了正常工作的开展，为了查清突水事件的地质原因，在井口周围开展地球物理勘探工作。选择以瞬变电磁法（TEM）和高分辨率反射系数法（简称GF法）结合激电测深的方案进行工作。即以瞬变电磁法定性研究勘探区内各地层及地质构造的含水性；重点地段以高分辨率反射系数法控制第四系含水地层的厚度变化及下伏基岩面的起伏形态，探测基岩裂隙带；在电阻率异常区以激电测深进一步证实地层的含水性。
在350号、388号及402号等测点，Ks、Kd和ρz曲线在基岩段呈锯齿状变化，推断所在点位基岩裂隙发育（见图2）。
结合地质及水文资料综合研究认为，突水可能是采空区冒落带裂隙沟通附近的第四系砾石、基岩风化带和基岩裂隙形成的复合含水层。古河床和基岩裂隙则可能是渗向突水点的导水通道。
资料的分析遵循由已知到未知的原则，坚持定性分析为主与定量计算相结合，反复进行多种方法综合对比解释，最终以电法资料结合水文地质调查成果，确定测区内相对富水地段，并推断富水地段各地层的埋深。
根据GF法各曲线的振幅强弱、踞齿跳跃的频率高低等特征进行定量分层解释。瞬变电磁法主要以二次场的衰减曲线为主，根据其衰减梯度的大小来判断其含水性。高密度法主要进行地层的分层解释，根据电性来了解各地层的含水性。用视极化率和半衰时曲线中的异常段，可确定地层中的含水层段，根据视极化率值，可定性推断矿化度的大小。
用实测ρS值的转换曲线解释2煤底板起伏形态及基岩裂隙发育情况（见插图3）、用瞬变电磁法和激发极化法初步圈定积水区段；用对称四极电剖面法划分2煤采空区范围，在综合物探剖面对比图4上解释推断出了2煤采空区。依综合物探平面对比图结合剖面解释结果及单点分析，综合解释圈出了区内2煤采空区及积水区范围。
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综合物探技术及工程应用姓名：马春景学号：0901030918 专业：交通工程摘要: 介绍了面波和折射波探测技术各自的优缺点, 提出了采用面波和折射波进行工程地质勘察的综合物探技术。
从信号数据采集、信号分析处理及成果资料解释等方面详细介绍了综合物探技术的基本原理和使用方法。
工程应用表明, 综合物探测试结果与钻孔资料具有很好的一致性, 不失为一种快速有效的工程勘察手段。
关键字：瞬态面波；折射波；综合物探；工程勘察在公路工程勘察中, 经常需要准确地查明第四系覆盖层厚度及基岩埋深( 或土石界面) 。
特别是近年来, 由于交通建设投资加大, 公路建设工期大大缩短, 采用一般的钻探方法很难保证工期。
忠垫高速公路 A 合同段桥隧较多, 地形及地质条件复杂, 如采用常规勘察手段( 钻孔、槽探、钎探及坑探等) 工作量较大, 且难以满足业主及设计人员要求, 为此采用了水电物探研究所生产的SWS- 2 型多功能勘察与检测仪, 在少量的钻探工作量配合的前提下, 1个月内, 对部分桥隧区进行了勘察, 保质保量地完成了勘探任务, 并节省资金100 多万元。
（1）综合物探基本原理地层表面激发产生的振动信号在地层中传播会产生面波和体波信号, 面波信号分为Rayleigh 波和Love 波, 体波信号分为横波( S 波) 和纵波( P 波) 。
面波信号在分层介质中传播会发生频散现象, 而体波信号在特定的地层条件下会发生明显的反射或折射现象。
研究表明, 面波在均匀介质中传播不会发生频散, 而在非均匀介质中传播会发生频散。
面波在多层介质条件下的频散特性具有如下规律:( 1) ( VR - f) 曲线变化规律和层速度的关系: 当频率发生变化时, 面波速度V R 会随勘探深度的变化而逐渐趋近该深度地层的层速度。
( 2) ( VR - f) 曲线变化规律与层厚度的关系: 当厚度发生变化时, 由频散曲线可知, 相应拐点位置明显向低频方向移动。
即拐点的位置与层厚度存在着密切的关系。
地震信号在分层地层中传播, 当上覆层波速小于下伏层波速时, 地震信号传播会发生明显的折射现象; 当上覆层的波阻抗小于下伏层的波阻抗时, 地震信号传播会有反射波产生。
折射波又可分为2种: 初至折射波和对比折射波。
初至折射波只追踪初至区的某个界面的折射波, 因此易于辨认, 识别的准确度较高。
对比折射波不仅在初至区而且在续至区追踪折射波, 就像反射法应用相位对比追踪波一样, 虽然初至折射波复杂, 但能同时追踪多个折射界面的折射波。
