瑞雷面波勘探理论方法的研究及其应用
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１ 频 率 空 间域 —Ｐ变 换
程地质岩土层 的划分等工作 。
在 公 路 工 程 地 质 勘 察 中 ， 雷 面 波 勘 探 可 瑞
・
由于在传统 的时间域 — Ｐ变换 过程 中 ，
３８ ・
２１ ０２年第 １ 期
何伟 兵
瑞雷 面波勘 探理 论方 法 的研究及 其 应用
总第 １５期 ４
２１ ０ ２年第 １ 期
广 东公 路勘察 设计
总第 １５期 ４
瑞 雷 面 波 勘 探 理 论 方 法 的研 究 及 其 应 用
何伟兵
（广东省公路勘察规划设计 院股份有限公司 ， 广州 ５ ００ ） １５ ７
摘
要 ： 雷面波法是近几年应用于工程地质勘察 中的一种有效勘 察方法 。本 文中首 先采用频 率空 间域 一Ｐ 瑞
在地 面上产 生一 瞬时 冲击 力 ， 生 一定 频率 范 产 围的瑞雷 面波 ， 同频率 的瑞 雷 面波叠 加在 一 不
局 部异 常区域 ， 以满 足 高 精 度探 测 的 要求 。 难
本 文 针 对 这 两 点 问 题 ， 出 了频 率 空 间 域 — 给 Ｐ
起， 以脉 冲的形式 向前传播 ， 利用地面上 的检波
器记 录一个排列 的瑞雷 面波 ， 经过频谱分析 ， 相
位谱 分 析 ， 各 个 频 率 的 瑞 雷 面 波 分 离 开 来 ， 把 从 而 可得 多 条 频 散 曲线 ， 据 此 曲线 ， 根 即可 进 行 工
变换提取瑞雷面波 的方法 以及采用相邻两道来
计 算 频 散 曲线 的公 式 。
都得到政府 的大力支持 。高速公路 建设作为我
国基 础 设 施 建 设 中重 要 的 组 成 部 分 ， 后 在 各 先 地 掀 起 了建 设 的高 潮 。高 速公 路设 计 与 施 工 离 不 开 其 前 期 的 工 程 地 质 勘 察 工 作 ， 此 各 种 工 因 程 地 质 勘 察 技 术 方 法 的研 究 和 推 广 越 来 越 受 到 高 速公 路 建 设 相 关 行 业 专 家 们 的极 大 关 注 。 瞬 态 瑞 雷 面 波 法 … 是 近 几 年 应 用 于 工 程 地 质 勘 察 中 的 一 种 有 效 手 段 ， 具 有 装 备 轻 便 ， 工 效 它 施 率 高 ， 本 低 ， 探 深 度 大 等 优 点 ， 而 越 来 越 成 勘 因 受 到 同行 们 的青 睐 。 瑞 雷 面 波 法 分 为 稳 态 和 瞬态 瑞 雷 面 波 法 两 种 。稳 态 法 装 备 较 为 笨 重 ， 工 效 率 低 ， 本 施 成 高 ， 探深度一般只有 １ ．ｍ左 右 ， 此 ， 勘 ０Ｏ 因 目前 常 用 的是 瞬态 瑞 雷 面波 法 。瞬 态 瑞 雷 面 波 法 是
以得 到 各 地 质 层 的 厚 度 及 弹 性 波 的传 播 速 度 ， 能 方 便 地 划 分 出 软 弱 层 的埋 深 及 范 围 ； 过 对 通 实 测 资 料 的反 演 拟合 分 析 ， 以得 出岩 、 可 土层 的 横 波 速 度 、 波 速 度 、 度 等 参 数 ， 而 计 算 出 纵 密 进 其 它 的参 数 ； 以 测 出 路 面 、 基 的 波 速 ， 而 可 路 进 计 算 出路 面 的 抗 折 、 压 强 度 ， 抗 以及 路 基 的压 实 度 、 压 强 度 、 荷 能 力 、 质 的 均 匀 性 和 各 结 抗 载 介 构层 的厚 度 。 并 且 可 实 现 高 速 公 路各 质量 指 标 随年代变化的连续监控 。
