瞬态面波技术在水利水电勘测中的应用

来源 :中国地质大学 中国地质大学(武汉) | 被引量 : 0次 | 上传用户:xuerscc
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
瞬态面波技术是近年来发展起来的一种新的工程物探方法,在水利水电、公路、铁路、煤田和工业与民用建筑等领域有着广泛的应用,它的解决问题的能力和应用效果是传统物探方法不可替代或比拟的。与传统的物探方法相比,瞬态面波技术有着明显的优势,如成本低、工效高;源检距小,几乎不受场地的限制;能量大,易于激发和观测;VR较低,分辨率高;利用VR可求出横波速度,进而换算出剪切模量、标贯值、地基承载力等岩土工程参数。尽管如此,瞬态面波技术在震源、检波器、处理和反演解释等方面尚需进一步探讨和完善。为此,本文重点研究了锤击、重锤和炸药震源的频率特性和能量特征;深入探讨了多道瞬态面波技术的偏移距和道间距理论要求,强调依据现场试验选取合理观测系统的重要性;详细阐明了目前瞬态面波处理软件包之外的几种简单易行的处理方法的必要性和重要性。 数据采集是瞬态面波技术在工程勘测中成功应用的前提和基础,它涉及到硬件设备(主要包括仪器、检波器和震源)和观测系统的选择两个方面。目前在我国水利水电行业中用于瞬态面波技术的仪器主要有SWS系列仪器、ES2401、ES2404、R24和S12等常规地震仪;所用检波器的中心频率多为10Hz或4Hz,因为宽频带的检波器是得到良好面波记录的基本要件,一般要求在预期的频段具备平稳的幅度和相位特性;震源一般有锤击、重锤(也叫落重)和炸药三种方式,它们所激发面波的频率特性取决于激发脉冲的能量和激发地点地层的刚度,一般来说,激发能量越大或围岩越软,产生的面波越富含低频成份,因此,重锤是瞬态面波的理想震源,而且增加锤重和落距,有利于得到更丰富低频成份的面波信号。另一方面,必要的试验工作是选择恰当的瞬态面波观测系统的基础,瞬态面波的面波“最佳窗口”应遵循以下几个原则:(1)排列必须设计在面波区域内,且要有足够的记录长度;(2)尽可能地采集到单一的波型,即尽量避免直达波的后续波或反射波、折射波干扰面波;(3)采集到的波形不能()真;(4)由于目前主要是利用基本振型的面波来评价岩土工程地质的物性和构造问题,所以在选择观测系统时还应避免高阶振型面波的干扰。目前,瞬态面波技术一般有共检波器中点几何图形观测系统和检波器纵向排列观测系统两种,其中后者是水利水电勘测中常用的瞬态面波观测系统。合理的道间距和偏移距主要是根据现场试验以及现场的地层情况和探测目来选择,一般来说,道间距Δx和两信号的相位差Δφ应分别满足:λR/3<Δx<λR,2π/3<Δφ<2π;而偏移距的选择则要考虑不同深度地层信息的详细程度和可靠程度,如果要想获得浅部地层的较为详细信息,应该在有效避开直达波、高阶波等干扰波的前提下,偏移距应尽可能地小一些;反之,偏移距则应尽可能地大一些。 瞬态面波资料的处理和解释包括瞬态面波的识别、分离和提取、瞬态面波速度的计算和确定以及“之”字曲线的反演和解释等等,其核心问题是面波速度的计算和“之”曲线的确定,这就需要合理的、恰当的处理手段和方法,在实际工作中最常用的处理方法主要有切除、频率滤波、能量衰减(增益控制)、F-K滤波和τ-P变换等,但由于层状介质中面波的频散特性决定了其频散方程的非线性,在τ-P域内面波并不能收敛成P轴上的一个“点”,而是分散在反射波椭圆之外(P>PR)区域中的一些零散点,所以在实际工作中τ-P变换只是偶尔作尝试性应用。实践表明,借助于切除、频率滤波、能量衰减、F-K滤波等手段来处理和利用空间自相关法(SPACE法,也叫互谱法)、频率—波数法(F-K法)、时频分析法等方法来求取面波相速度和频散曲线就能取得较好的效果。 在水利水电勘测中,利用瞬态面波技术进行第四系分层和探测软弱地质体或异常体最为广泛,效果也较好,也是其它物探方法难以实现和替代的;利用瞬态面波技术进行工程检测主要是由于面波速度VR与剪切波速度Vs比较接近,且有明确的换算关系,并由此可以得出其它相关的岩土力学参数,实际应用成果表明,利用瞬态面波技术来测定Vs、VP、γ、e、E、G等岩土力学参数和检查工程质量具有效率高、成本低和成果可靠的特点,已为广大的工程技术人员所接受。
其他文献
本文选取南大西洋中脊15°S(SMAR15°S)热液区为研究对象,对采集到的基底岩石、多金属硫化物样品进行详细的岩相学、矿相学、地球化学和矿物学研究,探讨热液区多金属硫化物的
每个时代都有每个时代的特点,进入新时代以来,我国在各个方面都在不断的进行突破性进步.科学技术的不断提高,也让国家和人民对各个方面的发展有了更多的期待.伴随着科学技术
列廷冈铁多金属矿床位于西藏林周盆地西北缘,隶属堆龙德庆县德庆乡管辖,大地构造位置位于冈底斯弧背断隆带,是林周盆地Fe-Mo-Cu-Pb-Zn矿集区内近年来新发现的矽卡岩型铁多金
小学英语教学中自然拼读教学法是一种重要的教学方法,能够规避错误读音,加强学生对单词的掌握能力,提升学生的学习效率.所以应加强自然拼读法在小学英语课堂实践中的应用,以
数学家庭作业是数学教学过程中不可忽视的重要环节.通过家庭作业,学生可以及时巩固当天所学的教学内容.通过批改学生的作业,教师可以及时了解学生的学习情况.有效地布置家庭
本文以塔里木盆地塔中北坡地区奥陶系鹰山组碳酸盐岩为研究对象,以岩心观察和薄片鉴定为基础,结合扫描电镜、能谱分析、阴极发光、电子探针、包裹体测温、荧光分析、碳氧同位
模块化设计的目的是将产品进行模块划分后,以尽可能少种类和数量的模块组成尽可能多种类、需求的产品,即以最小的成本满足市场的各种不同需求。随着个性化和大规模定制的兴起,模
本文在对比分析实验室和现场核磁共振测量资料的基础上,总结了稠油在核磁共振测井上的响应特征;提出了测前设计方案,为稠油储层测井资料采集模式的选择提供理论依据.本文提出
地层剥蚀量恢复是盆地分析中一个重要的基础研究工作。地层剥蚀对沉积盆地中油气的生成、运移和聚集等产生重要的影响,从而改变原来沉积盆地的充填,进而限制对盆地构造演化史、
西南山区输电线塔塔位所处地形陡峻,地质构造复杂,场地地基多为碎石土及破碎(或极破碎)基岩。除了承受竖向荷载,输电线塔桩基础还会受到土压力、风荷载、地震作用、电线断线