瑞雷面波勘探理论方法的研究及其应用
瑞雷面波在地下空洞探测中的应用
和工 程 地 质 灾 害 价 。 Ｅｍａ ：ｕｚｕ ａｇ０ ８ １６ ＣＩ。 — ｉ ｃ ｉ ｇｎ２ ０ ＠ ２ ．Ｏ ｌ ｈ ｎ
脉 冲荷载 ， 从而 在介 质 中激 发 出具 有 一 定频 率 带 宽
２ ６期
崔竹 刚， ： 等 瑞雷 面波在地 下空洞探 测中的应 用
的波 动 。利 用 频 谱 分 析 技 术 提 取 各 个 单 频 成 分 的 瑞雷 波相 速度 ， 可得 到 瑞 雷 波 的频 散 曲线 。稳 态 即
１ 测试原理
根 据瑞 雷 波 的传播 理论 ， 被 测 介 质体 表 层 传 沿 播 的瑞 雷波 对 被 测 介 质 体 的有 效 穿 透 深 度 日 在 一
个波 长之 内 ， 即某一 波 长 的瑞 雷 波 只能 反 映 深度 在
２ １ ｛ ５川 ２ 口收 到 ０ ２‘ ２
成 分 的简谐 振动 ， 而在 介 质 中激 发 出单 频 简 谐 瑞 从
天 然地震 记 录 中 的瑞 雷 波 进 行 地 球 内部 结 构 的研
波波长 Ａ 的关 系可 以表示 为 ：
所 以不 同波 长 的瑞 雷 波 传 播 速 度 Ｈ 以 反 映 地 ｊ ‘
究
。到 了 ２ ０世 纪 ７ ０年代 ， 出现 了利 用 人 工激
发 的瑞 雷 波 来 解 决 浅 层 工 程 地 质 问题 的 方 法 和 技
第１ ２卷
第２ ６期
２１ ０ ２年 ９月
科
学
技
术
与
工
程
Ｖｏ． ２ Ｎｏ ２ Ｓ ｐ ０ ２ １ １ ．６ ｅ ．２ １
１７ — １ １ ２ １ ２ —７０ ０ ６１ ８ ５（ ０ ２） ６ ６ ５ — ４
Ｓｃｅ ｃ ｃ ｎ ｌｇ ｎｄ Ｅｎ ｉｅ ｒｎｇ ｉｎ ｅ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ａ ｇｎ ｅｉ
瞬态瑞雷面波法在道路工程地质勘察中的应用
道路|工|程鬆瞬态瑞雷面波法在道路工程地质勘察中的应用冯海•罗大庆，李璐杰(广西交科集团有限公司，广西南宁530007)摘要：与常规的地质勘探技术相比，瞬态瑞雷面波法具有对场地的要求不高、性价比高、便于激发与识别、不受地层速度的影响等优势，因此，获得了业内广泛的认可，在解决浅层工程地质问题方面具有重要作用。
文章结合实际工程案例，阐述了瞬态瑞雷面波法的勘察原理，并具体研究了瞬态瑞雷面波法在道路工程地质勘察中的应用。
关键词：道路工程;瞬态瑞雷面波法;地质勘察;原理;实践中图分类号：U412.22 文献标识码：A D0l:10.13282/ki.wccst.2021.01.021文章编号：1673-4874(2021)01 -0075-03〇引言瞬态瑞雷面波法属于物理勘探技术,其探测效率高，应用范围广，在工程地质勘察以及质量检测等多个领域都具有应用价值。
在道路工程建设过程中，由于工程施工区区域跨度大，地质环境复杂，地形地貌以及地层构造变化，因此，前期的地质勘探工作极为关键。
常规的钻探方式由于成本较高、勘探周期较长，已经难以有效满足现代道路工程建设的要求，而随着瞬态瑞雷面波法在道路工程地质勘探中的应用，这些问题得到了有效的解决，充分保障了道路工程建设质量。
1工程概况某道路改造工程设计在原有道路的基础上加宽16 m,道路靠近河床边缘地带，需要 对该处地质构造进行全面勘探，主要目的是确定基岩埋深以及基岩上部土层分布的特征;确定基岩沿江分布的情况，明确基岩厚度与下伏地层的特征。
考虑到施工条件以及本工程的工期要求，拟采用瞬态瑞雷面波法进行勘察，仪器采用sws-n型多波列工程勘探仪，采用专用的瞬态面波数据处理软件对数据进行处理。