计 算 出 的 ｔ 点 和原 始 采 样 点 的 时 间 常 常 不 一 值 致 ， 须 得 进 行 插 值 和 重 采 样 操 作 ， 样 使 得计 必 这 算 量 显 著 增 加 ， 且 降 低 了变 换 精 度 。 与 此 同 而 时 ， 统 的频 率 一波 数 域 丁一Ｐ正 、 变 换 是 以 传 反 对 和 ｔ的 快 速 富 氏 正 反 变 换 代 替 了 积 分 运 算 ， 以使 变 换 的运 算 速 度 有 所 提 高 ， 是 由于 可 但 计算的 ｋ ｐ ｘ＝ ｗ与 原 始 记 录 的采 样 点 不 重 合 ， 也 必 须 进行 重 采 样 操 作 。 鉴 于 此 ， 人 选 择 了 频 本
关键 词 ：瑞 雷 面 波 ； 率 空 间域 ｒ— 频 Ｐ变换 ； 邻 道 相
２０ ０ ８年 以来 ， 国受 到世 界 金 融 危 机 的 严 我 重 影 响 ， 大 内需 已经 成 为 我 国 推 进 国 民 经 济 扩 又 好 又 快 发 展 的 重 要 手 段 ， 类 基 础 建 设 工 程 各
变换来提取瑞雷面波 ， 它能有效压制假频和端点效应 ； 其次采用相邻道计算频散 曲线 ， 能准确检测局 部和小 区域 异常 ， 使得在 目前 公路工程地质勘察 中地质条件差的情况下也能 大大提高瞬 态瑞 雷面波勘 探 的可行性 ， 并提高
了的纵 、 横向分辨率和精度。通过梅龙高速公路某段试验解译与钻 探资料 的对 比分析 ， 明了本方法 的有效性 说 和实用性 。
传统 的瞬态瑞雷面波法 ， 首先 是普遍采用 ＿ 厂
一
变 换 来 提 取 瑞 雷 面 波 ， 提 取 的 面 波 记 录 所
中假 频 和 端 点 效 应 较 为 严 重 ； 次 采 用 多 道 记 其
录（ 一般不少于 ６道 ） 来计算 频散 曲线 ， 将此频
散 曲线 作 为 该 排 列 中 心 点 处 的频 散 曲 线 ， 样 这 所 获频 散 曲线 是 多 道 的 综 合 效 应 ， 即水 平 方 向 整 个 排 列 长 度 内介 质 的 加 权 平 均 ， 考 虑 土 体 未 侧 向作用（ 即深 度 ） 的影 响 ， 而 降 低 了瑞 雷 面 从 波 法 探 测 的 纵 横 向分 辨 率 ， 易 探 测 小 规 模 和 不
率 空 间 域 ｒ— Ｐ变 换 法 。
程地质岩土层 的划分等工作 。
在 公 路 工 程 地 质 勘 察 中 ， 雷 面 波 勘 探 可 瑞
・
由于在传统 的时间域 — Ｐ变换 过程 中 ，
３８ ・
２１ ０２年第 １ 期
何伟 兵
瑞雷 面波勘 探理 论方 法 的研究及 其 应用
总第 １５期 ４
２１ ０ ２年第 １ 期
广 东公 路勘察 设计
总第 １５期 ４
瑞 雷 面 波 勘 探 理 论 方 法 的研 究 及 其 应 用
何伟兵
（广东省公路勘察规划设计 院股份有限公司 ， 广州 ５ ００ ） １５ ７
摘
要 ： 雷面波法是近几年应用于工程地质勘察 中的一种有效勘 察方法 。本 文中首 先采用频 率空 间域 一Ｐ 瑞
在地 面上产 生一 瞬时 冲击 力 ， 生 一定 频率 范 产 围的瑞雷 面波 ， 同频率 的瑞 雷 面波叠 加在 一 不
局 部异 常区域 ， 以满 足 高 精 度探 测 的 要求 。 难
本 文 针 对 这 两 点 问 题 ， 出 了频 率 空 间 域 — 给 Ｐ
起， 以脉 冲的形式 向前传播 ， 利用地面上 的检波
器记 录一个排列 的瑞雷 面波 ， 经过频谱分析 ， 相
位谱 分 析 ， 各 个 频 率 的 瑞 雷 面 波 分 离 开 来 ， 把 从 而 可得 多 条 频 散 曲线 ， 据 此 曲线 ， 根 即可 进 行 工
变换提取瑞雷面波 的方法 以及采用相邻两道来
计 算 频 散 曲线 的公 式 。
都得到政府 的大力支持 。高速公路 建设作为我
