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瞬態(tài)面波勘探及應用
瞬態(tài)面波勘探及應用 R波在非均勻介質(zhì)中傳播具有頻散特性,所以不同頻率(波長)的R波具有不同的傳播速度。模型試驗和實測結(jié)果表明,當探測的巖土層介質(zhì)較為均一時,R波的相速度隨深度的加大而按線性增加,只有出現(xiàn)不同介質(zhì)的分界面時,頻散曲線會出現(xiàn)一個所謂“Z”字型變化,該變化特征是由于地表接收到的波從上一層漏能型波轉(zhuǎn)入下一層漏能型面波,且此轉(zhuǎn)折點與兩介質(zhì)間的界面埋深有密切的關(guān)系,由此可依據(jù)實測頻散曲線的“Z”字型變化點來劃分地下巖性變化的分界面。
圖1 面波頻散曲線解釋成果與鉆探結(jié)果對比圖
圖2 面波頻散曲線解釋成果與鉆探結(jié)果對比圖
圖1、圖2為實測面波反演解釋結(jié)果,其中各圖的右側(cè)為隨深度變化的面波頻散曲線,左側(cè)為鉆探揭露的地層柱狀圖,其層位的劃分具有良好的一致性,即表層風積粉細砂—中部砂卵礫石層—下部基巖。同時由圖還可以得出:表層風積砂的瑞利波速度為150~250m/s,沖洪積砂卵礫石的瑞利波速度為300~400m/s,而下伏基巖(棕紅色、紫紅色砂質(zhì)粘土巖、礫巖等)的瑞利波速度則為440~760m/s,說明瑞利波(剪切波)速度隨深度的增加而升高。
5 存在問題
雖然面波探測技術(shù)在工程中的應用已很廣泛,但實際工作中還存在以下問題:
⑴ 關(guān)于實測面波頻散曲線的“Z”字型現(xiàn)象,從理論模型的解析中還不能精確地解釋此現(xiàn)象。因為理論的頻散曲線,在介質(zhì)分界面處只出現(xiàn)折點,對此還需深入研究和數(shù)值模擬計算;
⑵ 對于面波勘探深度的確定,目前國內(nèi)外大多采用半波長作為R波的勘探深度,此關(guān)系是一經(jīng)驗公式,但在實際工作中,應根據(jù)場地地質(zhì)條件、探測對象以及孔旁測試對比結(jié)果等作適當調(diào)整;
⑶ 測試深度相對較淺,一般情況下可靠的測量深度為20~30m,最深不過50~60m。當測試深度加大時,震源信號就必須具有足夠的低頻信號,目前尚難滿足此要求。由于低頻時的R波值很少,使得下部頻散曲線的點相對稀少,所以對解釋精度影響較大。就該問題筆者建議由原來的算術(shù)坐標系改為波長為對數(shù)的單對數(shù)坐標系,可使低頻段頻散點稀少問題得以改觀。
⑷ 根據(jù)不同的勘測目的和要求,對產(chǎn)生R波的震源需作必要的改進和研究,以適應勘察的需要。如用錘子作震源時其低頻值為10~20Hz左右,而用砂袋作震源時低頻值為3~10Hz左右。
面波勘探作為一種新的淺層地球物理勘探方法,具有簡便、快速、經(jīng)濟、分辨率高、適用場地小、應用范圍廣等優(yōu)點,但對面波勘探理論的研究以及實際應用等有待進一步的深入和開拓,使之在生產(chǎn)實踐中不斷總結(jié)、完善和提高。
參考文獻
⑴ 楊成林等 《瑞雷波勘探》北京:地質(zhì)出版社 1993年
⑵ 胡鈞等 《巖土工程瑞利波勘探新進展》《上海地質(zhì)》1996年 No.2
⑶ 劉康和 《面波探測技術(shù)綜述》《電力勘測》1997年 No.2
⑷ Barbara A. Luke, et al.《Application of SASW Method Underwater》《JOURNAL OF GEOTECHNICAL and GEOENVIRONMENTAL ENGINEERING》1998 No.6。
⑸ Vahid Ganji, et al. 《Automated Inversion Procedure for Spectral Analysis of Surface Waves》《JOURNAL OF GEOTECHNICAL and GEOENVIRONMENTAL ENGINEERING》1998 No.8。
THE INSTANTANEOUS SURFACE WAVE EXPLORATION AND ITS APPLICATION
[Abstract] Surface wave exploration is a new method on geophysical prospecting for radip subsurface exploration. It is of the advantage with easy to operate, high-speed testing,less expense,fine resolving power,audio-visual drawing of result and suitable to a small site for surveying,etc. This technique has been applied in many fields and achieved good result in application. It was introduced on the developed history and principles and main features and surveying procedures of surface wave exploration in this paper. We give explanation for the using fields and failings of surface wave exploration at present. Finally, an example was given.
[Key words] Rayliegh surface wave; Seismic prospecting; Transient surveying method; Dispersion curve
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