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（山东正元建设工程有限责任公司 山东 泰安 271000）
【摘 要】瑞利波法勘探是近年发展起来的一种新的浅层地球物理勘探方法，具有简便、快速、经济、分辨率高、成果直观、可适用于狭小场地等优点，已较为广泛的应用到岩土工程勘察领域。在大面积、厚度较大的碎石、卵石、漂石等粗颗粒土层地区进行岩土工程勘察工作，钻探难度较大，如采用瑞利波法勘探，配合钻探工作，则显示其巨大的优越性，能够有效的提高勘察效率及勘察精度，并可明显的降低勘察成本。本文介绍了瑞利波法勘探技术的发展概况、探测原理、主要特点及其野外测试方法，对其应用范围及存在的问题作了说明，并结合工程实例介绍了瑞利波法在工程勘察中的应用效果，对类似地质条件的勘察工程具有一定的指导意义。
【关键词】地球物理勘探；瞬态多道面波法；瑞利波；钻探；岩土工程勘察
Application of Rayleigh wave method druing investigation of rock soil engineering
Zhang Zheng-dong
(Shandong Zhengyuan construction engineering limited company Tai-an Shandong 271000)
【Abstract】Rayleigh wave method's investigating to explore is a kind of lately shallow layer the Earth physics that the recent years development gets up to investigate to explore a method and have simple, fast, economy, resolution , the result keep a view, applicably at the narrow and small place etc. advantage, have already a little bit extensively applied to rock soil the engineering investigate realm. Thick grain soil in the big area, the thickness bigger crushed stones, egg stone, Piao stone etc. layer region carry on rock soil the engineering investigate a work and drill to explore a difficulty bigger, if adopt Rayleigh wave the method investigate to explore and match with to drill to explore a work and then show its huge superiority, can effectively of the exaltation investigate an efficiency and investigate accuracy, and can obviously lower to investigate cost.
The article introduced Rayleigh wave the method investigate to explore technical development general situation and probe into principle, main characteristics and its open country test method, as to it's the problem of application and existence made to explain, and combined the engineering solid example to introduce Rayleigh wave the method is in the engineering investigate of apply effect, have certain instruction meaning towards being similar to engineering of the investigating of geology condition.
【Key words】Earth physics exploration; Sudden surface wave method; Rayleigh wave; Drill to explore; Rock soil engineering investigation
1. 前言
在岩土工程勘察工作中经常遇到碎石、卵石、漂石等粗颗粒土地层，此类地层的钻探难度较大，如勘探孔均采用常规钻探方法，不仅勘察成本较大，且效率低下，很难适应建设工程对勘察工作的要求。近年来发展起来的瞬态多道瑞利面波法，是一种新的浅层地球物理勘探方法，因其具有简便、快速、经济、分辨率高、成果直观、可适用于狭小场地等优点，已在岩土工程勘察其它方面也获得了较为广泛的应用，是解决碎石、卵石、漂石等粗颗粒土地层钻探难度较大问题的有效途径，现已列入现行国家标准《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）。