2瞬态瑞雷面波法的原理弹性波在遇到岩层弹性分界面时会出现折射以及反射等情况，并且会在弹性分界面产生面波，以三维空间来看，折射波与反射波岁时间推移会开始向整个弹性空间内所有介质传播，此类波称之为体波。
瑞雷面波勘探
瑞雷面波勘探及软件应用摘要本文主要介绍SWS型多波列数字图象工程勘察与工程检测仪和其配套的SWS瞬态面波数据处理软件的使用方法，通过对其工作原理和瑞雷面波理论的介绍，说明多道面波采集系统在发展瞬态面波法方面的关键作用。
并且通过一个实例具体说明如何使用该仪器进行野外数据的采集及数据处理软件的使用。
关键词SWS瞬态面波数据处理软件；多道面波采集系统；瞬态面波法AbstractThis text introduce SWS type many wave arrange digital vision project reconnoitre wave operation method ,data processing of software the related to project detector and its SWS transient state mainly，Pass to its operation principle and theoretical introduction of auspicious Ray a wave，Prove many dishes of surface wave gather system wave key effect ,law of developing transient state。
And concrete to prove how about to use this software to go on datum gathering ,graph processing and analysing through one instance。
KeywordsWave data processing software SWS; Many dishes of surface wave gather the system; Wave law the transient state目录前言 (1)1．工作目的及原理 (2)1.1工作目的 (2)1.2瞬态瑞雷面波法的原理 (2)2. 野外工作方法 (4)2.1仪器介绍 (4)2.2数据采集 (4)2.3注意事项 (6)3瞬态面波数据处理软件 (8)3.1 软件简述 (8)3．1．1 数据处理概要 (8)3．1．2 SWS软件依据的原理 (8)3.2处理过程 (8)3．2．1 文件处理流程页面 (8)3．2．2 X-T域处理页面 (10)3．2．3 F-K 域处理页面 (10)3．2．4 Z-V 域处理页面 (11)3.2.5 辅助页面（清理X-T文件，对比SWS文件，共用图形工具） (14)4 应用实例 (15)致谢 (19)参考文献 (20)附图 (21)前言瑞雷面波是沿地表传播的一种弹性波。
瑞雷波勘探方法在地震安全性评价项目中的应用与研究
雷 波 的传 播 特性 反 映不 同深度 的地 质情 况 ］ 。利 用 人 工 激发 的瑞 雷 波 ， 在 实 际 工 作 中可 以解 决 诸 多 浅 层 地
质 问题 。
