面波在地震波場中的特性研究及應用畢業(yè)論文-預覽頁
【正文】 起了瞬態(tài)瑞利波勘探方法的真正興起。1995年，北京市水電物探研究所自行研制出SWS瞬態(tài)瑞利波勘探系統(tǒng)，經(jīng)過與日本穩(wěn)態(tài)面波儀對比可知，使用24磅大錘做振源的SWS系統(tǒng)，在軟弱地層勘察方面優(yōu)于使用350kg激振器的日本穩(wěn)態(tài)面波系統(tǒng)。瑞利波勘探是一種新興的巖土原位測試的淺層勘探方法。瞬態(tài)法與穩(wěn)態(tài)法的區(qū)別在于震源的不同，前者是在地面上產(chǎn)生一瞬時沖擊力，產(chǎn)生一定頻率范圍的瑞利波，不同頻率的瑞利波疊加在一起，以脈沖的形式向前傳播。當多道低頻檢波器接收到脈沖形振動信號后，經(jīng)數(shù)據(jù)采集，頻譜分析后，把各個頻率的R波分離出來，并求得相應的VR值，進而繪制面波頻散曲線。面波勘探中主要利用的是瑞雷波, 其特性如下。因此,可以認為瑞雷波的穿透深度為1個波長。(5) 面波勘探與地層速度的關(guān)系，折射波法要求下伏層速度大于上覆層速度, 反射波要求各層介質(zhì)間存在波阻抗差異,而面波勘探不受上述物性條件制約,僅要求各層介質(zhì)間存在橫波速度差異,由于橫波速度主要與介質(zhì)密度或介質(zhì)的松散與密實程度有關(guān), 因此在地層劃分方面有較好的分辨能力, 較適合于軟巖及密實度差異較大的第四系地層地區(qū)的勘探。溫泉實習基地位于東經(jīng) 116 度 11 分 6 秒至 116 度 13 分 12 秒，北緯 27 度 59 分 12秒至 28 度 0 分 40 秒，距東華理工學院撫州校區(qū)大約四十公里。 圖 11溫泉實習基地交通位置圖該區(qū)地處南方典型丘陵地區(qū)，地形屬三類地形。因其上游的流域面積多為前震旦系的變質(zhì)巖，富水程度較差，且在設計區(qū)內(nèi)構(gòu)造復雜。該區(qū)農(nóng)作物以水稻為主，同時也有其他經(jīng)濟作物，如甘蔗、棉花、大豆、紅薯和蓮子等。區(qū)內(nèi)斷裂發(fā)育，有NE向斷層兩條(FF6)。在傳播過程中，介質(zhì)的質(zhì)點運動軌跡呈現(xiàn)一橢圓極化，長軸垂直于地面，旋轉(zhuǎn)方向為逆時針方向，傳播時以波前面約為一個高度為λR（R波長）的圓柱體向外擴散。其原理是，面波具有頻散的特性，其傳播的相速度隨頻率的改變而改變。瑞利面波技術(shù)成果，在地層分辨率方面的突出表現(xiàn)，激發(fā)進一步研究的動力。二十世紀90年代中期，北京市水電物探研究所劉云禎提出多道瞬態(tài)面波勘察與檢測系統(tǒng)，使瑞利面波技術(shù)的研究開創(chuàng)新局面，使該技術(shù)應用于巖土勘察與檢測走出一條新路。當錘子或落重在地表產(chǎn)生瞬態(tài)激振力時，就可以產(chǎn)生一個寬頻帶的R波，這些不同頻率的R波相互迭加，以脈沖信號的形式向外傳播。一般來說，當探測較淺部的地層介質(zhì)特性時，易采用小的△x值并用小錘作震源以產(chǎn)生較強的高頻信號，即可獲得較好的結(jié)果；當探測較深部的地層介質(zhì)特性時，易采用較大的△x值，并用重錘沖擊地面，以產(chǎn)生較低頻率的信號，使其能反映地下更深處的介質(zhì)信息，達到巖土工程勘察之目的。由多道檢波數(shù)據(jù)反演處理后可得一條頻散曲線，一般把它作為接收段中點的解釋結(jié)果。