《多道瞬态面波勘察技术规程+JGJT+143-2017》详细解读

《多道瞬态面波勘察技术规程JGJ/T143-2017》详细解读contents目录1总则2术语和符号2.1术语2.2符号3基本规定4仪器设备与处理软件contents目录5现场采集5.1一般规定5.2现场试验5.3测线、排列的布设5.4采集要求5.5采集记录质量评价6资料处理和解释contents目录6.1资料整理6.2数据处理6.3分析解释7成果报告本规程用词说明011总则明确多道瞬态面波勘察技术的定义、特点及应用范围。规范多道瞬态面波勘察技术的操作流程、数据采集与处理、成果解释等要求。提高多道瞬态面波勘察技术的应用水平和质量，为工程建设提供可靠的地质信息。1.1目的和意义01021.2适用范围适用于不同地形、地貌、地质条件下的多道瞬态面波勘察工作。适用于各类岩土工程勘察、地质灾害调查与评价、地下水资源调查与评价等领域。1.3引用标准列出本规程所引用的国家或行业标准，如《岩土工程勘察规范》、《地震勘探规范》等。说明引用标准的版本、编号及实施日期，确保本规程与引用标准的一致性。对本规程中使用的专业术语进行定义和解释，如多道瞬态面波、频散曲线、波速结构等。确保术语和定义的准确性和规范性，避免产生歧义。1.4术语和定义022术语和符号一种地球物理勘探方法，通过在地表激发弹性波，并接收和分析这些波在地层中的传播特性，以推断地下岩土层的结构和物性。多道瞬态面波勘察在地震勘探中，指沿地表传播的一种弹性波，具有低速度、高振幅和频散特性，对地下介质的变化敏感。面波描述面波速度随频率变化的曲线，是面波分析的重要成果之一，可用于推断地下岩土层的厚度和速度结构。频散曲线指多道瞬态面波勘察方法所能探测到的地下最大深度，与激发的弹性波频率、地下介质的速度和吸收衰减等因素有关。勘探深度术语v表示面波速度，单位通常为m/s。f表示频率，单位通常为Hz。λ表示波长，单位通常为m。z表示勘探深度，单位通常为m。ρ表示地下介质的密度，单位通常为g/cm³。Q表示地下介质的品质因子，是无量纲参数，用于描述介质对弹性波的吸收衰减特性。符号032.1术语是一种地球物理勘探方法，利用瞬态激振产生的面波在地下介质中传播的特性进行地质结构探测。通过分析面波的传播速度、频散特性等参数，推断地下介质的物理力学性质及其空间分布。多道瞬态面波勘察（MultichannelTransientSurfaceWaveSurvey）地球表面附近传播的一种弹性波，主要在地表及近地表介质中传播。面波具有低速度、高振幅、频散等特性，对地下介质的变化敏感。面波（SurfaceWave）瞬态激振（TransientExcitation）一种产生瞬态面波的方法，通过瞬间施加力或能量，使地表产生振动。瞬态激振可采用重锤敲击、爆炸等方式实现，产生宽频带的面波信号。VS面波传播过程中，不同频率成分的传播速度不同，导致波形随传播距离发生变化的现象。频散特性是面波分析中的重要参数，可用于推断地下介质的分层结构和物理性质。频散（Dispersion）042.2符号01020304$V_{s}$表示剪切波速，单位通常为m/s。$f$表示频率，单位通常为Hz。$lambda$表示波长，单位与剪切波速和频率相关。$z$表示深度，单位通常为m。一般符号$VR$表示面波速度比，是无量纲的量，用于描述面波速度与剪切波速度之间的关系。$xi$表示阻尼比，是无量纲的量，用于描述介质对振动的衰减特性。$k$表示波数，单位通常为rad/m，与波长成反比。专用符号正体表示量的名称，如“剪切波速”用$V_{s}$表示。斜体表示量的符号或数值，如剪切波速的符号为$V_{s}$。黑体通常用于表示矩阵或向量，如在面波分析中可能用到的传播矩阵。符号约定053基本规定03勘察前应充分收集和分析已有资料，明确勘察目的和任务，制定合理的勘察方案。01瞬态面波勘察应遵循科学、合理、经济的原则，确保勘察质量和安全。02勘察单位应具备相应的资质和条件，勘察人员应经过专业培训，具备相应的技能和经验。3.1一般规定瞬态面波勘察应使用符合标准要求的仪器和设备，确保其性能和精度满足勘察需求。仪器和设备应定期进行检查、维护和标定，确保其正常运行和使用效果。