瑞雷波勘探的研究现状及展望.doc

 祁生文1 孙进忠2 华3 何 (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 ] 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 ,国内外关于瑞雷波勘探方面的实践和理论研究目前日益增多 . 本文对国内外瑞雷波勘探方法 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 ,展望了该方法的发展趋势. [ 关键词 ] 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. 与之相对应国内外关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2 —5 ,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6 . 1960 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7 . 真正将瑞雷波的频散特性用来解决工程问题始于 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来研究法部 地质问题8 ,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9 ,用以解决工程地质勘查问题. 1983 年 ,Stoke Ⅱand Nazari2 an 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 ( Xia J ) 博士等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12 . 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 ] [ 基金项目 ] [ 作者简介 ] 2001212226 ; [ 修回日期 ] 2002205226 . 中国地质大学“211”工程项目资助. 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 ,随后展开了一系列研究13 —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19 . 1989 年 ,杨成林等人利用 TER2 RALOG 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20 ; 1993 年 ,他们出版了《瑞雷波勘探 原理》一书 ,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 10 m 提高到 30 m ,条件好的情况可以达到 50 m 以上 ,基本能够满 足岩土工程勘察的需要23 . 胡家富 (1999) 24 —26 、张碧