（見圖24）沿大壩的西南向布置大概長500米的測線，選用多道檢波器進行該工區(qū)的面波測量，從而找到F5和F6的構(gòu)造帶和淺層地表的地質(zhì)情況。對于巖土工程勘察，高頻端不宜低于4000Hz；3 儀器放大器各信道的幅度和相位應一致：各頻率點的幅度差在5%以內(nèi)，相位差不應大于所用采樣時間間隔的一半；4 儀器采樣時間間隔應滿足不同面波周期的時間分辨，保證在最小周期內(nèi)采樣4至8點；儀器采樣時間長度應滿足在距震源最遠通道采集完面波最大周期的需要； 采集系統(tǒng)的布置 使用SWS3進行面波測量，首先拉好測繩，按找道間距1m布置好2條大纜，儀器放在兩條大纜的中間連接處，并且連好每道的檢波器。連接方法見圖25： 圖25 采集系統(tǒng)布置圖 使用規(guī)范 本次工作依照以下技術(shù)規(guī)范進行： 1.《多道瞬態(tài)面波勘察技術(shù)規(guī)程》 2.《多道瞬態(tài)面波勘探標準》3. 《巖土工程勘察規(guī)范》（GB500212001）；4. 國家執(zhí)行標準《電力工程物探技術(shù)規(guī)定》（SDGJ 8188）實行 野外數(shù)據(jù)采集 多道瞬態(tài)瑞利面波勘探現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集與常規(guī)地震勘探使用的多道觀測系統(tǒng)相同[8]，這與穩(wěn)態(tài)法和早期只有兩道的采集系統(tǒng)相比更加方便快捷，并且可以在時間剖面上準確識別瑞利波所在的時間空間位置，合理設計觀測“窗口”。 （3）采集過程中最好不要進行濾波 濾波會損失瑞利波攜帶的有用信息，同時，瑞利波勘探中，希望濾波處理不改變數(shù)據(jù)的相位特性，但現(xiàn)有的濾波處理程序都會產(chǎn)生一定的相移，從而對瑞利波頻散曲線的計算產(chǎn)生不利影響。目前頻率域的處理多進行f－K域（頻率波數(shù)域）的變換，因為面波的各個模態(tài)，在時間和距離上往往是相互穿插疊合的。橫坐標為波數(shù)軸，沿橫坐標向右波數(shù)增多，也就是在空間上波長越短。 數(shù)據(jù)處理內(nèi)容面波數(shù)據(jù)資料預處理、生成面波頻散曲線、頻散曲線分層反演剪切波速度及確定層厚，利用面波頻散曲線生成速度映像彩色剖面，并在此基礎(chǔ)上繪制地質(zhì)剖面圖等。1. 面波頻散曲線的提取宜在f－K域中進行，頻散曲線應遵循收斂的原則。3. 反演過程宜遵循由淺及深逐層調(diào)試，使正、反演結(jié)果逼近，完成剪切波層速度和層厚的處理 面波數(shù)據(jù)處理流程 、反演層數(shù)和厚度、反演次數(shù)等參數(shù)從而得到反演結(jié)果。通過對這些數(shù)據(jù)進行處理得到速度映像彩色剖面圖、地質(zhì)剖面圖及成果圖。根據(jù)以往的地質(zhì)資料可以知道，主要為亞粘土和粘土，下面為速度較大的砂土和礫質(zhì)土。從而我們可以從成果圖上可以找出在測線2545m之間存在一個構(gòu)造帶，這些與以往的地質(zhì)資料都吻合，所以對于我們這次畢業(yè)實習的工作值得肯定。第一層應該是屬于風化層，厚度約為5m。一般來說，偏移距應根據(jù)試驗結(jié)果選取。另外和我一起在野外采集數(shù)據(jù)的同學們，他們和我一起克服困難，給我提供了很大的幫助，謝
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