在特殊环境下进行勘察时，应采取相应的防护措施，确保仪器和设备的安全和稳定运行。3.2仪器与设备勘察过程中应注意安全，遵守相关规定，确保人员和设备的安全。勘察过程中应做好记录，包括勘察时间、地点、人员、仪器、数据等信息，以便后续分析和处理。勘察过程中应严格按照勘察方案进行操作，确保数据的准确性和可靠性。3.3勘察实施010203勘察数据应及时进行处理和分析，提取有用的信息。数据处理应采用合适的方法和技术，确保处理结果的准确性和可靠性。数据解释应结合地质、地球物理等知识进行综合分析，给出合理的解释和结论。3.4数据处理与解释064仪器设备与处理软件用于接收地面振动信号，应具有高灵敏度和宽频带响应特性。检波器用于产生人工激震，以激发面波信号。地震锤或震源车4.1仪器设备用于采集面波信号，应具有高精度的数据采集能力和稳定的性能。面波勘探仪用于确定测点的位置，可采用GPS等高精度定位设备。定位系统4.2处理软件用于对面波勘探仪采集的数据进行处理，包括滤波、频谱分析、时频分析等。用于将处理后的数据以图像的形式呈现出来，便于分析和解释。用于对成像结果进行地质解释，提供地层结构、岩土性质等信息。用于管理勘探数据和解释结果，便于数据的存储、查询和共享。数据处理软件成像软件解释软件数据库管理软件面波仪器的分类与特点根据工作原理和应用需求，面波仪器可分为多道瞬态面波仪器和单道瞬态面波仪器。多道瞬态面波仪器具有高精度、高效率、实时成像等优点，适用于大面积、高精度的勘察工作；而单道瞬态面波仪器则具有便携、易操作等特点，适用于小范围、快速勘察工作。面波仪器的性能指标面波仪器的性能指标包括采样率、动态范围、频率响应、噪声水平等。这些指标直接影响到勘察数据的准确性和可靠性，因此在选择面波仪器时需要特别关注。4.1.1面波仪器激发设备激发设备是用于产生瞬态激振力的装置，通常采用重锤或爆炸等方式。选择合适的激发设备需要考虑勘察场地的地质条件、勘察深度以及安全因素等。接收设备接收设备是用于接收面波信号的传感器，通常采用检波器或加速度计等。接收设备的性能直接影响到勘察数据的采集质量和精度，因此需要选择高灵敏度、低噪声的接收设备。数据处理设备数据处理设备是用于对面波信号进行处理的计算机或专用处理设备。数据处理设备的性能和处理软件的功能直接影响到勘察数据的处理速度和精度，因此需要选择高性能的数据处理设备和专业的处理软件。4.1.2辅助设备软件功能要求数据导入与预处理软件应能支持多种格式的数据导入，包括但不限于SEG-Y、SEG-2等，并能进行必要的预处理操作，如滤波、去噪等。面波提取与分析软件应具备面波提取功能，能够自动或半自动地从地震记录中提取面波信号，并进行相应的时频分析。层析成像与反演软件应能实现面波层析成像和反演功能，将面波速度分布转化为地下介质物性参数分布。结果输出与可视化软件应能输出反演结果，包括但不限于二维、三维速度场、物性参数场等，并支持多种可视化方式，如等值线图、色块图等。稳定性高效性易用性可扩展性软件性能要求软件应具有良好的稳定性，能在长时间运行过程中保持正常工作状态，不易出现崩溃或异常。软件界面应简洁明了，操作便捷，易于学习和掌握。软件应具备高效的数据处理和分析能力，能够快速处理大量数据并给出准确结果。软件应具有一定的可扩展性，能够支持新功能和新算法的添加，以适应不断发展的勘察需求。075现场采集选择合适的仪器和设备针对勘察目的和任务，选用适当的瞬态面波仪器和设备，确保其性能和精度满足要求。制定采集方案根据勘察现场的实际情况，制定详细的采集方案，包括测线布置、道间距、采样率等参数设置。明确勘察目的和任务根据工程需求，明确瞬态面波勘察的目的和任务，如确定地层结构、岩土参数等。5.1采集准备在进行正式采集前，进行现场踏勘，了解地形地貌、地质构造等情况，为采集工作提供参考。现场踏勘按照采集方案要求，安装并调试瞬态面波仪器和设备，确保其正常工作。仪器安装与调试根据采集方案，进行数据采集工作，记录面波信号并保存原始数据。数据采集在采集过程中，进行质量监控，确保数据采集的准确性和可靠性。质量监控5.2采集过程对采集到的原始数据进行整理，包括数据格式转换、异常值处理等。数据整理利用瞬态面波分析软件对整理后的数据进行分析处理，提取面波频散曲线等信息。