“ 硬” 程 度 。 因此 ， 可 以对第 四纪地 层进 行划 分 ， 确定 地 基 的持 力层 。地 层 中存在 的低 速度 带 反 映出地 下赋 存 有软 弱夹 层 ， 这 类地 层对 建筑 物易 造成 危 害 ， 瑞 雷 波勘 探 可 方便地 划分 出该 软弱 层 的埋 深及 范 围 。 （ ２ ）岩土 的物 理力 学参 数确 定 。原位 测 试 波速 的 大小 与介 质 的物理 力学参 数 ， 如， 密度 、 剪切 模 量 、 压 缩 模量 、 泊 松 比密切 相关 。因此 ， 通 过对 实测 资料 的反演 拟合解 释 ， 可 以得 到岩 、 土层 的横 波速 度 、 纵 波 速度 、 密 度等 参数 ， 进 而计算 出其 他参 数 。 （ ３ ）饱 和砂 土层 的液 化判 别 。 当较松 散 的 饱 和砂 土层 受到 振动 时 ， 会被振实 ， 体 积 减 小 。如 果 不 排 水 ， 孔 隙水压 力就 会增 高 。在 连续 振 动 的条 件 下 ， 砂 土 层 内的孔 隙水压 力增 高 到 一 定程 度 ， 孔 隙水 压 力就 会 等 于上 覆 土压力 ， 在 这种 情况 下 ， 砂 土层 就 不再 具有 抗剪 强度 ， 而 处 于液化 状态 。可 见 ， 饱 和砂 土 层在 振 动作 用 下液 化与 否 ， 与砂 土层 的密 实度 有关 ， 越 松散 越易 发生 液化 ； 反之 ， 则 不 易 液 化 。反 应 在 波 速上 ， 波 速 越低 越 易 液化 ； 反之 ， 不 易液 化 。根据 一定 场地 内饱 和砂 土层 的埋深 ， 地下 水位 的 深浅 等地 质条件 ， 可 以计 算 出该饱 和砂 土层 的 液 化 临 界 波 速 值 。实 测 波 速 大 于 该 临 界 值， 为非 液化 层 ， 小 于则为 液化 层 。
瑞雷面波在多尺度勘探上的研究现状与展望
面波法既是研究地球宏观构造的“ 望远镜” 又是调查物体局部特性变化 的“ ， 显微镜” 。对瑞雷面波勘 探 的理论研
究 以及 在 各 尺 度 勘 探 的 应 用 情 况 进 行 了综 述 ， 对 瑞 雷 面波 勘 探 的理 论 研 究 和 应 用 前 景 进 行 了展 望 。 并
关键词 ： 瑞雷面波法 ； 频散曲线 ； 勘查尺度 ； 多尺度
瑞 雷 面 波 在 多 尺 度 勘 探 上 的研 究 现 状 与 展 望
赵 硕 九 金 钢 燮 汪利 民 ， ，
（ ．朝鲜 沙 里院地质 大 学 ， 鲜 民主主义 共和 国黄 海北道 沙里 院市 ９ ９ ９ ；．中国地质 大 学 （ １ 朝 ９ ０３ ２ 武 汉） 球物理 与空 间信 息 学院 ， 地 湖北武 汉 ４ ０ ７ ） ３ ０ ４
以及 其他 弹性 参数 之 间的瑞 雷方程 ， 由此 了解 其在 特定 介质 模型 中 的频 散特 征 。 因此 ， 瑞雷 波正 演方
面 的研究 主要体 现在 瑞 雷 波 在各 种 不 同 介 质情 况 下特 征方 程 的建 立 和求解 两个 方面 。其 中 ， 征方 特 程 的求 解可 分为 解析 法和 数值解 法 。
第３ ３卷第 １ 期
２１ 年 ２ ００ 月
勘 探 地 球 物 理 进 展
Ｐ ｏ ｒ ｓ ｎ Ｅｘ ｌ ｒ ｔ ｎ Ｇｅ ｐ ｙ ｉｓ ｒ ｇ ｅ ｓｉ ｐ ｏ ａ ｉ ｏ ｈ ｓｃ ｏ
Ｖｏ ． ３ Ｎ。 １ １３ ， ． Ｆ ｂ ，０ ０ ｅ ． ２ １
文 章 编 号 ：６ １ ５ ５ ２ １ ）１ ０ １ ７ —８ ８ （０ ０ ０ —０ ０ １—１ ０
了相 应 的研 究工作 ， 此开 始 了利 用全 球地震 台网 据 记 录的天然 地震 产 生 的瑞 雷 波 来探 测 地 球 内部 结 构 的研究 。瑞雷 波 法 主要 利 用 瑞 雷 波在 分 层 介 质 中传 播 的频 散 特 性 来估 算 地 下 介 质 的 弹性 性 质 。
瞬态多道瑞雷波原理及在碎石土强夯地基检测中的应用
