多道瞬态面波技术原理及应用

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5.地基加固效果检测 ,测线布设采取通过加固点和在加固 点之间两种方 式 ,并应在加固前后 ,对同一测点采用相同参数进行检测;
6.一般场地勘察,测线应根据勘探线和勘探点布设 排列的布设:
1. 地形较平坦且不存在固定干扰源的场地 ,排列应沿测线布设; 2.地形起伏较大的场地 ,应调整排列方向 ,沿地形等高线 布设; 3.存在固定干扰源的场地 ,排列与激发震源和干扰源应布 设在一条直线 上 ,且激发震源和干扰源应在排列的 同一侧 ; 4.场地存在沟坎或处在建筑群中时 ,排列方向应规避干扰波影响; 5.其他场地排列应沿测线布设 。
二、基 本 规 定 1.采用多道瞬态面波进行勘察前,应收集相关资料 ,并应 包括下列主要
内容 : 多道瞬态面波勘察任务委托书或勘察要求说明文件等; 已有场地工程勘察资料 ; 场地建筑物 、构筑物的平面图等资料 ; 场地及其邻近的干扰震源调查资料 。 2.采用多道瞬态面波进行勘察前,应制定勘察方案 ,并应 包括下列主要
五、资料处理和解释 六、成 果 报 告
面波勘察报告应根据任务要求 、工程特点和工程地质条 件等具体情况 编写,并应包括下列主要内容 :
1、工程概况 ; 2、勘察 目的、任务要求 、所依据的技术标准以及勘察时间 和完成的工 作量 ; 3、工程场地的地形 、地貌 、地质特征和地球物理条件 ; 4、场地震动干扰背景及分析 ; 5、面波勘察工作包括方法技术原理、仪器性能、观测系统及 采集参数 选择,激震与接收方式,测线布设及工作质量保证措施等; 6、资料处理; 7、面波勘察成果分析解释 ; 8、结论与建议; 9、其他说明。
多道瞬态面波勘察技术规程
一、术语和符号 1.基阶面波 first-mode surface wave 多个传播模态中以第一阶振型传播 ,在各阶振型中速度最低 的面波。 2.高阶面波 high er-mode surface wave 多个传播模态 中以高阶振型传播的面波 。 3.面波频散 freq uency dispersion of surface wave 面波各频率组分具有不同的传播速度的现象。 4.频散曲线 d ispersion curve 频散波的波长与波速间关系的 曲线。 5.源检距 source off set 震源位置到检波器的距离 ,最大源检距指震源位置到最远检 波器的距离。 Vp 压缩波波速 ; VR 地层面波波速 ,也称瑞利波波速; Vs 剪切波波速 ;
多道瞬态面波
汇报提纲
面波简介 多道瞬态面波勘察技术规程 CMPCC共中心点互相关法 多道瞬态面波在工程勘察中的应用
面波简介
面波勘探,也称弹 性波频率测深,是国 内外近几年发展起来 的一种新的浅层地震 勘探方法。面波分为 瑞利波(R波)和拉 夫波(L波),而R波 在振动波组中能量最 强、振幅最大、频率 最低,集中于自由表 面,容易识别也易于 测量,所以面波勘探 一般是指瑞利面波勘 探。
面波频散曲线与钻孔数据对比分析
频散曲线解释 斜率、拐点、 疏密、回折、
工程空洞探查
有局部地质体存在 时频散曲线的形态较为 复杂,如存在溶洞、空 穴或软土层中裹夹有岩 块等的情况下,地下介 质性质的突然变化会改 变或影响面波的传播路 径,从而改变频散曲线 的形态。有空洞存的频 散曲线上呈现出多次重 复、曲线回折、深部无 面波信号等现象。如右 图可见测点未进入空洞 上方范围时,频散曲线 形态较正常,测点进入 空洞上方范围后,频散 曲线形态有明显的异常。
多炮集数据排列编辑
抽取CMPCC道集 按MASW算法拾取频散曲线集
设置速度初始模型 阻尼最小二乘法反演
反演结果中频散曲

线与拾取的频散曲
线拟合误差是否满
足要求Βιβλιοθήκη 是二维波速断面图面波在工程勘察中的应用
瑞利波的应用主要在以下几方面: 1.工程地震勘察 2.软地基加固效果的评价 3.岩土力学的原位测 4.地下空洞和掩埋物的测试 5.公路、高速公路机场跑道质量无损检测
采集要求 面波的接收应符合下列规定: 1、仪器应设置在无滤波状态 ,对定点仪器应设置各道增益 一致 ; 2、 记录长度应满足最大源检距基阶面波的采集需要 ; 3、记录的近震源道不应 出现削波,排列中不宜有坏道 ; 4、检波器安置的位置应准确 ; 5、检波器应与地面 (或被检测物表面) 安置牢固 ,并力求 埋置条件一
采集记录质量评价 1、对记录 中的削波和常规地震勘探中的坏道 ,在多道瞬态 面波勘察
中均应作为坏道处理。 2、对记录长度不满足采集最大源检距基阶面波的记录 ,应视为不合格
