瞬态瑞雷波勘探技术剖析.ppt

1、瑞利波勘探方法是近年来开发的浅层地震勘探新方法。瑞利波速度与岩石和土壤力学参数密切相关，因此应用瑞利波法广泛用于岩石、工程和地基处理。方法上，瑞利波勘探有频域观测的稳态方法和时域观测的瞬态方法两种，恒虚泰方法应用时间长，方法技术也比较成熟，但缺点是设备体积大，不利于提高效率。瞬态规律具有轻便、快速、高效的特性。所使用的收集系统是地震勘探数据收集系统。所以很快就受到了人们的普遍关注。第一，瞬态瑞利波勘探原理和瑞利波法是使用锤子包含所需频率范围的假设，在与源的一定距离处有观测点a，记录的瑞利波是f1(t)，根据傅立叶变换，频率谱在波的前进方向上从a点到x，就像从a点到x的观测点b一样如果所述光谱是

2、由从a点传播到b点的波完全分布引起的，则必须有以下关系vR(，常识可以写成F1()和F2()之间的相位差，比较式(6.3.3)和(6.4.4)，常识要获得勘探点的分布曲线，需要对两个观测点的记录进行一致的函数和互功率谱分析。相干函数的目的是估计记录信号各频率分量的质量，判断噪声干扰对有效信号的影响程度。使用互功率谱的相位特性来查找不同频率的两个观察点的相位差，使用(6.3.5)来查找相位速度。如果已知频率为f的雷帕速度vR，则其波长为R R=vR/f (6.3.6)，雷帕的能量主要集中在介质的自由表面附近，其深度大致由1波长深度范围内的半波长理论确定。测量的Rayleigh wave的平均波速

3、vR可以认为是半波长深度下介质的平均弹性特性。也就是说，勘探深度为H=R/2=vR/2f (6.3.7)，正如(6.3.7)所示，频率越高，波长R越短，勘探深度越小。相反，频率越低，波长r越长，勘探深度就越大。因此，两个观察点之间的距离也要随着波长的变化而变化。勘探深低频时，x必须大，才能测量更精确的相位。勘探浅高频时，x必须小。实际经验表明，x在1/3R -2R之间最合适。也就是说，一个波长的采样点等于或小于间隔x内采样点的3倍，x内采样点的0.5倍。根据不同的仪器分辨率和现场实际情况进行适当调整的该滤波标准，如上所述，相同波长的瑞利波传播特性反映了地质体的水平方向变化，不同波长的瑞利波传播

4、特性反映了不同深度的地质体的变化情况，并在实际工作中提高了效率。雷波勘探时，沿着地面波传播方向安装一定的路间隔x N l探测器，可以在Nx长度范围内检测雷波的传播特性。对于频率为fi的频率分量，如果在互谱分析时计算相邻检测器记录的相移I，则相邻信道x长度内雷波的传播速度，如果满足空间采样定理，则在测量范围Nx内，如果在相同测量点获得一系列频率fi的对应vRi值，则得到vR-f码线，即分布曲线。根据(6.3.6)样式，平均波速可以将vR-f曲线转换为vR-R曲线，vR-R曲线反映了该测量点处介质深度的变化规律。沿不同点的vR-R曲线反映了沿介质向截面方向变化的特性，瞬态面波方法的来源可以使用锤、

5、下落重量、爆炸等方法。这里的力高于每小时脉冲表面波的主频率。探测器是选择介质振动的传感器，放置在地面上。用于面波勘探的探测器频率范围很大，可以从数赫兹到数千赫兹。即可从workspace页面中移除物件。其次，目前国内外生产多种类型探测器的瞬态瑞利波数据采集系统、面波测试时固有频率4.5、8、10、15、28等探测器中进行选择，瞬态面波通常使用固有频率低的探测器，探测器基本上接收瑞利波的垂直分量。瞬态冲击激发面波可以看作是许多单频谐振的叠加，因此记录的波形也是谐波叠加的结果，是脉冲面波。要达到不同深度的波速，必须扩大震源产生的频率范围，在浅的情况下，必须用小锤或轻铁锤敲打地面，以获得高频信号，并

6、以小的道路间隔接收。测试深度大则相反。地震波主频率F0和下落重量法的重量质量m与块体底部面积的半径r0的关系为：其中是剪切系数，是泊松比。瞬态面波方法还可以利用仪器的信号增强功能进行垂直叠加，提高有效的信号抑制干扰。由于一次激发多通道接收，瞬态方法可以结合不同间隔的相位速度波长数据，得到波速度和波长之间的关系的瑞利波色散曲线。与正常状态方法相比，可以大大提高工作效率。数据处理操作主要包括：的原始记录清除和评估、信号质量处理增强、面波速度计算和结果输出。频率过滤是数据处理中最常见的处理手段，可以消除各种干扰。第三，瞬态瑞雷波数据处理，浅探情况下保持高频成分，深目的层保持低频成分。对于中深度勘探，

