綜合面波法在巖土工程中的應(yīng)用

殷 成，柴緒令

（吉林省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，吉林 長春 130000）

面波勘探歷經(jīng)幾十年的發(fā)展，其技術(shù)方法已經(jīng)相當(dāng)成熟，處理方法也日趨完善。其中，主動(dòng)源面波勘探早在20世紀(jì)60年代由美國人提出，從開始的穩(wěn)態(tài)面波到瞬態(tài)面波，再到多道瞬態(tài)面波勘探，多年來不斷地提高勘探精度和效率，應(yīng)用廣泛[1]；天然源面波勘探起步相對(duì)較晚，最早由Aki提出[2]，但近些年發(fā)展迅速，方法也不斷成熟，如頻率波數(shù)法（F-K法）、空間自相關(guān)法（SPAC）、擴(kuò)展的空間自相關(guān)法（ESPAC）、HV譜比法等[3]，從而提高了復(fù)雜環(huán)境的適應(yīng)性和探測精度的準(zhǔn)確性[4]。人工源與天然源面波相結(jié)合的綜合面波法，對(duì)解決電磁干擾嚴(yán)重、勘探深度大、勘探精度高等復(fù)雜地區(qū)的勘探任務(wù)有明顯的優(yōu)勢和應(yīng)用前景[5]。

1 原理

1.1 主動(dòng)源面波勘探

彈性波在傳播過程中，在介質(zhì)分界面處會(huì)發(fā)生反射、透射和折射現(xiàn)象，伴隨產(chǎn)生界面波。這類界面波在界面附近傳播，振幅隨深度衰減，稱之為瑞利波[6]。瑞利波的頻散特性和傳播速度特性是面波勘探的兩大關(guān)鍵，反映了不同深度介質(zhì)的地質(zhì)條件。

主動(dòng)源面波勘探是通過錘擊、落重等震源激發(fā)，產(chǎn)生一定頻率范圍內(nèi)的瑞利波，沿介質(zhì)表面?zhèn)鞑ァＱ夭ǖ膫鞑シ较蛞砸欢ǖ牡篱g距鋪設(shè)N+1個(gè)檢波器，記錄一定范圍內(nèi)的傳播信號(hào)。

道間距△x內(nèi)瑞利波的傳播速度為

式中：f是瑞利波的頻率；△φ是相鄰檢波器所記錄的信號(hào)相位差。

測線N△x內(nèi)瑞利波的傳播速度為

在地層不均勻且地下介質(zhì)變化時(shí)，瑞利波會(huì)發(fā)生頻散現(xiàn)象，得到速度與頻率（或波長）的變化曲線，通過反演處理，計(jì)算出不同深度對(duì)應(yīng)的面波速度，為解譯、推斷下覆地層結(jié)構(gòu)提供依據(jù)。……