瞬态多道瑞雷波原理及在碎石土强夯地基检测中的应用摘要：瞬态瑞雷波最近几年来在岩土工程勘察中应用越来越广泛，本文通过具体实例阐述了瞬态多道瑞雷波勘探的原理和方法，分析了瞬态瑞雷波在强夯检测中的应用。
关键词：强夯；地基检测；剪切波速度；瞬态多道瑞雷波勘探技术在建筑行业逐渐发展的同时，多种勘探技术面世并用于实际工程。
在上世纪90年代就出现了瞬态瑞雷面波勘探方法，其属于浅层地震勘探方法之一，最近几年来在新疆岩土工程检测中应用越来越广泛。
在采用此方法进行检测时，可选用不同材质、不同重量的锤或者物体将其由高出落下形成激振。
检测过程中，需在被检测现场设置多个拾震器，科学设置面波接收窗口以接收震动，在多道面波叠加情况下，频谱能力增高，干扰量降低。
依据以往的工程实例可发现，此检测方式可用于区别建筑场地土层类型、评估地基加固情况等，且此种方式具有速度快、结果准确性高等优点。
瞬态瑞雷面波勘探中充分利用了瑞雷波在分层介质中传播频散、传播速度与介质物理力学性质联系紧密的特征。
一、瞬态瑞雷波法原理分析瞬态瑞雷波法利用锤击或炸药在地面形成涉及所需频率的瞬态激励。
在距离震源一定距离位置设置一个观测点（以A表示），并在此观测点检测瑞雷波（以(t)表示），在瑞雷波前进方向、距离A观测点一定距离（以△s表示）的位置f1设置另一个观测点（以B表示），并检测此观测点瑞雷波（以f(t)表示）。
经2检测发现，瑞雷波由A点至B点的变化是由于频散产生的，可依据两个观测点之间的距离、每一频率之间的相位差，可准确计算每一频率的相速度，进而准确绘制勘察地点频散曲线。
在计算瑞雷波的速度时，利用以下公式计算。
在确定瑞雷波速度频率为f时，它相应的波长R 为：R=VR/f依据弹性波理论可知，瑞雷波能量大多存在介质自由表面周围，且这些能量存在的深度在一个波长深度范围以内。
依据半波长理论可发现，我们可将瑞雷波平均速度VR视为1/2波长深度处介质的平均弹性性质，即勘探深度：H=R/2= VR/2f。
瑞雷面波勘探理论方法的研究及其应用
瑞雷面波勘探理论方法的研究及其应用瑞雷面波是一种在地震波传播过程中形成的表面波，其频率范围通常为0.02-10Hz。
瑞雷面波的特点是振幅大、频率较低、传播速度缓慢。
研究者发现，瑞雷面波振幅与地下构造和岩性之间存在一定的关系，因此可以通过分析瑞雷面波信号来推测地下结构和岩性。
为了研究瑞雷面波的物理特性和勘探应用，研究者采用了多种方法。
其中一种常用的方法是地震波场正演模拟，通过计算地震波在地下传播过程中瑞雷面波的形成和传播情况，来深入理解瑞雷面波的产生机制和特性。
此外，研究者还开展了实验室模型实验，通过构建模拟地下结构的实验模型，利用地震仪器观测瑞雷面波信号，来验证理论模型的准确性和可行性。
1.地下结构探测：瑞雷面波对地下结构具有较好的分辨能力，可以用于探测断裂带、地下岩层界面和隐蔽构造等地质特征。
该方法在石油勘探、地震灾害研究等方面具有重要的应用价值。
2.岩性识别：每种岩石的物理特性都会对瑞雷面波的传播速度和振幅产生影响，因此可以通过分析瑞雷面波信号来识别不同岩性。
这对于地下水资源调查、选址勘探以及建筑工程等应用领域来说都具有重要意义。
3.地下污染探测:地下污染是一个严重的环境问题，传统的地下勘探方法对于污染物的探测有一定的局限性。
而瑞雷面波勘探方法能够提供高精度的地下结构信息，可以用于地下污染物的定位和监测。
4.地震预测：瑞雷面波与地震活动有一定的关联性，地震前后的地下结构变化会导致瑞雷面波信号的变化。
因此，通过分析瑞雷面波信号可以辅助地震预测和地震监测工作。
总之，瑞雷面波勘探理论方法在地球物理勘探中具有重要的地位和广泛的应用前景。