折射波法一般对薄层的探测能力很差, 同时如果存在地质速度逆转层时也不适用。
运用物探手段进行忠垫高速公路工程地质勘察, 主要目的是探测桥隧区的土层厚度及基岩埋深。
勘察区域表层多为土层覆盖, 局部有基岩出露, 出露基岩存在局部风化现象。
因此上覆层波速小于下伏层波速, 但上覆层波阻抗却不一定小于下伏层波阻抗, 故满足折射波的产生条件而不一定满足反射波的产生条件。
由于单一物探方法受自身特点的限制, 存在资料解释精度不高, 因此提出了采用面波和折射波进行综合探测, 从而大大提高了物探成果解释精度。
2 信号数据采集2. 1 测线布置采用综合物探技术主要是为了能够准确地探测出表层土层的厚度, 现场测线布置必须保证面波测点和折射波测点对应一致, 便于信号数据的综合利用。
基于以上考虑, 其现场测点及激发点布置如图1 所示。
2. 2 参数设计测试参数的设计是为了保证现场采集到的信号数据能够真实准确地反映土石地层的物理力学性质, 现场数据采集时尽量避免噪声信号的干扰。
现场测试参数的设计原则如下:( 1) 采集道数选择要求测震仪具有多通道接受端口, 一般为 12 通道和 24 通道。
由于上覆土层厚度有可能较小, 因此应在场形条件允许的情况下尽可能采用 24 道信号数据采集, 以保证足够的空间分辨率。
( 2) 检波器选择根据现场踏勘及地质调查, 预估土层的厚度, 确定探测深度, 选用检波器的频率可利用下述公式进行估算:f= VR/ H式中f 检波器的频率;VR 地层面波速度;H 探测深度。
用于面波检测的检波器一般有 2 种型号: 4 Hz和 10 Hz 检波器, 按照上式估算出频率 f 后, 再选择固有频率比较接近的检波器。
( 3) 激震方式选择激震方式也即激发震源, 采集工作中使用锤击、落重或炸药的激发作为震源。
3 种激震方式的最大勘探深度分别为: 锤击震源的勘探深度可以达到 20~ 30 m; 落重震源的勘探深度可以达到 30~ 50 m; 炸药震源的勘探深度可以达到 50~ 150 m。
激震点土质松软程度影响震源所能激发的频率, 土质松软激发出的频率偏低, 土质坚硬激发出的频率偏高。
同时, 激发频率与垫板尺寸有关, 垫板尺寸越大, 所能激发出的频率越大。
( 4) 偏移距选择移距为排列长度 L 的 1/ 8 至 1/ 2, 其中排列长度 L 为整个排列检波器布置的长度, 即 L = ( n- 1) dx, n为采集道数, dx 为道间距。
如果土层很薄时, 则偏移距可以选取排列长度的 L/ 8, 以避免偏移距过大, 面波信号传至最后一道检波器因衰减而太弱。
如土层很厚时, 那么要求面波传播深度较大, 此时偏移距选择为排列长度的 L/2 左右。
( 5) 道间距选择对于面波法来说, 由公式 dx道间距应小于等于最小波长厚。
在事先普查时, 主要分析时域信号传播特征, 道间距不必满足上式, 可以将道间距选大一些。
如果待测试区域较大, 可以选择道间距为 2 m, 采集道数设为 24 道, 以利于分析时域信号传播特征。
在现场正式采集时, 对于事先不能确定土层的可能厚度, 那么可以将道间距设置得小些, 以免探测不到较薄的土层, 推荐选取 0. 5 m 或 1 m。
对于折射波法, 一般地, 道间距小, 测量精度高,但要兼顾施工效率, 道间距不应小于目的层深度和新鲜基岩深度的 1/ 10。
( 6) 采样点及采样率选择在现场进行面波数据采集时, 一般选取采样点数为 1 024 点或 2 048 点。
记录长度为采样点和采样间隔的乘积, 通过改变采样时间间隔改变记录长度以保证信号质量。
一般对于土石分界的信号采样率一般选择为 0. 20 或 0. 25 ms。
记录长度确定的原则: 视最大源检距道面波初动时间为记录长度的 1/ 2 左右为宜, 最大源检距道为距离震源最远的信号数据道。
根据以上参数设计原则, 再结合现场试验可以得到如表 1 所示的综合探测参数推荐值。
2. 3 测试步骤现场测试过程中无论测点布置有多密, 但测点始终是对测试区域的局部抽样, 需要了解整个测试区域的普遍情况, 即先要进行现场普查, 确定最终的测试点。
