瑞雷波法地基检测原理与工程实例

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工程实例
有效检测深度和工作频段
在进行瑞雷波检测前，首先根据工程需要的检测深度确定瑞雷波的工作频率范围， 进而选定震源激发装置
Ｕｚ／Ｕ０＝１／ｅ
Ｕ０：瑞雷波在地表的振幅 Ｕｚ : 在深度ｚ处瑞雷波的振幅 满足关系时所对应的深度ｚ为瑞雷波的穿透深度，检测深度
有效检测深度和工作频段
根据瑞雷波衰减曲线计算所得穿透深度Ｈ与波长λ R的关系
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小结
小结
工程实例
震源频段选择
地震波成分分析
P波、S波、 Ground Roll、 Love波、
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瑞雷波勘探原理
SASW 震源选择 稳态激震、瞬态激震
反演分析
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瞬态激振法
傅里叶变换及一系列的谱分析，求取相位差得到平均速度值 有足够的相位差：
, 保证
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随着勘探深度的增大，λR增大， f 越低，△x的距离也相应的增大
一次击发出各种频率成分，同时检波器也接收到富含各种频率成分的信号
剩下的工作，即稳态法中靠仪器硬件逐个频点的变更及相应的运算工作，在瞬态 法中，主要靠软件来完成。 优点：仪器轻便，施工快速 目前主要问题是如何激发出频率较低的信号
次生波。这类地震波与界面有关，且主要沿着介质的分界面传播，其能量随着与界面距离的增加迅速衰减，因而被称为面波。在岩土工程 中，分界面常指岩土介质各层之间的界面，地表面是一层较为特殊的分界面，其上的介质为空气（密度很小的流体），有时又把它称为自
由表面，把自由表面上形成的面波称作表面波
地震波
从各类波在介质中传播的速度来看，在离震源较远的观测点处应该接收 到一地震波列，其到达的先后次序是P波，S波，拉夫面波和瑞雷面波
瑞雷波法地基检测
原理与工程实例
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瑞雷波法地基检测
CONTENTS
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地震波成分
瑞雷波勘测原理 工程实例 小结
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地震波成分分析
地震波
体 波 Body Wave
① P波（Primary ）
② S波（Secondary）
面波 surface wave
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瑞雷波勘探原理
面波频谱分析方法（SASW）
分析面波的频散曲线建立近地表的面波速度剖面（面波相速度的测量）
瑞雷波频散特性:瑞雷波在非均匀介质中的相速度VR 随频率ｆ变化而变化
VR 2f i Nx / i
i 1 N
λR=VR/ f
Ｈ＝β·λ 求取相速度深度曲线VR－Ｈ
震源
有一定能量、有效波能量强、频带较宽、同点击发重复性好 类型：炸药震源、非炸药震源 ① 炸药震源：频谱宽、能量强、高频成分丰富 ② 锤击震源：锤击置于地面的钢板， 18磅或24磅 地表结构：潮湿密实地面效果好，干燥松软地面较差。 优点：可多次激发，重复性好（钢板与地面的耦合好） 缺点：频谱低于炸药震源，能量有限，不适合深层 H＜50m，锤击、小炸药量 ③ 高频震源枪：用震源弹射入浅孔(充水或潮湿的孔)，爆炸 激发地震波。 优点：定向发射，利于能量向下传播；高频成分丰富，利 于高分辩率勘探。 ④ 电火花和空气枪震源：多用于水上勘探
① 瑞雷波（Rayleigh/Ground Roll）
② 拉夫面波(Love)
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纵波：振动方向与传播方向一致或平行的一种波； 横波：质点的振动方向与波的传播方向垂直； 体波：在没有边界的均匀无限介质中，只能有P波和S波存在，它们可以在三维空间中向任何方向传播 它们在地球介质内独立传播，遇到界面时会发生反射和透射 面波：当介质中存在分界面时，在一定的条件下体波（P波或S波，或二者兼有）会形成相长干涉并叠加衍生出一类频率较低、高幅度的
稳态激振法
两道信号的互相关来求取时间差并计算平均速 度 勘探深度越大，扫描频率越低；精度要求越高，频 点间隔越密。 优点：可以降至2～3Hz的较低 频率，从而达到较大的勘探深度 并且可以从各频点资料的过程中， 总结出一套地层地质解释的经验； 缺点：仪器大，施工慢，效率低
稳态激振法
两道信号的互相关来求取时间差并计算平均速 度 勘探深度越大，扫描频率越低；精度要求越高，频 点间隔越密。 优点：可以降至2～3Hz的较低 频率，从而达到较大的勘探深度 并且可以从各频点资料的过程中， 总结出一套地层地质解释的经验； 缺点：仪器大，施工慢，效率低
土体
上限：检测深度Ｈ＝15m时，对粘土检测要求所激发的瑞雷波中所含最长波成分 应达到 λ R ＝19m。场地15m深度以上的工程岩土体的平均相速度按ＶR＝250m/s 考虑，工作频段低频 f =13Hz （ＶR＝λRｆ） 下限：H=1m，工作频段高频 f =197Hz
煤厚测试
焦作冯营矿井下测试残余煤厚的实测资料。资 料中煤厚2.82m，经验证，该处煤厚1.81m，下面有 1m厚的含碳量较高的碳质泥岩，两层密度相近， 探测结果作一层处理了。9.8m和28.38m分别对应两 层灰岩界面。