随着勘探技术和理论的不断发展，瑞雷面波勘探方法将会在更多的领域得到应用，并为相关研究和实践提供更加精确和可靠的地下信息。
4实验四地震勘探实验（面波法）
4实验四地震勘探实验（面波法）实验四地震勘探实验（面波法）一、实验原理瑞雷面波法用于勘探，与以往的弹性波法（反射波法和折射波法）差别在于：它应用的不是纵波和横波，而是以前反射波法和折射波法视为干扰的面波。
其原理是：面波具有频散的特性，其传播的相速度随频率的改变而改变。
这种频散特性可以反映地下介质的特性。
瑞雷面波的特点：瑞雷面波速度低、瑞雷面波在介质中泊松比在0.4~0.5范围内，面波速度与横波速度关系基本接近、瑞雷面波对地层的分辨能力，决定于频率，频率高则分辨能力强。
上图为72道的面波采集记录：震源在左上角，同一震源下的直达波、折射波、反射波和面波遵循各自的传播规律，分布在不同的区域。
其中面波传播的特征：近震源处发育、震幅大、传播速度低。
上图为实际勘探过程中采集得到的面波记录：以近震源、小道距、长采样、宽频率激发、低频率接收。
工程检测方面的应用实例：上图采集地点为：云南某高速公路的路基检测，检测深度为4米。
由图中的“频散曲线”分层可以看出：每层的厚度约在0.3米-0.5米。
填筑路基施工是分层进行，松散料经过压实，达到压实度后再进行下一层的填料。
图中频散曲线的拐点清晰，分析的层厚度在0.35米-0.5米之间。
二、实验目的1.了解面波法的原理；2.了解面波法工作布置及观测方法；3.掌握面波法数据采集、处理和解释，熟练操作相关软件。
三、实验仪器SWS型多波列数字图像工程勘察与工程检测仪。
该系统由主机、多芯电缆、检波器、触发器、震源（大锤或炸药）、铁板、直流电源、直流电源线以及数据采集、处理和解释软件等组成。
四、实验步骤1.在工区布设测线在工区布设测线，原则：由南向北、由西向东测线号与测点号依次增大。
使用皮尺标注检波器位置与激发点位置。
2.连接仪器的各个部分将主机、电源、多芯电缆、检波器、大锤、触发器按正确的方式一一连接起来。
注意：各接口均使用“防呆”设计，电缆插头与对应的插槽才能连接，电缆插头与非对应的插槽不能连接。
第七讲(瑞雷波)
中国矿业大学
瑞雷波勘探是近年发展起来的浅层地震勘探新方法。 瑞雷波勘探是近年发展起来的浅层地震勘探新方法。 传统的地震勘探方法以激发、测量纵波为主， 传统的地震勘探方法以激发、测量纵波为主，面波则属于 干扰波。事实上，面波传播的运动学、 干扰波。事实上，面波传播的运动学、动力学特征同样包 含着地下介质特性的丰富信息。 含着地下介质特性的丰富信息。 在地层介质中，震源处的振动（扰动）以地震波的形 在地层介质中，震源处的振动（扰动） 式传播并引起介质质点在其平衡位置附近运动。 式传播并引起介质质点在其平衡位置附近运动。按照介质 质点运动的特点和波的传播规律，地震波可分为两类： 质点运动的特点和波的传播规律，地震波可分为两类：即 体波和面波。纵波（ 波 压缩波）和横波（ 波 体波和面波。纵波（P波，压缩波）和横波（S波，剪切 波）统称为体波，它们在地球介质内独立传播，遇到界面 统称为体波，它们在地球介质内独立传播， 时会发生反射和透射。 时会发生反射和透射。
二、瑞雷波勘探的基本原理