记录。 3、记录中的基阶面波应为强势波 ,否则应视为不合格记录 。 4、记录中非边道的相邻两道为坏道 ,应视为不合格记录。 5、记录中坏道数大于使用道数 10% 的记录,应视为不合格 记录。 6、发现不合格记录 ,应进行补测 。
结果。
四、现场采集
一般规定
1、多道瞬态面波排列布置应符 合下列要求 : 采用线性等道间距排列方式 ,震源在排列的延长线上; 道间距应小于最小探测深度所需波长的二分之一 ; 偏移距的大小应满足勘探深度的要求 ; 排列长度应大 于预期面波最大波长的一半; 排列的中点应为面波勘探点 。
2、 多道瞬态面波激发震源应符 合下列规定 : 震源频率与能量的选择应根据勘探深度确定 ,应满足面 波勘察的要
求; 震源可采用人工锤击 、机械冲击或爆炸等方式 ; 当勘探深度小于 20m 时,宜选择人工锤击 ;当勘探深度 为 20m
50m 时,宜选择落重或机械冲击激震;当勘探深度大 于 50m 时,宜选择爆 炸激震或其他大能量激震方式 。
现场试验
1、现场正式工作前应进行现场试验 ,试验范围应覆盖不同的地形地质 单元。
CMPCC
CMPCC法--滚动式观测系统
24道滚动 采集方式
黄色圆点:检波器点 青色圆点:炮点
CMPCC
日本的Hayashi和Suzuk(2004)仿照地震反射法多次覆盖数据采集技术,
提出了共中心点互相关道集(Common Mid Point Cross Correlation,
CMPCC)二维面波方法。
CMPCC法的优点 1)共中心点互相关(Common Mid Point Cross Correlation,CMPCC)思 想:与炮点无关,只与共中心点下方的地下介质有关,具有聚焦定向作用, 提高了横向分辨率; 2)叠加思想,随着炮点的增加,将极大地压制随机干扰,其各种频率成分 也将趋于稳定。
CMPCC 数 据 处 理 流 程
(2)波的合成:(振动合成)
当界面对纵横波的作用产生反、折、透射作用,会出现波的迭加干涉,转 换变异现象。则质点振动的合成将由不同种类型的波组合而形成的。
面波简介
如瑞利波则是由非均匀纵波和非均匀横波中的SV分量合成的P、SV组成, 勒夫波则是由非均匀纵波P和非均匀横波中的SH分量合成的。
(3)空间因素
致 ;检波器周围的杂草等易引起检波器震动之物应清 除;在风力较大条件下 工作,检波器应挖坑埋置;
6、检波器与电缆连接应正确 ,防止漏电、短路和接触不良等故障。 7、在面波勘察中应布置复测检查工 作,复测检查的工作量 不得少于总 工作量的 5% 。检查记录与原记录波形应相似 ,频散 曲线应一致 。 8、采集工作结束应及时进行数据存储与备份。
(1)波速因素
均匀半空间面波的形成有各种解释,各种观点都从不同角度的论述,较新 的观点是从波速度的变化观点论述。在均匀介质自由界面半空间传播,纵、横波 因为 VP>Vs 的缘故,它们总是分开且独立的传播。但在非均匀介质的自由半空 间的条件下,纵、横波在将发生反、透、折射,并产生变异转换的现象。从而形 成了非均匀的纵横波,其波速 (Vs<Cs ) 。此时这些波的波速也在发生变异, 尤其是波在转换后产生变化和差异,(一般正常均匀介质中 VP>Vs ) ,在非均匀 介质的自由半空间的条件下可能出现Cs≥Cp。此时,则就可能出现变异的纵、横 波同时到达一个质点,质点的运动就会是一种合成,因而迭加为一种“新”的波 ,这就叫面波。
面波简介
瑞利波的形成
面波是十九世纪著名的物理学家瑞利最早发现并提出的,当体波在固体表 面 (或液体)或层间传播时,介质的质点之间由于惯性和弹性(液体中为重力) 的相互作用,就可能产生面波。由于质点间的惯性和弹性(重力)相互作用,惯 性力和弹性力使体波产生全反射和干涉作用,并在介质表面和层内传播,就形成 或派生出面波。
隧道地质勘查
风化分带 构造勘查
边坡勘察成果图
图中: 红色为全风化岩; 黄色为强风化岩; 绿色为弱风化岩; 兰紫色为微风化岩
(4)频率因素
在地表附近,非均匀纵波和非均匀横波合成瑞利波LR、勒夫波LQ 都是地震波中的低频成分。这与地表附近的介质特性有关,一般来说,地 表附近非均匀介质比较松散,速度比较低,对高频信号吸收很强烈,高频 信号损失严重。而地壳深部岩石坚硬速度高,高频成分损失较小。因此面 波在地面低频吸收衰减小的条件下,能够发育较好。
在地表附近非均匀纵波和非均匀横波的SV分量合成瑞利波LR。但 在地表附近和地表以下的界面,则非均匀纵波P和非均匀横波SH分量合成 LQ。勒夫波则在地下层间,并与两层介质的性质有关。在地下深部的界面 还有可能产生导波。
在各向均匀半无限空间弹性介质表面上,当一个圆形基础上下运动 时,由它产生的弹性波入射能量的分配率,即 体波占7%+26%、R波占 67%.