国基 础 设 施 建 设 中重 要 的 组 成 部 分 ， 后 在 各 先 地 掀 起 了建 设 的高 潮 。高 速公 路设 计 与 施 工 离 不 开 其 前 期 的 工 程 地 质 勘 察 工 作 ， 此 各 种 工 因 程 地 质 勘 察 技 术 方 法 的研 究 和 推 广 越 来 越 受 到 高 速公 路 建 设 相 关 行 业 专 家 们 的极 大 关 注 。 瞬 态 瑞 雷 面 波 法 … 是 近 几 年 应 用 于 工 程 地 质 勘 察 中 的 一 种 有 效 手 段 ， 具 有 装 备 轻 便 ， 工 效 它 施 率 高 ， 本 低 ， 探 深 度 大 等 优 点 ， 而 越 来 越 成 勘 因 受 到 同行 们 的青 睐 。 瑞 雷 面 波 法 分 为 稳 态 和 瞬态 瑞 雷 面 波 法 两 种 。稳 态 法 装 备 较 为 笨 重 ， 工 效 率 低 ， 本 施 成 高 ， 探深度一般只有 １ ．ｍ左 右 ， 此 ， 勘 ０Ｏ 因 目前 常 用 的是 瞬态 瑞 雷 面波 法 。瞬 态 瑞 雷 面 波 法 是
以得 到 各 地 质 层 的 厚 度 及 弹 性 波 的传 播 速 度 ， 能 方 便 地 划 分 出 软 弱 层 的埋 深 及 范 围 ； 过 对 通 实 测 资 料 的反 演 拟合 分 析 ， 以得 出岩 、 可 土层 的 横 波 速 度 、 波 速 度 、 度 等 参 数 ， 而 计 算 出 纵 密 进 其 它 的参 数 ； 以 测 出 路 面 、 基 的 波 速 ， 而 可 路 进 计 算 出路 面 的 抗 折 、 压 强 度 ， 抗 以及 路 基 的压 实 度 、 压 强 度 、 荷 能 力 、 质 的 均 匀 性 和 各 结 抗 载 介 构层 的厚 度 。 并 且 可 实 现 高 速 公 路各 质量 指 标 随年代变化的连续监控 。
计 算 出 的 ｔ 点 和原 始 采 样 点 的 时 间 常 常 不 一 值 致 ， 须 得 进 行 插 值 和 重 采 样 操 作 ， 样 使 得计 必 这 算 量 显 著 增 加 ， 且 降 低 了变 换 精 度 。 与 此 同 而 时 ， 统 的频 率 一波 数 域 丁一Ｐ正 、 变 换 是 以 传 反 对 和 ｔ的 快 速 富 氏 正 反 变 换 代 替 了 积 分 运 算 ， 以使 变 换 的运 算 速 度 有 所 提 高 ， 是 由于 可 但 计算的 ｋ ｐ ｘ＝ ｗ与 原 始 记 录 的采 样 点 不 重 合 ， 也 必 须 进行 重 采 样 操 作 。 鉴 于 此 ， 人 选 择 了 频 本
关键 词 ：瑞 雷 面 波 ； 率 空 间域 ｒ— 频 Ｐ变换 ； 邻 道 相
２０ ０ ８年 以来 ， 国受 到世 界 金 融 危 机 的 严 我 重 影 响 ， 大 内需 已经 成 为 我 国 推 进 国 民 经 济 扩 又 好 又 快 发 展 的 重 要 手 段 ， 类 基 础 建 设 工 程 各
变换来提取瑞雷面波 ， 它能有效压制假频和端点效应 ； 其次采用相邻道计算频散 曲线 ， 能准确检测局 部和小 区域 异常 ， 使得在 目前 公路工程地质勘察 中地质条件差的情况下也能 大大提高瞬 态瑞 雷面波勘 探 的可行性 ， 并提高
了的纵 、 横向分辨率和精度。通过梅龙高速公路某段试验解译与钻 探资料 的对 比分析 ， 明了本方法 的有效性 说 和实用性 。
传统 的瞬态瑞雷面波法 ， 首先 是普遍采用 ＿ 厂
一
变 换 来 提 取 瑞 雷 面 波 ， 提 取 的 面 波 记 录 所
中假 频 和 端 点 效 应 较 为 严 重 ； 次 采 用 多 道 记 其
录（ 一般不少于 ６道 ） 来计算 频散 曲线 ， 将此频
散 曲线 作 为 该 排 列 中 心 点 处 的频 散 曲 线 ， 样 这 所 获频 散 曲线 是 多 道 的 综 合 效 应 ， 即水 平 方 向 整 个 排 列 长 度 内介 质 的 加 权 平 均 ， 考 虑 土 体 未 侧 向作用（ 即深 度 ） 的影 响 ， 而 降 低 了瑞 雷 面 从 波 法 探 测 的 纵 横 向分 辨 率 ， 易 探 测 小 规 模 和 不
率 空 间 域 ｒ— Ｐ变 换 法 。