多道瞬态面波技术在岩土工程勘察中的应用

多道瞬态面波技术在岩土工程勘察中的应用

发表时间：2018-10-30T17:20:08.923Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第18期作者：赵幸焕

[导读] 首先对于多道瞬态面波技术进行原理分析，该项技术的应用特点是借助激振的效果。

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摘要：随着关于多道瞬态面波技术研究的更加深入，在岩土工程勘察的工作当中应用更为普遍的就是瑞雷面波。该项技术能够更加全面的做好岩土工程施工前的准备工作，特别是在地质勘测以及掩埋物探测等方面其作用更加的突出。以下内容则是重点关于多道瞬态面波技术的应用原理进行了详细的阐述，并且有效分析了该项技术的应用过程，结合着相关的工作方法与勘探数据处理，在实际应用案例的基础之上进行讨论。

关键词：多道瞬态面波技术岩土工程勘察工作数据讨论

一、多道瞬态面波技术应用原理

首先对于多道瞬态面波技术进行原理分析，该项技术的应用特点是借助激振的效果，使得固定范围内会有小频率的瑞雷波面，通过多重激振的作用，会形成越来越多的瑞雷波面形成叠加，随后在面波传播的过程中，通过利用多项分析技术对瑞雷面波进行分析，比如频谱和相位谱分析法，从而能够有效的得到准确的频散曲线图，最终形成VR-λR 曲线。

二、多道瞬态面波技术应用过程分析

在具体的岩土工程勘测的过程中应用的多道瞬态面波技术可以准确的分为三个方面：现场测试、室内数据处理及频散曲线的计算和反演及工程解译。首先就是现场测试环节，该项工作直接取决了今后开展工作任务的成与败，也就是说现场的测试阶段能够保障今后工作的有效开展，所以对于勘测设备的选择以及勘测计划的制定和勘测方法的规划都至关重要，通过相关人员准确精密的计算来进行空间采样和时间采样，根据特定的参数和点数进行相应时间间隔内的波形记录工作，除此之外还需要进一步提高室内数据的处理工作效率，根据实际工作情况以及数据处理量，制定出频散曲线，从而能够准确有效的去评定有关力学等性质。

三、关于瑞雷面波的勘探原理分析

在进行瑞雷面波的产生原因分析时，利用弹性动力学知识来进行解释，由于振动源的发生在地表，那么在地基中就会产生弹性波并且一直传播下去，该种弹性波一般情况下可以分为三种体波：面波和压缩波以及剪切波等等。那么对于瑞雷波的勘测主要是依靠着勘探特性来进行勘察，主要是根据地层表面附近如果出现有形状类似于Sv的剪切波和压缩波，并且能能够出现重叠的情况，那么就会伴随着这种现象出现瑞雷面波，该种情况下，形成的瑞雷面波具有的特性为频率低、速度传播较慢、衰减性低，同时具备着大量的能量。以下内容是两种实验情况下的结果，第一就是如果将瑞雷面波在均匀性较差的介质中进行传播时，这时瑞雷面波自身具有的频散特性会发生变化，与波速之间存在在一定的线速关系；如果在均匀性较强的介质中进行传播时，这时瑞雷面波自身具有的频散特性就不会表现出现，所以根据这一实践结果，在岩土工程中的勘察工作起到了更加深远的影响。

瑞雷面波的相波速计算，计算频率∫不同的瑞雷面波的相波速，并绘制出面波勘探点的频散曲线Vr—∫。瑞雷面波的频率不同，则其波长也不相同，若一个波长为其所穿透的深度，则瑞雷面波在同一波长具有相同的传播特征；这在一定程度上把介质性质在水平方向上的变化情况进行了较全面的反映，至于波长不同，则可把深度不同的地下状况反映出来，一般情况下，由下式就可把瑞雷波波长计算出来：