数据分析根据面波频散曲线等信息，结合地质资料和工程经验进行解释和推断，得出地层结构和岩土参数等结论。解释与推断根据解释和推断结果编制成果报告，包括文字报告、图表和附图等。成果报告编制5.3采集后处理085.1一般规定本规程适用于多道瞬态面波勘察技术的设计、施工、数据处理和解释等环节。适用于各种岩土工程勘察、地质灾害调查与评价、地下水资源调查与评价等领域。适用范围明确勘察目的和任务，收集相关资料，进行现场踏勘。根据勘察目的和任务，选择合适的面波仪器设备和观测系统。制定详细的面波勘察方案和技术要求，并进行技术交底。勘察前准备123按照勘察方案和技术要求，进行现场面波数据采集。对采集的面波数据进行预处理，包括滤波、去噪、增益等。对预处理后的面波数据进行反演分析，获取地下介质的速度结构等信息。勘察实施根据反演分析结果，编制面波勘察报告。报告内容应包括勘察目的、任务、方法、数据处理和解释结果等。报告应附图、附表，清晰、准确地反映勘察成果。同时，应对勘察成果进行综合评价，提出建设性的意见和建议。勘察成果095.2现场试验验证多道瞬态面波勘察技术的有效性和可靠性。确定面波在不同地质条件下的传播特性。为后续的数据处理和解释提供基础数据。5.2.1试验目的多道瞬态面波勘探仪用于产生和接收面波信号。传感器用于采集面波信号，并将其转换为电信号进行记录。数据采集与处理系统用于实时采集、处理和分析面波数据。5.2.2试验设备选择具有代表性的场地，并布置测线。确定试验场地和测线布置安装设备并调试进行面波激发与接收数据采集与处理根据试验要求安装勘探仪、传感器和数据采集与处理系统，并进行调试确保设备正常运行。按照设定的参数进行面波激发，并使用传感器接收面波信号。实时采集面波数据，并进行预处理和分析，提取有用的地质信息。5.2.3试验步骤确保试验场地安全合理布置测线设备调试与维护数据处理与解释5.2.4试验注意事项根据地质条件和勘察目的，合理布置测线，以获得准确的地质信息。在试验前对设备进行调试，确保设备正常运行；在试验过程中定期对设备进行维护，以保证数据采集的准确性和可靠性。对采集到的面波数据进行预处理、分析和解释，提取有用的地质信息，为后续工作提供依据。在选择试验场地时，应避开危险区域，确保人员和设备安全。105.3测线、排列的布设测线应沿场地拟建工程主体结构轴线或主要勘探线方向布置。测线间距应视勘探深度和场地条件确定，一般不宜大于勘探深度的1/4。当场地条件复杂时，应适当加密测线，以控制场地内不良地质体的分布和发育情况。测线布设原则排列长度应根据最大勘探深度和场地条件确定，一般不应小于最大勘探深度的2倍。排列中检波器之间的距离（道间距）应根据勘探目的、场地条件和面波频散特性等因素综合确定，一般不宜大于勘探深度的1/8~1/10。当场地条件复杂或需要提高勘探精度时，应适当减小道间距。排列布设时应注意避开高压线、无线电发射台等干扰源，并尽量减少人员走动等随机干扰。检波器应埋设稳固，确保与地面紧密耦合，以提高信号接收质量。0102030405排列布设要求115.4采集要求03数据采集系统应具备高分辨率、高采样率、大容量存储等特点，能够实时、准确地记录勘探数据。01瞬态面波勘探仪器应具备高精度、高稳定性和可靠性的特点，能够满足多道瞬态面波勘探的需求。02传感器应选用高灵敏度、低噪声、宽频带的传感器，以保证采集到的信号质量。5.4.1采集设备采样率应根据勘探目的和场地条件合理设置，一般不低于1kHz。滤波参数应根据面波信号的频率特性合理设置滤波参数，以滤除干扰信号，提高信噪比。增益控制应根据传感器灵敏度和勘探深度合理设置增益，以保证采集到的信号幅度适中。5.4.2采集参数设置检波器埋设应保证检波器与地面紧密接触，避免空气耦合效应对采集结果的影响。偏移距选择应根据勘探深度和场地条件合理选择偏移距，以保证采集到的面波信号具有足够的能量和分辨率。重复采集应在相同条件下进行多次采集，以提高数据的可靠性和稳定性。5.4.3采集过程控制123应对采集到的原始数据进行预处理，包括去噪、滤波、增益调整等，以提高数据质量。数据预处理应采用合适的算法和方法提取面波信号，并对其进行时频分析和处理，以获取地下介质的信息。