工程物探中的面波勘探

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1、成都理工大学2005届论文工程物探中的面波勘探GDS表面波测试系统中的稳态面波—寻找软土41摘要在天然地震中瑞雷波是一种具有危害性较大的地震波，在人工地震勘探中面波也是一种干扰波。但在工程勘探中将面波视为有效波，并且在层状介质中，面波具有频散的特性，由此特性将面波用于工程勘探中。本次主要是勘察路基的承载力，由于前期的实验发现工区的刚度系数较小，广泛分布软土，所以引用GDS表面波测试系统(TheGDSContinuousSurfaceWaveSystem,简称GDS)用稳态面波法寻找软土。本文将从瑞雷面波理论以及GDS连续表面波测试系统着手，介绍它的在工程中的工作，即先

2、将野外采集到的信号转换成相位，在处理时调节相位差，然后利用处理软件，根据频散特性生成深度-剪切波速度曲线。并结合本次在武广线的实习过程探讨仪器使用情况、测线布置、施测、资料的处理及解释等问题。关键词:GDS连续表面波测试系统瑞雷波稳态面波相位相位差层速度道间距频散曲线剪切波速度波长刚度深度４１成都理工大学2005届论文工程物探中的面波勘探GDS表面波测试系统中的稳态面波—寻找软土41目录第1章序言1.1论文研究的目的和意义1.2研究与应用现状第2章：瑞雷面波的基本理论2.1：瑞雷波的传播特征2.1.1:物体的弹性与弹性波2.1.2瑞雷面波的形成和定义2.1.3弹性波波

3、动方程2.1.4均匀半空间介质瑞雷面波传播2.2层状介质中的瑞雷面波2.2.1固体-弹性半空间二层介质中的瑞雷面波2.2.2面波速度、厚度频散曲线的一般绘制方法第3章:稳态面波3.1:瑞雷波勘探原理3.2:野外工作方法及仪器配置3.2.1工作布置3.2.2：GDS连续表面系统简介及布置3.2.3野外工作3.3GDS连续表面波测试系统资料处理3.3.1系统内部自身在采集过程中对采集数据的初步处理４１成都理工大学2005届论文工程物探中的面波勘探GDS表面波测试系统中的稳态面波—寻找软土413.3.2室内利用随仪器配置的软件对采集的野外数据进行处理3.4GDS连续表面波测

4、试系统资料解释3.4.1解释原则3.4.2、解释结果第4章结论及建议4．1结论4.2建议致谢参考文献４１成都理工大学2005届论文工程物探中的面波勘探GDS表面波测试系统中的稳态面波—寻找软土41第1章序言1.1论文研究的目的和意义1.1.1论文研究的目的随着社会的大发展，交通枢纽压力越来越重，国家大力发展铁道建设铁道部决定第三次提速，将客运线和货运线分开。在铁道建设中路基至关重要，但路基的修建一般都在地形较为平坦，地下含有大量的软土影响路基的承载力所以工程中必须找出软土并解决软土对承载力的影响。在一般的工程勘探中大量引用钻探技术和静力触探技术，但是它们的经济昂贵以及

5、速度慢，所以本次在武广线引用瑞雷面波（GDS表面波测试系统）中的稳态面波法寻找软土。1.1.2瑞雷面波在工程方面研究意义近十几年来，面波勘探引起工程地质界广泛的兴趣。其原因在于工程地质中传统的原位测试法需要对场地钻孔，其成本较高，也很耗时；而面波勘探能较为快速、经济地对场地进行分层，并给出每层的剪切波速度；后者对于计算地基的模量，并进而计算地基承载力、评价地基加固效果、计算地基层动液化以及地震小区划等方面是必不可少的。另一方面，面波勘探也能应用于诸如机场跑道、高速公路质量的无损检测。1.2研究与应用现状1.2.1国外发展现状瑞雷面波从理论上被发现以后，人们首先从天然地

6、震的记录证实了面波的存在。二十世纪五十年代初，人们又发现了瑞雷面波在层状介质中具有频散特性，当时Haskell首先用矩阵方法计算了层状介质中瑞雷面波的频散曲线，这是后来人们利用瑞雷面波了解地层结构的基础。于是，人们最初主要根据频散特性广泛地利用天然地震记录的瑞雷面波来研究地球内部构造，如日本的吉田满、川崎一朗就曾利用瑞雷面波频散测定了西太平洋上地幔的密度结构。2000年，WolfgangFriedrich、StefanieHunzinger等人利用多模式波场，探讨是否可用Helmholtz方程来提高地震面波对大地结构解释的精度。二十世纪六十年代后，随着高速数字计算机广

7、泛地应用于地球物理学的各个领域，对瑞雷面波的研究也有很大的发展，其主要标志是出现了瑞雷面波频散曲线的快速计算。大量外国学者对层状介质中瑞雷面波频散函数的计算进行了研究，提出了各种方法，其中主要有Thomson-Haskell法、Schwab-Knopoff法、矩阵法、Abo-Zena法、RT矩阵法等。1979年，AnasAbo-Zena对传递矩阵法进行修改，很好地解决了高频精度丢失的问题。Harvey(1981)进一步对Abo-Zena４１成都理工大学2005届论文工程物探中的面波勘探GDS表面波测试系统中的稳态面波—寻找软土41算法进行了改进，明显