城市強干擾條件下無損地質勘查的一種有效方法—微動法

查雁鴻

1中國地震局地震研究所 中國地震局地震大地測量重點實驗室 湖北 武漢 430071 2武漢地震工程研究院有限公司 湖北 武漢 430071

正文：

城市中的工程地質勘查與山區等其它環境下的勘查不同，常面臨輸電線、噪音及金屬磁性等多重干擾。微動法具有經濟便捷、場地要求低及抗干擾強等特點，能在城市工程地質勘查中發揮作用。

1 微動法概述

微動是由空間中各處震動源產生的震動的疊加。由于體波以1/r2衰減的，而面波是以1/r衰減的，一定震中距以后波場能量以面波為主。微動波場由主體的基階面波、少量的高階面波和體波組成。垂直方向波的主要成分是基階Rayleigh波，水平方向波的主要成分是基階Love波。

微動的頻譜特征和偏振特性與場地條件有很好的相關性。Nakamurua 于1989年提出單點譜比法研究其關系，該法具有對環境無干擾、經濟簡便等很多優點，尤其適用于城市地質勘查，并迅速在國內外得到廣泛應用。場地單點水平向與豎直向（H/V）譜比常用的計算公式如下：

微動臺陣法應用比單點譜比法要求更為嚴格，首先要保證不同儀器間同步觀測數據和空間位置布設準確，保證正確的識別和獲取微動波場中的瑞利波。假設大地上的微動是時間和空間上平穩隨機過程，并且水平向傳播通過觀測臺陣，利用Aki（1957）提出并由Henstridge（1979）等應用的空間自相關法和Capon（1969）提出并由Lacoss（1969）等應用的頻率-波數法可從臺陣記錄中提取頻散曲線。兩類方法均假設。

2 資料處理

不同間距臺站計算得到的SPAC曲線有效周期范圍不同，將其綜合，就能得到我們需要的頻散曲線。圖1挑選頻散曲線圖。其中灰色的圓點是我們根據有SPAC曲線得到的頻率慢度關系圖而選擇的不同頻率的慢度點，相應的實線為頻散曲線。

圖1 直線型臺陣頻散曲線圖

3 實例應用

武漢市地鐵12號線部分路段穿越老城區，居民用電及來往車輛干擾強，沿途房屋、水泥路面不利于鉆探等勘查方法的實施，一般的地球物理勘探法難以取得有效成果，微動法因其工作原理的不同能較好的適應上述環境。本文以其中2條測線為例，對其適用性進行評價。

3.1 工作方法及實施

考慮地鐵線路的場地條件，采用8臺儀器構成的直線型臺陣觀察系統（圖2），相鄰兩臺站間距均為20m，觀測系統總長140m，每個測點的監測時間在30分鐘以上。首先利用RTK準確放樣測點中心位置，通過測繩確定其余儀器位置，然后利用RTK記錄每個測點的平面坐標和大地坐標。在實施中使用連續滾動法，每次將2臺儀器沿觀測方向移動40m。

3.2 成果分析

WD1號測線全長180m，該基巖面起伏較大，兩側在20m左右，中間僅厚數m，從圖2 S波速度剖面看，在45m、60m、70-80m等處存在低速層，可能為巖溶主要集中在測線中部，深度較淺，在12m－20m之間。

圖2 WD1號測線速度剖面圖

4 結論

地鐵12號線部分路段的微動法勘查揭露了基巖面的深度和基巖面以下巖溶的發育情況，為該線路的設計優化及后期施工提供了參考。此次微動法勘查的成功實施表明，在城市各類電、磁和噪音干擾下，在水泥路面等不利設備布設條件下，微動法能獲得有效的淺部波速信息，為巖土類別劃分提供依據。