瑞雷波沿地面表层传播，表层的厚度约为一个波长， 瑞雷波沿地面表层传播，表层的厚度约为一个波长， 的瑞雷波的传播特性反映了地质条件在水 因此，同一波长的瑞雷波的传播特性反映了地质条件在 因此，同一波长的瑞雷波的传播特性反映了地质条件在水 平方向的变化情况 不同波长的瑞雷波的传播特性反映着 的变化情况， 平方向的变化情况，不同波长的瑞雷波的传播特性反映着 不同深度的地质情况。在地面上沿波的传播方向， 不同深度的地质情况。在地面上沿波的传播方向，以一定 的地质情况 的道间距△x设置 设置N+1个检波器，就可以检测到瑞雷波在 个检波器， 的道间距△ 设置 个检波器 就可以检测到瑞雷波在N 长度范围内的波场，设瑞雷波的频率为f △x长度范围内的波场，设瑞雷波的频率为 i，相邻检波器记 或相位差为△ ， 录的瑞雷波的时间差为△ t或相位差为△Φ，则相邻道△x长 或相位差为 度内瑞雷波的传播速度为： 度内瑞雷波的传播速度为：
瑞雷波勘探实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的本次实验旨在通过瑞雷波勘探技术，对地下介质进行探测，了解其结构和性质。
瑞雷波勘探技术具有探测深度大、分辨率高、成本低等优点，广泛应用于地质勘探、岩土工程等领域。
通过本次实验，掌握瑞雷波勘探的基本原理、操作方法以及数据处理技术，为实际工程应用提供理论依据。
二、实验原理瑞雷波（Rayleigh wave）是一种沿介质表面传播的剪切波，其波速较低，衰减较慢，能够有效地穿透较深的地层。
瑞雷波勘探技术基于瑞雷波在地下介质中传播的特性，通过测量瑞雷波的速度、振幅等参数，分析地下介质的结构和性质。
三、实验设备1. 地震勘探仪：用于采集地震波数据。
2. 地震检波器：用于接收瑞雷波信号。
3. 数据采集系统：用于记录地震波数据。
4. 地震数据处理软件：用于处理和分析地震波数据。
四、实验步骤1. 实验场地选择：选择适合进行瑞雷波勘探的场地，确保场地平整、开阔，无大型障碍物。
2. 检波器布设：按照设计要求，将地震检波器按照一定的间距布设在勘探区域。
3. 数据采集：启动地震勘探仪，进行地震波数据采集。
采集过程中，注意调整仪器参数，确保数据质量。
4. 数据处理：将采集到的地震波数据导入地震数据处理软件，进行预处理、滤波、提取瑞雷波等处理步骤。
5. 结果分析：对处理后的瑞雷波数据进行时距曲线分析、层析成像等，分析地下介质的结构和性质。
五、实验结果与分析1. 时距曲线分析：通过对瑞雷波数据进行时距曲线分析，可以确定瑞雷波在地下介质中的传播速度。
实验结果显示，瑞雷波在勘探区域内的传播速度为X km/s。
2. 层析成像：通过对瑞雷波数据进行层析成像，可以分析地下介质的结构。
实验结果显示，勘探区域内的地下介质可以分为多个层，各层的厚度和速度如下：- 第1层：厚度为Y m，速度为Z km/s；- 第2层：厚度为W m，速度为V km/s；- 第3层：厚度为U m，速度为T km/s。
3. 地下介质性质分析：根据瑞雷波勘探结果，可以分析地下介质的性质。
物探精品课程 第二章第四节 瑞雷面波勘探技术
第四节 瑞雷面波勘探技术
二、瞬态瑞雷波法资料采集系统 瞬态面波法的震源可以采用锤击、落重、爆炸等方式。根据勘 探的深度，对激振脉冲做出合理选择。激振力较小时脉冲面波的 主频率较高。 检波器安置在地面作为拾取介质振动的传感器。面波勘探所用 检波器频率范围很宽，可以从数赫兹到数千赫兹。瞬态面波一般 使用固有频率较低的检波器。检波器接收到的基本是瑞雷波的垂 直分量。 瞬态面波法也可以利用仪器的信号增强功能，进行垂直叠加， 以达到增强有效信号压制干扰的目的。 瞬态法由于采用一次激发多道接收，可将不同间距的相速度波 长数据组合，得到波速与波长关系的瑞雷波频散曲线，与稳态法 相比可大大提高工作效率。
线。在深度6 m以上的范围内，强夯后的波速值增加近一倍。在
深度3.7 m以上的第一层杂填土中，波速由 175 m/s增至318 m/s, 深度5～9 m以上的第二层杂填土中,波速由166 m/s增至346 m/s.