面波提取与分析应制定严格的质量控制标准，对采集、处理和分析过程进行监督和检查，确保数据的准确性和可靠性。质量控制标准5.4.4数据处理与质量控制125.5采集记录质量评价5.5.1信号质量评价有效信号识别确保记录到的信号为有效面波信号，排除干扰波和其他噪声。信噪比分析计算信号与噪声的比例，评价信号的清晰度和质量。检查记录时长是否满足勘察要求，确保足够的数据量进行分析。记录时长检查记录过程中是否存在数据丢失或损坏的情况。数据丢失情况5.5.2记录完整性评价识别并记录可能对采集造成干扰的外部因素，如电磁干扰、振动等。干扰源分析分析地质条件对面波传播和采集的影响，如土层厚度、岩性变化等。地质条件影响5.5.3采集环境评价检查仪器是否经过校准，确保采集数据的准确性。评价仪器在采集过程中的稳定性，避免数据波动和误差。5.5.4仪器性能评价仪器稳定性仪器校准情况136资料处理和解释包括去除异常值、滤波、增益等，以提高数据质量和信噪比。数据预处理采用适当的数学方法，如傅里叶变换或小波变换等，从原始信号中提取出面波成分。面波提取通过对面波的传播速度进行分析，推断地下介质的物性参数和结构特征。速度分析6.1资料处理异常识别与解释识别出速度异常区域，并结合地质、地球物理和工程资料进行综合解释，确定异常的性质和原因。不确定性分析对面波勘察结果的不确定性进行分析，评估勘察结果的可靠性和精度。成果图件编制编制面波速度等值线图、地质解释图等成果图件，直观地展示地下介质的物性分布和结构特征。地质层位划分根据面波速度的变化特征，结合地质资料和钻孔数据，对地质层位进行划分。6.2资料解释146.1资料整理完整性检查确保所有采集的面波数据均已完整记录，无遗漏。质量检查对数据质量进行评估，剔除异常、干扰或无效数据。格式检查确认数据格式符合规程要求，便于后续处理和分析。6.1.1原始资料检查滤波处理采用适当的滤波方法，去除面波数据中的高频噪声和低频干扰。振幅归一化对面波振幅进行归一化处理，消除不同激发和接收条件对振幅的影响。初至拾取准确拾取面波初至时间，为后续的速度分析和层析成像提供基础。6.1.2数据预处理6.1.3资料整理成果整理后的面波数据提供经过预处理和整理的面波数据，便于后续分析和解释。数据质量评估报告对整理后的数据进行质量评估，给出数据质量等级和可靠性评价。整理成果图件根据需要绘制相关图件，如面波速度等值线图、层析成像图等，直观展示地下介质结构和性质。156.2数据处理去除异常值对采集到的原始数据进行初步筛选，去除由于外界干扰或设备故障导致的异常数据。滤波处理采用数字滤波技术对数据进行处理，去除高频噪声和低频干扰，提高数据质量。数据格式转换将不同格式的数据转换为统一格式，便于后续处理和分析。6.2.1数据预处理根据面波信号的特点，采用合适的算法识别出面波信号。面波信号识别面波提取面波分离将识别出的面波信号从原始数据中提取出来，得到纯净的面波数据。采用多道瞬态面波分析技术，将不同频率的面波信号进行分离，得到各阶面波分量。0302016.2.2面波提取与分离速度模型建立根据分离出的各阶面波分量，建立地下介质的速度模型。速度反演采用合适的反演算法，对速度模型进行反演，得到地下介质的物性参数分布。成像处理将反演结果以图像的形式展示出来，便于直观分析和解释。6.2.3速度分析与成像数据质量评价标准制定数据质量评价标准，对数据的质量进行定量评价。数据校验方法采用合适的数据校验方法，对处理结果进行验证和修正，确保数据的准确性和可靠性。6.2.4数据质量评价与校验166.3分析解释预处理包括去除异常值、滤波、增益等，以提高数据质量。面波提取从原始记录中提取面波信号，通常使用多道瞬态面波分析方法。速度分析通过对面波信号的分析，获取地下介质的传播速度信息。6.3.1数据处理层位划分根据面波速度等参数，划分地下不同层位。地质构造解释结合地质资料和面波勘察结果，解释地下构造形态。岩土参数反演利用面波速度与岩土参数之间的关系，反演得到岩土的物理力学参数。6.3.2地质解释03三维模型建立三维地质模型，更加直观地展示地下构造形态和岩土参数分布。01图文报告编写详细的图文报告，包括勘察目的、方法、过程、结果及建议等。02图表展示利用图表直观展示面波勘察结果，如速度等值线图、层位划分图等。6.3.3成果表示