地震映象与瑞雷面波综合物探方法坝体质量检测上的应用

崔 毅

(陕西省水利电力勘测设计研究院勘察分院，陕西咸阳 712000)

地震映象与瞬态瑞雷面波勘探方法是近年来新兴的两种地震勘探方法，在工程领域的应用获得很大的进展，并取得不少研究成果。但两者均存在着局限性，地震映象勘探对地层结构整体形态反映明显、直观，但在定量分析上存在着局限性;瞬态面波勘探在划分地层层位、获取相应地层深度、面波速度等地层参数上准确性较高，但其只反映勘探点处局部概念，而不能反映地层结构整体形态。若将两者综合应用，各取所长，将会取得很好的效果。本文以宝鸡峡泔河水库坝体检测为例，介绍了两种方法的综合应用，且取得了良好的效果，值得在今后工程中进一步推广和应用。

1 测区地质概况

该工程位于关中盆地西北部的黄土塬区，地形较平坦，坝址区岸边卸荷裂隙发育，岩性主要为第四系中、上更新统Q2eol+pl(风洪积黄土状壤土、古土壤)、Q3eol(风积黄土、古土壤)、Q3al+pl(冲洪积壤土、砂壤土、粘土)、Q4al+pl(冲洪积壤土)、Qs(人工堆积)等。坝型为均质土坝，坝顶高程554.28 m，坝高51 m。

2 地震映象与瞬态面波勘探工作技术方法

2.1 工作原理

地震映象勘探:其属地震反射波法勘探的一种，是根据地震波在传播过程中遇到存在波阻抗界面时，入射到界面的地震波会发生反射，对于同一波阻抗界面反射波同相轴呈连续型形态直观地反映各地层结构形态等。

瞬态面波勘探:是根据瞬态面波在非均匀介质中传播产生频散现象，其频散特性与波场分布空间介质的物质成分、结构、密度、孔隙度等因素有关。且瞬态面波的穿透深度约为一个波长，故在地表测得的瞬态面波速度被认为反映小于一个波长的某一深度内介质的平均弹性性质。不同的频率有不同的波长，瞬态面波速度的变化反映了不同深度内的平均介质的改变，因而根据其频散曲线计算出其影响深度，从而可划分个地层界限并求出相应的地层参数等。

2.2 工作方法

采用北京水电物探研究所研制生产的SWS-1G型多功能面波仪。具体工作方法如下:

地震映象勘探:道数:1道;60 HZ检波器接收;偏移距:30 m;点距:1.0 m;18b大锤单边锤击激发。在坝顶沿坝轴线布置测线。

瞬态面波勘探:道数:12道;40 HZ检波器接收;偏移距:10 m;道间距:2.0 m;18b大锤双边锤击激发。

2.3 仪器技术参数选择

采样率:0.5 ms;采样点数:1024点;纪录长度500 ms;滤波档:全通。

3 资料的处理解释与成果分析

对采集的地震映象、面波数据进行整理，并采用SWS-1G型多功能面波仪提供的相应处理软件进行数据处理及分析解释得出勘探成果。

从图1可看出，在①线(000-738 m段)以上无明显的反射波同相轴，说明其上部无明显底层结构但①线所通过的反射波同相轴连续性较好，说明此处存在一地层界面，经分析判断其为宝鸡峡引水渠渠基;在②线(中部所通过的反射波同相轴连续性较好，而两侧连续性差，呈错断现象，结合实际情况及有关资料推断分析其恰好反映出了坝体与原河道的接触面，在110～200 m、200～308 m段同相轴出现下凹连续形态，且连续性好，经查证分析其为原河道两深槽;在③线(000～061 m段)同相轴连续性较好，但其向左又呈下凹趋势，说明此处存在一地层结构，结合有关地质资料分析知其为一古河道深槽;在④线(515～560 m段)所通过的反射波同相轴连续形态出现下凹，且有间断、交错现象，说明此处存在异常地层结构，宽约45.0 m;在560～738 m段渠基下部无明显的地层结构。

这说明采用地震映象勘探，其剖面图中地层结构反映明显、直观，且是连续性的反应测段内地层结构情况，而不是间断性的。但其无法提供具体的地层参数(各地层厚度、面波速度等)，这就需要将面波勘探结合起来。

对面波勘探所得各测点的数据进行处理计算其频散曲线，并进行多次拟合得出不同地层厚度、面波速度等参数。将其对应于地震映象时间剖面中相应层位，进行时深转换以确定测段内连续的地层厚度及层底界线等，并绘制其剖面图。在剖面上不(宝鸡峡引水渠渠基)厚度 4.6～10.0 m，面波速度为 160 ～250 m/s，地震映象剖面图中连续性较好，说明碾压密实度基本较好;在000～061段(10.0 m一下)为左坝肩，其中部为第四系冲洪积堆积的粘土、砂壤土、壤土，面波速度为250～360 m/s，说明土体密实度较好，但结合地质资料其水平渗透大于垂直渗透，且低于库水位(536 m)，往往沿层面产生渗漏;在061～515 m为坝体，底部高程 493.28 m，在110～200 m、200-308 m 段原河道两深槽底部高程依次为496.9 m、493.28 m。坝体面波速度为210～350 m/s，地震映象图中同相轴连续性好，说明坝体碾压较密实;右坝肩(515～738 m段)在515～560 m段地层结构异常区，深度 10.0～34.0 m(底部高程 520 m)，宽45 m，面波速度相对正常地层岩土同深度处偏低，地震映象剖面图中同相轴反映出间断、交错现象，且此处低于库水位(536 m)，说明此处与周边结合较差、密实度低，有产生渗漏的可能性。除此外其他部位地震映象图中同相轴连续性较好，无明显异常地层结构，面波速度为250～500 m/s，说明岩土较密实。剖面下部为第四系中更新统风洪积堆积黄土状壤土，面波速度300～500 m/s，说明岩土密实度好。

4 结语

通过采用地震映象、面波勘探方法在工程中的实践，认为综合方法的应用，形象、直观、有效地对坝体进行了质量检测，且方法简便、精度高，提高了工作效率和成果质量。

此法于传统地震反射波勘探相比，在理论上讲后者亦具前者功能，但后者资料解释复杂、繁琐、不直观，成果精度不高。