加固后波速值增加，必然导致地基物理力学性质的变化。
第四节 瑞雷面波勘探技术
（四）地下空洞和掩埋物探测 图2-46是旧煤矿矿井的探测 实例，图中(a)是工作布置图，激 振器距检波器A为2m，A、B间 距0.5m，然后按0.5m间隔移动B, AB 形成AB, AB, ,…, AB 的6种间 距实测频散曲线。图中(b)是实测 的6个间距的频散曲线，曲线B为 AB间隔的曲线，因该间隔内没 有空洞，频散曲线几乎为直线， 从开始，B检波器进入空间上方, 曲线开始出现锯齿跳动，间隔已 横跨空洞，空洞的影响就开始减 小。
第四节 瑞雷面波勘探技术
切除处理可以把直达波和折射波等部分地消除，从而保留下 来较纯的面波，切除以后可以大大改善频散曲线的计算结果。 能量衰减（增益处理）也是一种数据处理手段，它可以对一 定时窗内的地震波进行能量衰减控制。由于地震记录中面波能
瑞雷面波勘探理论方法的研究及其应用
料 的反演 拟 合解 释 ，可 得 出岩 、土层 的 横 、纵波 速 度 ，密 度 等参 数 ，进 而计 算 出其 它 参数 ；可测
勘 察 中的一 种 有效 手 段 。瑞雷 面 波法 分 为 稳态 和 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ态 瑞 雷面 波 法两 种 。稳 态法 装 备较 为 笨 重 ，施 工效 率低 ，成本 高 ，勘探 深度 一 般只 有 １． １ 左 ００Ｔ Ｉ
Ｋｅ ｒ ｓ ｒｙｅ ｈｗ ｖ ； ｅ ｕ ｎ ｙ ｓａ ｅ ｏ ｉ Ｔ ａ ｓｏｍ； ａａ ｅ ｔｅ ｅｖ ｏｎｓ ｙｗｏ ｄ ： ａ ｌｉ ａ ｅ ｆ ｑ ｅ ｃ — ｃ ｍａ — ｔ ｎ ｆｒ ａ ｊｃ ｎ ｃｉ ｅ ｉｔ ｇ ｒ ｐ ｄ ｎ ｐｒ ｒ ｐ
瞬 态瑞 雷面 波 法 … 是近 几年 应 用 于 工 程 地 质
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瑞雷面波折射层析及井间CT勘探在基岩地基勘察中的应用研究
瑞雷面波折射层析及井间CT勘探在基岩地基勘察中的应用研究杨建强;钱荣毅;邓桂林;雷小琼;王粲【摘要】各类浅层地震勘探技术常用于土质地层的工程勘察项目中,并取得了良好的应用效果.本文阐述选用瑞雷面波、折射层析、井间CT勘探相结合的方法,对杭州闸口白塔基岩地基进行探测,获取白塔地基的基岩结构以及纵、横波和瑞雷波速度值,并结合钻孔资料划分基岩风化层,评价地基的稳定性,利用探测所得到的地震波速度值估算地基的承载力.本文分析了上述方法在基岩地基勘察中的应用效果,为白塔进一步的保护罩工程提供科学依据.【期刊名称】《工程地球物理学报》【年(卷),期】2012(009)002【总页数】7页(P231-237)【关键词】瑞雷面波;折射层析;井间CT;基岩;承载力【作者】杨建强;钱荣毅;邓桂林;雷小琼;王粲【作者单位】中国地质大学地球物理与信息技术学院,北京100083;中国地质大学地球物理与信息技术学院,北京100083;中国地质大学地球物理与信息技术学院,北京100083;中国地质大学地球物理与信息技术学院,北京100083;中国地质大学地球物理与信息技术学院,北京100083【正文语种】中文【中图分类】P631.41 引言杭州闸口白塔建于五代吴越时期，是全国重点文物保护单位之一，位于钱塘江北岸闸口白塔岭。
白塔用白色灰岩建造，立于一个正八面须弥座上，仿木构楼阁式塔的形制，外观八面九层，每层由塔身、塔檐和平座组成，通高14.4m，逐层收分，比例适度。
经上千年的风化腐蚀和自然、人为破坏，该塔塔身和塔基都出现了不同程度的破损。
白塔坐落在白塔岭前一座孤立的小山包上，此山岭浅表为回填的黄土，其下基岩主要为石英砂岩，推测其地质年代应为石炭、二叠纪。
岩层呈倾斜产状分布，受风化作用影响，局部层面裂隙张开，岩体交叉节理、裂隙十分发育，表明受到了卸荷作用应力的破坏。
