面波勘探方法.ppt

图3.4：元磨高速公路5合同段滑坡（K245+850～K245+920）多道瞬态面波在云南元磨高速公路边坡勘察中的应用实例上图为元磨高速公路7合同段边坡实景照片及测线布置图（红线为布置的测线）工作目的：评价边坡稳定性和为边坡锚固处置设计提供地质资料工作步骤：垂直测线（沿水平台阶）布置面波检测排列；获得逐点面波频散曲线并绘制等速度剖面；根据岩土介质类别与速度关系，绘制地质剖面。图中：红色为全风化、黄色为强风化、绿兰色为弱风化、紫色为微风化含水软弱层在国家新颁布的岩土工程勘察规范规定：在正文第10章第10节“波速测试”中规定：10.10.1波速测试适用于测定各类岩土体的压缩波、剪切波或瑞利波的波速，可根据任务要求，采用单孔法、跨孔法或面波法。在条文第10章说明中规定：10.10.4面波的传统测试方法为稳态法，近年来，瞬态多道面波法获得很大发展，并已在工程中大量应用，技术已经成熟，故列入本规范。在条文第9章“勘探与取样”说明中规定瑞利波法的适用范围：1.测定基岩埋深，划分松散沉积层序和基岩风化带；2.探测隐伏断层、破碎带；3.探测地下洞穴；4.探测地下隐埋物体；5.探测地下管线用瑞雷波的频散特性进行工程探测时，首先要正确认识瑞雷波的频散特征，做到对各类物理模型的瑞雷波频散特征的明确认识；然后能够对实体工程正确地提取出来介质体中的瑞雷波频散曲线，从而对工程实体的物理力学参数和特征进行相关的解释和合理的评价。其中应用到的基本原理就是弹性波动理论，通过对已知介质模型正演解决对应的问题。5月14日作业：（1）说明岩石的电阻率为什么会在较大的范围内变化，这种变化对电法勘探有什么影响？（2）导出视电阻率的微分公式，举例说明表达式中各量的物理意义。（3）勘探深度与哪些因素有关？当供电与测量极距变化时对勘探深度有何影响？（4）简述工程物探方法的应用前提条件是什么？*高阶面波的速度大于基阶*能量团*采集工作中使用锤击、落重或炸药的激发作为震源。具体选用何种震源形式视工作目的和环境条件决定。一般情况下：锤击（20磅左右大锤)震源的勘探深度可以达到20~30米；落重震源的勘探深度可以达到30~50米；炸药震源的勘探深度可以达到50~150米。多道瞬态面波记录见下图：右图记录道数为72道。由图可以看到直达波、折射波、反射波、面波所在时间空间域中的位置。面波具有：在近震源处发育、波幅大（面波能量大）、面波传播速度低等特征。据此设计合理的观测系统采集面波，通过处理系统在F~K域提取频散信息，进而获得在速度波长域中的频散曲线，达到勘察与检测的目的。面波折射波反射波震源面波记录F~K域面波频散等值线图瞬态面波资料处理１．时间域－空间域提取面波２．对面波信号作二维傅里叶变换３．建立频率－波数域振幅谱等值线４．提取面波频散数据５．计算半波长并绘制频散曲线提取面波面波群仅由1-2个周期的波组成由于频散及含有多阶模态的特征，面波群的相位数随着距离的增加逐渐增加。此时，不仅要分离记录中的折射、反射波等，还要注意用窗口取全部面波信号同相轴斜率改变：高阶面波存在，局部地质体或岩性突变面存在明显的镜像波出现问题：在覆盖层很薄，基岩起伏较大，横向严重不均匀等地质条件下，很难得到规则的面波，不宜用面波进行勘探。傅里叶变换六、瞬态瑞雷波资料的解释与应用瑞雷波速度资料包含着地下介质的结构与特性信息，在对岩、土体地质特性的研究和工程与环境的检测与监测中得到广泛应用。频点很密(频率值的变化步长很小)的速度曲线，其含义虽然与层速度不同，但比较各频点速度值的展布规律，可以看到速度曲线突变处的深度往往对应于介质的界面深度。理论和实践都表明，曲线上之字型(锯齿状)异常反映地下介质的分界面。(一)频散曲线的解释及层速度的计算如果把面波的平均速度曲线转换成层速度与深度H的关系，解释结果将更为直观。如果速度曲线上读取的n-1层面波平均速度及相应的界面深度分别为VRn-1