7、必须合理选择通过带，以减少干扰，提高数据质量，降低对分布曲线的影响。切除处理可以部分消除直波和折射波等，保持更纯的面波，显着提高切除后散布曲线的计算结果。能量衰减也是通过能量衰减控制特定时间窗口地震波的数据处理手段。在地震记录中，面波能量最强，因此在增益处理后，可以减小相对弱的反射波、直线度等振幅，从而在计算色散曲线时减小相关系数，从而减少干扰。一般来说，增益处理后计算的漫反射曲线更好地反映在更平滑、更深的目标中，这种平滑会降低面波勘探的分辨率，并且可能会发生低波段低速伪影。必须在上述原始记录整理和处理后确定面波速度vR。表达式(6.3.5)首先确定两个接收点之间的相位差。因此，两个观察点的记

8、录必须分析相互功率谱。如果两个观察点的时间区域分别记录为F1(t)和F2(t)，则它们各自的功率谱分别为F1()和F2()，其中F1*(f)和F2*(f)分别为F1(f)F1(t)和f2(t)的互功率谱反映了可见互功率谱的相位谱包含在面波中的相应单频率波的相位差。在互功率谱函数中，并非对所有频率分量都有效，测量特定频率分量是否活动的方法是检测一致函数，即面波从测量点a传播到测量点b时是否存在良好的一致性。定义一致的函数。g (f)对于自下而上G(f)的模块是常量1，可以通过G(f)的实际部分一致地进行评估。在传播过程中，如果系统是理想的，则在该频带中，G(f)的实际绝对值应接近1，如果由于干扰

9、和系统的非线性，信号质量下降，则G(f)实际部分的绝对值减小。通常选择值大于0.8的波段来计算互功率谱。获得面波在2接收点之间传播的相位差，并使用公式计算波速。选择新的频率值，然后重复以上步骤进行计算。vR-f或VR-曲线，即分布曲线。图6.3-1是Rayleigh wave speed vR-和vR-H分布曲线。在图中，使用半波长转换方法绘制vR曲线。也就是说，波长的面波速度表示半波长深度以上的介质中的平均值。第四，瞬态瑞雷波数据的解释和应用瑞雷波速度数据包括岩石、土壤地质特性的研究，以及广泛应用于工程和环境探测和监测的地下介质的结构和特性信息。，如果比较频率点稠密(频率值的变化幅度很小)的

10、速度曲线，则层速度和意义不同，但每个频率点的速度值的分布规律，则表明速度曲线突变的深度经常与介质的接口深度相同。理论和实际都表明，曲线的字体(锯齿)异常地反映了地下介质的子界面，如图6.3-1所示。(a)分布曲线解释和层速度计算，图6.3-1瑞利波法的速度曲线，将面波的平均速度曲线转换为层速度和深度h的关系，分析结果更直观。从速度曲线读取的n-1级波平均速度及其接口深度分别为vR，n-1和Hn-1，n层的平均速度及其接口深度为vR，n和Hn，平均速度随深度增加时，n-1层和n层之间的面波层速度vRi，n在平均速度随深度增加而减少时使用公式，而剪切波速度测量则更复杂。面波和横波速度几乎相同，因此

11、将各岩石和土壤的面波速度转换为横波速度，就可以得到地层的各种动态参数。类似地，近似地使用面波和剪切波速度，可以通过以大葱速度(5.2.6)计算地基的固有周期来评估地基的振动特性。图6.3-2是山西安泰宝露天矿开挖平台上瞬态面波法取得的工作结果。左图是基于深度的面波速度曲线，右图6.3-2是面波分布曲线和地层对比图。界面两侧介质的速度参数差异很大，因此最好对应速度变化曲线。图6.3-3是利用SWS多功能面波勘探露天煤矿挖掘平台地下储层的坠落源进行工作的结果。图(a)是测量点处的平均视觉速度曲线。(b)测量阵列第一检测点和第二检测点之间的形成相位速度曲线；图6.3-2面波分布曲线和形成比较图，图6

12、.3-3地下旧窑面波分布曲线，(c)图是阵列中第二个检测点和第三个检测点之间的相位速度曲线的测量；(d)图是阵列中第三个和第四个检测点之间的相位速度曲线的测量。(e)图测量阵列中第四个和第五个检测点之间的相位速度曲线。由上述速度曲线特征确定，以前的地下室位于阵列中第二个和第三个检测点之间的下面。因此，矿山方面部署了钻孔验证，以勘探旧地下室，其深度与钻孔深度27-29米到第三速度曲线的点a和点b反映的顶部底部深度相似。(c)应用于工程、环境测试和监测，深圳中兴花园遗址，浅填约15米复垦土壤深度。深圳地质局先后进行了瑞利波法、钻井标准试验和33m2大型压盘静载荷试验。ruileibo测试通道间隔2

