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1、建材与装饰2008年03月勘察、测绘与测试技术地质勘测中的综合物探技术应用分析王华政（佛山市顺德区勘测有限公司）摘要:介绍了面波和折射波探测技术各自的优缺点,提出了采用面波和折射波进行工程地质勘察的综合物探技术。从信号数据采集、信号分析处理及成果资料解释等方面详细介绍了综合物探技术的基本原理和使用方法。工程应用表明,综合物探测试结果与钻孔资料具有很好的一致性,不失为一种快速有效的工程勘察手段。关键词:折射波；综合物探；工程勘察在公路工程勘察中,经常需要准确地查明第四系覆盖层厚由于单一物探方法受自身特点的限制,存在资料解释精度不度及基岩埋深(或土石
2、界面)。特别是近年来,由于交通建设投资高,因此提出了采用面波和折射波进行综合探测,从而大大提高加大,公路建设工期大大缩短,采用一般的钻探方法很难保证工了物探成果解释精度。期。某高速公路A合同段桥隧较多,地形及地质条件复杂,如采用常规勘察手段(钻孔、槽探、钎探及坑探等)工作量较大,且难以2信号数据采集满足业主及设计人员要求,为此采用了广东水电物探研究所生产的SWS-2型多功能勘察与检测仪,在少量的钻探工作量配合的前提下,1个月内,对部分桥隧区进行了勘察,保质保量地完成了勘探任务,并节省资金100多万元。1综合物探基本原理2.1测线布置地层表面激发产
3、生的振动信号在地层中传播会产生面波采用综合物探技术主要是为了能够准确地探测出表层土层和体波信号,面波信号分为Rayleigh波和Love波,体波信号分为的厚度,现场测线布置必须保证面波测点和折射波测点对应一横波(S波)和纵波(P波)。面波信号在分层介质中传播会发生频致,便于信号数据的综合利用。基于以上考虑,其现场测点及激发散现象,而体波信号在特定的地层条件下会发生明显的反射或点布置如图1所示。折射现象。2.2参数设计研究表明,面波在均匀介质中传播不会发生频散,而在非均测试参数的设计是为了保证现场采集到的信号数据能够真匀介质中传播会发生频散。面波在
4、多层介质条件下的频散特性实准确地反映土石地层的物理力学性质,现场数据采集时尽量避具有如下规律:免噪声信号的干扰。现场测试参数的设计原则如下:（1）(VR-f)曲线变化规律和层速度的关系:当频率发生变化（1）采集道数选择时,面波速度VR会随勘探深度的变化而逐渐趋近该深度地层要求测震仪具有多通道接受端口,一般为12通道和24通的层速度。道。由于上覆土层厚度有可能较小,因此应在场形条件允许的情（2）(VR-f)曲线变化规律与层厚度的关系:当厚度发生变化况下尽可能采用24道信号数据采集,以保证足够的空间分辨率。时,由频散曲线可知,相应拐点位置明显向低频方
5、向移动。即拐（2）检波器选择点的位置与层厚度存在着密切的关系。根据现场踏勘及地质调查,预估土层的厚度,确定探测深度,地震信号在分层地层中传播,当上覆层波速小于下伏层波选用检波器的频率可利用下述公式进行估算:速时,地震信号传播会发生明显的折射现象;当上覆层的波阻抗f=VR/H（1）小于下伏层的波阻抗时,地震信号传播会有反射波产生。折射波式中f——检波器的频率;又可分为2种:初至折射波和对比折射波。初至折射波只追踪初VR——地层面波速度;至区的某个界面的折射波,因此易于辨认,识别的准确度较高。H——探测深度。对比折射波不仅在初至区而且在续至区追踪折射
6、波,就像反射用于面波检测的检波器一般有2种型号:4Hz和10Hz检波法应用相位对比追踪波一样,虽然初至折射波复杂,但能同时追器,按照上式估算出频率f后,再选择固有频率比较接近的检波踪多个折射界面的折射波。折射波法一般对薄层的探测能力很器。差,同时如果存在地质速度逆转层时也不适用。运用物探手段进（3）激震方式选择行某高速公路工程地质勘察,主要目的是探测桥隧区的土层厚激震方式也即激发震源,采集工作中使用锤击、落重或炸药度及基岩埋深。勘察区域表层多为土层覆盖,局部有基岩出露,的激发作为震源。3种激震方式的最大勘探深度分别为:锤击震出露基岩存在局部风化现
7、象。因此上覆层波速小于下伏层波速,源的勘探深度可以达到20～30m;落重震源的勘探深度可以达到但上覆层波阻抗却不一定小于下伏层波阻抗,故满足折射波的30～50m;炸药震源的勘探深度可以达到50～150m。激震点土质松产生条件而不一定满足反射波的产生条件。软程度影响震源所能激发的频率,土质松软激发出的频率偏低,·175·勘察、测绘与测试技术建材与装饰2008年03月土质坚硬激发出的频率偏高。同时,激发频率与垫板尺寸有关,垫板尺寸越大,所能激发出的频率越大。（4）偏移距选择在探测土石分界时,为了避免产生近域效应,偏移距为排列长度L的1/8至1/2,其
8、中排列长度L为整个排列检波器布置的长度,即L=(n-1)×dx,n为采集道数,dx为道间距。如果土层很薄时,则偏移距可以选取排列长度的L