λx=Vr/∫。

若用H表示瑞雷面波勘探深度，λr表示瑞雷面波波长，则把二者之间的关系可表示为：H=βλr。

四、多道瞬态面波技术的野外工作方法与勘探数据处理

4.1工作方法

在野外进行多道瞬态面波的共炮点的排列应按照等道路的原理进行设计，除此之外还要对勘测深度进行评估，保证实际的勘测深度要大于预期的勘测深度，侧重点主要包括两个方面，一是对于深度的把控，确保将共炮点的排列实现最大限度的容纳；二是检波的道数是应该控制在不能少于六道。在对地震仪进行设计时，选取的参照标准应为全通滤波，并且有效的把控出面波的频率周期，其预期面波的半个周期要超过采样时间的间隔，其作用是减少假频的干扰，同时将低频面波的最大波长在记录的时间当中，从而可以有效的选择出符合地震信号勘测的低频检波器。以瞬态冲击式地面震源作为激发震源，进行激振不仅要有力，而且时间要短促，这样就不会出现回振，对于激振能量，一定要包含有这些频段——偏重于低频的宽频。至于产生于震源的地震波，其主频∫o由下式计算得到：∫o=1/2π*√4ro/M(1-σ)。

4.2进行数据处理

4.2.1面波群的加窗提取

在进行数据处理的过程中，主要面的探测对象时频散曲线。与此同时也要进行瞬态面波需要进行记录的信息和数据，包括在频散曲线上包括了多种形式下的导波和面波之间的合成，随后利用X-V的时间域对有效面波进行识别，从而能够面波进行加窗提取。

4.2.2面波特征峰值曲线的拾取

有关面波特征峰值曲线的拾取，是根据频谱图形将高阶和低阶之间的不同面波进行区分，以此作为前提工作，随后利用F—K法，把微动信号中面波频散信息提取出来，最终实现了峰值曲线的拾取工作。

五、实例探析多道瞬态面波技术在岩土工程勘察中的应用

5.1工程概况

关于多道瞬态面波技术在岩土工程勘察中的应用实例，主要是依照着娄底市创业服务平台的勘察工作为阐述的对象，该工程作为案例能够更加充分的介绍出多道瞬态面波技术的应用技术以及效果。该工程地点选择的是创业服务大楼，其周围环境的特性主要是厂房旧址，据了解该地区周围层作为垃圾填埋场，所以在进行各项工作之前要对该地区进行勘察工作，对垃圾的填埋区域进行划分和对深度进行明确的掌握，为后续的工作提供更为准确的数据。

再以庄河电厂新建工程作为工程实例来说明多道瞬态面波技术在岩土工程勘察中的应用。庄河电厂这个新建工程，其地质基岩由粉质

砂层与强风化千枚岩所覆盖。应用多道瞬态面波技术对这个新建工程的基岩覆盖层厚度进行检测，基于这个检测结果，绘制出测区的频谱曲线。在粉质粘土与强风化千枚岩的界面，具有比较明显的拐点，但“之”字型还没有出现；在强风化与众风化千枚岩的界面处，具有比较不明显的拐点，但是其形态却是伴随着深度的不断增加，其波速也是逐渐加大，该曲线是按一定的斜率而有规律地变化，这体现了在地层中，自上而下面波波速是逐渐增大，从而说明了地面以下，各个不同地层之间是逐渐变化过渡的这一事实。

5.2数据采集

对于数据采集工作，主要是利用你锤击的方法来产生激振源，随后选择SWS-6A 型多波列数字图像工程勘察与工程检测仪，四倍赫兹的低频率检波器。在现场进行试验采集时要明确以下几点参数：道间距控制在一米，偏移距离控制在十米，采样间隔控制在零点二五米，测点距离之间控制在一米。

5.3成果处理

利用半波法来对实验成果以及数据来进行成果处理，然后根据测点之间的频散曲线数据绘制出关于波速的图画，并且控制面波速度为一百四到三百五米每秒之间。

5.4结果分析

最后进行结果分析，结合钻探和多道瞬态面波勘测相互比较分析得出结论，前者的回填土与原状土截面深度面波速度为二百三十米每秒，并且能够看出切面上速度分布均匀且连续，呈现出持续增加的状态。

六、结束语

总之，在利用多道瞬态面波技术进行岩土工程勘测的过程中，更多的体现出其高效性等优势，进行技术选择时要根据实际的情况和条件，选择更加有效的勘测技术，提高准确性。

参考文献：

[1]王雄先. 多道瞬态面波技术方法在岩土工程勘察中的应用[J]. 世界有色金属，2018(03)

[2]罗细华，李凤. 多道瞬态面波技术在岩土工程勘察中的应用[J]. 中华建设，2013(07)