目前，塔基周围遭到人为挖掘，已被挖成垂直的临空面，直接威胁了白塔基础的稳定性，塔身破损、糟朽十分严重，极易受酸雨、地震等自然灾害的破坏，因此亟待开展白塔保护设施的建设工作。
第七讲(瑞雷波)
面波主要有两种类型：瑞雷面波和拉夫面波。 瑞雷面波沿界面传播时，在垂直于界面的入射面内 各介质质点在其平衡位置附近的运动即有平行于波传播 方向的分量，也有垂直于界面的分量，因而质点合成运 动的轨迹呈逆椭圆； 拉夫面波传播时，介质质点的运动方向垂直于波的 传播方向且平行于界面。 目前在岩土工程测试中以应用瑞雷面波勘探为主。
一、瑞雷波与瑞雷波勘探
研究层状地层面波的频散特征，可以求得地层不同深度 范围内的弹性参数，这也就是面波测深方法依据的基本原理。
利用人工激发的瑞雷波可以解决如下几方面的具体浅 层地质问题。
(1) 地层划分：通过对瑞雷波频散曲线进行定性及定量解 释，得到各地层的厚度及弹性波的传播速度。
(2) 地基加固处理效果评价：通过实测地基加固前后的波 速差异得到处理后的地基较处理前的物理力学性质的改善程 度。
二、瑞雷波勘探的基本原理
VR—f曲线或VR-λR曲线的变化规律与地下介质条件存在 着内在联系，通过对频散曲线进行反演解释，可得到地下某 一深度范围内的地质构造情况和不同深度的瑞雷波传播速度 VR值，另一方面，VR值的大小与介质的物理特性有关，据 此可以对岩土的物理性质作出评价。
瑞雷波法根据其激发的震源的不同，可分为稳态法和 瞬态法两种。
(3) 岩土的物理力学参数原位测试：通过对实测资料的反 演解释，可以得到岩、土 层的S波速度、P波速度及密度等 参数。
一、瑞雷波与瑞雷波勘探
(4) 公路、机场跑道质量无损检测：利用人工激发的高频 瑞雷波，可以确定路面的 抗折、抗压强度及路基的载荷能 力，以及各结构层厚度。该方法用于机场跑道及高等公路 的另一项意义是实现质量随年代变化的连续监控。
三、瑞雷波勘探的资料采集
3.2 瞬态激振法
四、瑞雷波勘探资料的处理与解释
瑞雷面波在地下管线勘查中的应用
的 问题也 日趋严 重 ， 各行 业私 自在地 下铺 设管 线 ， 因施工 造成 管线损 坏导 致城
应 用 技 术
Ｉ ■
Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｒ ｅ ｖ ｉ ｅ ｗ
瑞 雷 面波 在 地 下 管 线 勘 查 中 的应 用
李 超
（ 大 庆油 田有 限责 任 公司试 油试 采分 公 司 ） ［ 摘 要】 瑞 雷面 波是 近地 表勘 探 中 常用 的方法 之一 ， 具有 其他 地 震勘 探 没有 的优 点 ： 分 辨率 高 、 适 用条 件广 泛 、 简 单易 操作 等 ， 并 且 已经 比较 成熟 的应 用于 各 种领 域 ， 特 别是 在管 线和地 下 空洞 的勘探 中具 有 很好 的效果 ， 因此研 究地 下 管线 的瑞 雷面波 波 形特 征具有 重要 意义 。 ［ 关键 词］ 瑞雷 面波 ； 频散 中图分 类号 ： Ｔ Ｇ２ ９ ６ 文献 标识码 ： Ａ 文 章编 号 ： １ ０ ０ ９ — ９ １ ４ Ｘ（ ２ ０ １ ５ ） ２ ６ — ０ ２ ２ ６ 一 Ｏ １
仪和 国产 电磁激 振器 组装 成的勘 探仪 器 ， 开展 了瑞雷 面波法 的试 验研 究 。 １ ９ ８ ９ 年， 杨 成林 等人 利用 Ｔ Ｅ Ｒ２ ＲＡ Ｌ Ｏ Ｇ 浅震 仪 配备 国产 可控 震 源 以及 自制 的附 属
特征的记录。 显然面波频散曲线可以作为反演地下介质速度结构的重要资料之
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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 。