瞬态面波勘探在确定浅层构造破碎带方面的应用

周多　陈安霞　赵利军

[摘要]瞬态面波勘探是近年来发展起来的一种浅层地球物理勘探新方法，具有简便、经济、成果直观等优点，广泛应用于岩土工程勘察中，并取得了较好的应用效果。文章介绍了面波勘探的原理、野外施工方法，并结合实例，简述了瞬态面波勘探在确定浅层构造破碎带方便取得的地质效果。

[关键词]瞬态面波 频散曲线 构造破碎带 低波速层位

[中图分类号] P624 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-3-274-1

1引言

传统的地震勘探方法以激发、测量纵、横波为主，面波则属于干扰波。事实上，面波传播的运动学、动力学特征同样包含着地下介质弹性特性的丰富信息[1]。

瞬态面波勘探法是近年发展起来的浅层地震勘探新方法。由于常规地震勘探都需要采购炸药才能正常开展工作，而国家公安部门对其控制越来越严格，因此当勘探深度较浅，场地在人流量较大的地区时，面波勘探常采用锤击等作为替代震源，并在岩土工程勘察中发挥着越来越大的作用[2-3]。

2面波勘探原理

瑞雷波法勘探实质上是根据瑞雷面波传播的频散特性，利用人工震源激发产生多种频率成分的瑞雷面波，寻找出波速随频率的变化关系，从而最终确定出地表岩土的瑞雷波速度随场点坐标（x，z）的变化关系，以解决浅层工程地质和地基岩土等工程等问题的地震勘探方法[1]。

面波传播的速度与其扰动层的岩石物性有关。 在对面波测试所采集的数据处理过程中，发现某一均匀介质中在某一深度出现波速较低的层位时，便可以判断出构造破碎带的深度和规模。外业数据采集采用单点方式进行，将同一剖面多点数据处理结果绘制成剖面波速曲线，从而了解剖面的地层结构，达到解决地质问题的目的。

3工程应用实例

3.1野外工作方法

瞬态面波勘探数据采集采用单点方式进行。外业工作时（图1），以测试点为中心，将12道检波器按检波距的大小呈直线对称布置于测试点两侧，使检波器与地面紧密接触。在检波器排列方向的延长线上按炮检距的大小布置激发点，激发点位置放置直径20cm的厚钢板，使之与地面接触良好，用重锤敲击钢板，产生地震波，将12道检波器接收的地震波信号保存到主机内，测试完毕。仪器采样通道12道，道间距2m；炮检距5m和10m；采样间隔0.5ms；采样点数1024点。

3.2数据资料整理

根据各测试点外业所采集的面波波形记录，利用《面波处理系统V6.12》软件通过X-T时距域原始数据页面进行原始波形处理提取面波波形；通过F-K频率波数域提取页面显示出的频率波数谱图形上提取波形的幅度峰、读取相速度；然后在Z-V深度速度域反演页面设定反演模型、通过自动和手动拟合的交互使用拟合出各波速层的波速值（图2）。

3.3成果分析

依据《建筑抗震设计规范》（GB50011—2010）之规定，本次面波测试将波速≤800m/s的层位岩石定为强风化或中风化构造破碎带；波速>800m/s的层位岩石定为中风化或微风化岩石。根据RL1～RL37点的拟合成果，统计出了场地内37个面波测试点位的低波速（≤800m/s）层位，即强风化或中风化构造破碎带15处，结果见表1。

为了检验面波测试的可信程度，地质工程人员选择了RL4、RL9、RL13、RL21、RL24和RL27号面波测试点进行了钻探验证。验证结果表明：面波测试拟合的速度分层与实际地层基本吻合，其分层误差一般在1-2m之间，面波测试确定的构造破碎带位置基本准确，工作方法是有效的。

4结束语

从以上实例可以看出，瞬态面波勘探具有操作简便、成本低、分辨率高、成果直观、适用场地小等特点，它在浅层构造破碎带的确定方面有着明显的优势，可以解决常规地震方法在浅层信噪比低，地震信息空白的问题；由于面波速度接近于横波速度，测试精度高。因此，瞬态面波勘探法具有广阔的应用前景。

参考文献

[1]杨成林.瑞雷波勘探[M]. 北京：地质出版社，1993.

[2]杜正涛，刘丽敏，程道伟. 瑞雷面波勘探技术在第四系分层方面的应用.1999，23（4）：277-278.

[3]曹乐辉，左国青，陈程等. 瞬态面波勘探在建筑地基勘察中的应用. 2012，9（2）：184-188.