然后根据前述的原则分别确定面波和折射波的现场测试参数, 然后再根据情况进行详细探测。
整个探测流程如图 2 所示。
测试步骤如下:( 1) 根据探测任务确定探测目的( 2) 拟定测试区域, 进行现场踏勘及地质调查在进行现场踏勘及地质调查时, 考察土层的可能厚度, 并考虑附近是否有钻孔或测试数据可供参考, 以利于对比测震结果的正确性。
( 3) 规划测线位置及测线方向规划测线位置和测线方向时要注意以下几个方面的问题:在规划测线时, 应尽量避免测线横跨经过落差或间隔过大的沟渠或土堤, 使测线不至于产生不连续配置几何的情形;测线不能太靠近有根基的结构物或树根蔓延的地方, 以避免侧向反射波及噪声的干扰;地表面以愈平坦愈坚硬且有些潮湿者愈佳,应尽量避免地表面为松软的回填土层, 不使反演分析结果被表面土层所影响;测线需避开高压电线或电波发射台, 以避免造成感应电压的影响。
为了分析数据的方便, 测线方向选择正向测线方向。
( 4) 初步设置测试参数依照现场的地质情况及测试需求, 预估土层厚度, 确定探测深度, 参照表 1 推荐的测试参数值来配置测线。
如果面波法和折射波法都选用同型号的检波器,那么现场数据采集就可以应用同一排列进行数据采集如果 2 种方法选用的传感器不同, 那么要求 2 个排列对应的测点一致, 道间距尽可能选用一致。
( 5) 安置好检波器, 连接测震电缆保证检波器的尾锥能与地表牢固安装。
特殊情况下, 如在介质松散的地表应改换长尾锥来保证检波器与地表牢固插接; 在坚硬的地表条件下, 可采用托盘或单向磁座使检波器与被测介质有可靠的接触; 在风噪音大或松散耕植土地表, 采用挖深 20~30 cm 埋植检波器, 可大大改善接收条件。
随后将接合于地表面的检波器, 依照接头的大小依序连接至测震电缆, 最后再视野外测试的需求,连接至转换器或测震仪。
( 6) 试验采集, 检查仪器的一致性仪器各道的一致性检查, 将仪器输入端短路, 采集与工作记录长度相同的记录并存储, 利用软件分析频响与幅度的一致性。
检波器的一致性检查, 选择介质均匀的地点, 将检波器密集地安插牢固, 在大于 10 m 外激振, 采集面波记录并存储, 利用软件分析频响与幅度的一致性。
仪器信道和检波器的频响与幅度特征, 在测深需要的频率范围内应具有一致性。
( 7) 进行震源激发并采集数据采用选定的激震方式进行激发, 进行现场信号数据的采集。
( 8) 分析时域信号, 减小噪声干扰对采集到的时域信号进行分析, 如噪声干扰太大, 分析噪声产生的原因, 若为随机噪声, 则可以通过现场多次信号叠加采集减小其干扰; 否则, 查找噪声源, 若附近有工厂或工程正在进行, 则需避开此人为噪音, 以减少噪声对震波信号的干扰, 若附近车流量或人潮太大时, 则需考虑在夜间测试, 以尽量降低背景噪音的影响。
(9) 分析采集到的信号数据质量该步骤主要考察信号数据 2 个方面: 一是是否存在削波, 理想的信号数据记录上近震源道不应削波;二是记录长度是否合适, 要求信号记录上视最大源检距道面波初动时间为记录长度的 1/ 2 左右为宜。
如存在噪声信号干扰或数据质量较差时, 应调整测试参数, 重新回到步骤( 7) 继续进行。
( 10) 面波和折射波信号数据采集确定面波的激发点和折射波的 5 个激发点, 分别进行激发并采集信号数据, 在信号采集过程中要尽可能地保证现场采集到高质量的信号数据, 以利于以后进行信号数据的处理与分析。
( 11) 最后视现场测试需求, 移动排列的位置,并重复进行步骤( 3)到步骤( 10) , 以采集另一个激震点位置或另一组检波器配置的测震信号数据, 直到所有测线量测范围测试完毕为止。
3 信号分析与资料解释3. 1 信号数据的分析信号数据的分析包括两方面的内容: ( 1) 面波信号数据的分析; ( 2) 折射波号数据的分析。
面波信号数据分析主要包括以下几个过程:( 1) 面波有效信号的提取, 设置合理的时间窗在时域信号窗口提取有效面波信号数据;( 2) 面波频散曲线的求取, 根据有效面波时域信号求取面波基阶模态的频散曲线, 进行深度转换,得到深度- 波速曲线;( 3) 利用空间相似性原理进行测点间数据插值, 得到测线面波波速云图; ( 4) 面波频散曲线的遗传反演分析, 得到面波频散曲线的反演分层结果。