4、采集试验工作应符合下列规定 :
应在场地选择有代表性的地段进行干扰波调查 ,采用展开排列方式 采集面波 ,根据基阶面波发育的强势段确定偏移距 、 道间距、排列长度和 记录长度 ,排列长度应与勘探深度相近 ;
应根据勘探深度的要求 ,确定适用频率的检波器
应根据采集记录进行频谱分析 ,确定满足勘探深度和分辨薄层需要 的最佳激震方式。
低频检波器; 3.同一排列检波器之间的固有频率差不应大于 O. l Hz ,灵 敏度和阻尼系数差不应
大于 5% ; 4.同一排列检波器的幅值差不应大于 5% ,相位时差不应 大于所用采样时间间 隔
的一半; 5.检波器应具有方便竖直安置的部件 。 多道瞬态面波勘探点处理软件应具有下列功能 : 1.检查与改正采集参数 ,正确组合拼接采集文件 ,批量显示采集记录 ,分辨记录
2、试验工作的主要内容应包括仪器设备系统的频响与幅度的一致性检查 和采集试验工作 。
3、仪器设备系统的频响与幅度的一致性检查 ,应符合下列 要求 :
仪器各道的一致性检查 ,宜采用在各道输入 端并联后接 人信号源 , 采集与工作记录参数相同的记录 ,分析仪器各道的频 响与幅度的一致性 ;
检波器的一致性检查 ,应选择介质均匀的地点 ,将检波器密集地安 插牢固 ,在大于 l0m 地方激震 ,采集面波记录 ,分析检波器频响与幅度的 一致性 ;
测线的布设: 1.滑坡体 、泥石流勘察 ,主测线应沿主滑方向平行布设 , 辅助测线宜
垂直主滑方向布设 ; 2.构造破碎带勘察 ,主测线应与构造走向垂直布设 ; 3.古河床勘察 ,主测线应与古河床方向垂直布设 ; 4.岩溶、土洞或采空区勘察 ,测线应平行布设 ,测线间距应小于勘察对
象的尺寸 ,发现异常时 ,应在异常点垂直布设辅助 测线 ;对于重点勘察项 目应采取网格布线 ;
中 的坏道与处理等功能 ; 2.识别和剔除干扰波的功能 ; 3.识别和利用基阶面波的功能; 4.提取面波频散曲线的功能 ; 5.正反演功能,在速度递增及近水平层状地层条件下应能 准确反演地层剪切波波
速和层厚; 6.分频滤波和检查各分频段面波发育及信噪比的功能 ; 7.对比分析频散曲线的功能 ,供研究不同测点的速度变化 或对比同一测点的处理
内容 : 勘察目的及要求 ,勘察范围及工作量等 ; 勘察场地的地球物理条件 ; 勘察内容 、方法和测点 、测线布置图 ; 采用的相关仪器设备 ; 采用的数据处理方法 ; 勘察工期、安全、质量保证及环境保护措施等 ; 勘察成果报告的要求及提交时 间。
三、仪器设备与处理软件 多道瞬态面波检波器应符合 下列规定: 1.应采用竖直方向的速度型检波器 ; 2.检波器的固有频率应满足采集最大面波周期的 需要,宜 采用不高于 4. OHz 的
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