13、米、4米、32千克锤，1.5米高自由落体激励，计算机处理后记录波形以获得图6.3-4所示的分布曲线。该曲线的拐点明确，02米深度范围波速为260米/秒，36米波速为220米/秒，69米波速为220米/秒，916米波速为190205m/秒，加强深度9m说明影响深度16米。该网站也在013米范围内进行了修改后的标准渗透测试，在14 . 826 . 8米，室内地面测试压缩系数58MPa，内部摩擦角150左右，凝聚力36kPa左右。静态负载试验由设计轴承容量1.5倍负载、测量轴承容量fK=250 kPa、变形系数34.02MPa、转换压缩系数8.5MPa执行。三种测试结果比较，方差曲线反映了强夯复合地

14、基的加固深度、影响深度和钻孔标准及静载测试结果。统计表明，Rayleigh wave速度与一致测试的相关性良好；图6.3.5是86个试件的统计结果；图6 . 3 . 5是具有r=0.9相关系数的标准渗透数；图6.3-4 Rayleigh wave分布曲线；图6.3-5n 63.5-vv如果当地基础土壤中有一定数量的圆角，则n值的不连续性较大，vR表示总体平均效果。，显然，填充太多时间时，面波法比标准试验有更大的优点。在场地的瑞雷波速度和地基承载力的统计中，发现瑞雷波速度和地基承载力之间的相关性也比较好。波速的高低反映了介质的固结密度。图6.3-6为fK、- vR相关曲线、94个统计项目、相关系

15、数r=0.85。此曲线的经验公式可以用fK=2.777vR0.796相对压盘测试表示。面波法表示基础承载力更快、更便宜、更宽、代表性更强的特性。该场地的变形系数E0和vR也进行了相关统计，以获得图6.3-7所示的相关曲线。在插图中，E0的单位为MPa，对于此曲线，经验公式E0=9.4310-5vR2.284。E0沿VR的变化比fK更敏感，原因是动态压缩复合地基通常在表面形成一层硬壳，压盘结果只与浅部的1.5-2倍压盘直径范围相关，面波速度是整个加固地基有效厚度范围的平均速度。上述结论表明，虽然是在该地区取得的结果，但以面波速度测试地基加固质量是有效的，可能的话，可以间接提供地基的承载力和变形系

16、数。图6.3-8是软土地基强夯加固前后面波法检测的分散曲线。在深度大于6米的范围内，动态压缩后的波速值几乎增加一倍。在深度为3.7米以上的一层其他填土中，波速从175米/秒变化到318米/秒，深度为5.9米以上的两层其他填土中，波速从166米/秒变化到346米/秒，加固后波速值增加，地基的物理力学性质变化是不可避免的。4:项目示例现在以一个建筑场地的动态压实基础为例，该场地是为山谷压实而形成的，测试地区的填方深度约为15米，强夯能量为6000公里。在这里依次进行了雷波法、钻孔标准渗透试验、3m对压盘静载荷试验。图2测试该站点的Rayleigh wave的原始记录。此记录是在4米，负载间隔2米，

17、32千克锤1.5米的高度自由落体发生的，记录波形规则，背景安静。图3是计算机处理后记录的分布曲线。如图所示，瑞利波分布曲线规则，拐点很明显。在02米深度范围内，波速为260毫秒-1，36米波速为220毫秒-1，69米波速为200毫秒-1，916米波速为190205毫秒-1。分析钢筋深度9m后，影响深度为16m。图4显示了此处的钻孔标准曲线。可以看出，在013米范围内，修正的标准渗透次数为14.826.8击，室内土工试验压缩系数为58MPa，内部摩擦角为15左右，凝聚力为36kPa左右。图5是此钻孔点处的静态载荷测试曲线。此点为设计轴承容量1.5倍负载、测量轴承容量fk250kPa、变形变数E034.02MPa、转换压缩系数ES=8.5MPa。如图2的图5所示，瑞利波分布曲线直接反映了强夯复合地基的加固深度、影响深度，与钻孔标准和静载试验结果一致。通过广泛的统计比较，总结了以下经验公式：对于N63.51.779 10-3 (4)表达式，VR单位为ms-1，N63.5是标准渗透数，统计数为86，相对系数r=0.95。在FK2.777 (5)样式中，FK单位为kPa，94个统计条目，相关系数r=0.85。在E09.