2. 瞬态瑞利面波法的特点和应用范围
面波勘探，也称弹性波频率测深，是国内外近几年发展起来的一种新的浅层地震勘探方法。面波分为瑞利波（R波）和拉夫波（L波），而R波在振动波组中能量最强、振幅最大、频率最低，容易识别也易于测量，所以面波勘探一般是指瑞利面波勘探。而瑞利面波法又以振源激震方式不同，分为稳态瑞利面波法和瞬态瑞利面波法，其测试原理相同，只是产生面波的震源不同，由于稳态瑞利面波法设备笨重、采集和处理技术也存在一定的局限性，因此主要应用瞬态瑞利面波法。
现行《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）规定瞬态瑞利面波法地球物理勘探主要应用于以下几个方面：（1）测定基岩埋深，划分松散沉积测序和基岩风化带；（2）探测隐伏断层、破碎带；（3）探测地下洞穴；（4）探测地下隐埋物体；（5）探测地下管线。
同时，《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）规定在应用瞬态瑞利面波法进行地球物理勘探时，应具备以下条件：（1）被探测对象与周围介质有明显的物理性质差异；（2）被探测对象具有一定的埋藏深度和规模，且地球物理异常有足够的强度；（3）能抑制干扰，区分有用信号和干扰信号；（4）在有代表性地段进行方法的有效性试验。
3. 瞬态瑞利面波法的勘探原理
面波是一种特殊的地震波，它与地震勘探中常用的纵波（P波）和横波（S波）不同，它是一种地滚波。弹性波理论分析表明，在层状介质中，拉夫波是由SH波与P波干涉而形成，而瑞利波是由SV波与P波干涉而形成，且R波的能量主要集中在介质自由表面附近，其能量的衰减与r-1/2成正比，因此比体波（P、S波∝r-1）的衰减要慢得多。在传播过程中，介质的质点运动轨迹呈现一椭圆极化，长轴垂直于地面，旋转方向为逆时针方向，传播时以波前面约为一个高度为λR（R波长）的圆柱体向外扩散。
在各向均匀半无限空间弹性介质表面上，当一个圆形基础上下运动时，由它产生的弹性波入射能量P波占7%、S波占26%、R波占67%，亦就是说R波的能量占全部激振能量的2/3，因此利用R波作为勘探方法，其信噪比会大大提高。
综合分析表明R波具有如下特点：（1）在地震波形记录中振幅和波组周期最大，频率最小，能量最强；（2）在不均匀介质中R波相速度（VR）具有频散特性，此点是面波勘探的理论基础；（3）由P波初至到R波初至之间的1/3处为S波组初至，且VR与VS具有很好的相关性，其相关式为：VR=VS•（0.87+1.12μ）/（1+μ）；式中：μ为泊松比；此关系奠定了R波在测定岩土体物理力学参数中的应用；（4）R波在多道接受中具有很好的直线性，即一致的波震同相轴；（5）质点运动轨迹为逆转椭圆，且在垂直平面内运动；（6）R波是沿地表传播的，且其能量主要集中在距地表一个波长（λR）尺度范围内。依据上述特性，通过测定不同频率的面波速度VR，即可了解地下地质构造的有关性质并计算相应地层的动力学特征参数，达到岩土工程勘察之目的。
4. 瞬态瑞利面波法野外工作方法
现场正式采集之前应在有代表性地段进行有效性试验工作，试验工作内容主要包括：仪器通道和检波器的频响与幅度一致性检查；根据基阶面波发育的强势段确定偏移距离、排列长度和采集记录长度等采集参数；根据勘探深度和分辨薄层的需要确定最佳激振方式。勘探深度与震源的激振频率有关，频率越低勘察深度越大，在一般条件下勘察深度0.00～15.00m选择大锤激振，0.00～30.00m选择落重激振，0.00～50.00m及以上选择炸药激振，在无法使用炸药的场地也可以通过提高落锤高度的办法加大勘察深度。
应用瞬态法进行现场测试时一般采用多道检波器接收，以利于面波的对比和分析。当锤子或落重在地表产生一瞬态激振力时，就可以产生一个宽频带的R波，这些不同频率的R波相互迭加，以脉冲信号的形式向外传播。当多道低频检波器接收到脉冲形振动信号后，经数据采集，频谱分析后，把各个频率的R波分离出来，并求得相应的VR值，进而绘制面波频散曲线。当选取两道检波数据进行反演处理时，应使两检波器接收到的信号具有足够的相位差，其间距△x应满足（λR/3）～λR，即在一个波长内采样点数要小于在间距△x内的采样点数的3倍，而大于在间距△x内的采样点数的1倍，该采集滤波原则对于不同的勘探深度及仪器分辨率和场地地层特性可作适当调整。
当采用多道检波数据进行反演处理时，虽然不受道间距公式的约束，但野外数据采集时也应考虑勘探深度和场地条件的影响。一般来说，当探测较浅部的地层介质特性时，易采用小的△x值并用小锤作震源以产生较强的高频信号，即可获得较好的结果；当探测较深部的地层介质特性时，易采用较大的△x值，并用重锤冲击地面，以产生较低频率的信号，使其能反映地下更深处的介质信息，达到岩土工程勘察之目的。
震源点的偏移距从理论上讲越大越好，且易采用两端对称激发，有利于R波的对比、分辨和识别，但偏移距增大就要求震源能量加大和仪器性能的改善。一般来说，偏移距应根据试验结果选取。就目前的仪器设备条件和反演技术水平，选用偏移距20～40m即可获得较好的测试结果。由多道检波数据反演处理后可得一条频散曲线，一般把它作为接收段中点的解释结果。实际上该曲线所反映的地层特性为接收段内地层性质的平均结果，故当探测场地地下介质水平方向变化较大时，只要能满足勘探深度的要求，尽量使反演所用的接收段减小，以使解释结果更具客观实际。
5. 工程应用
5.1 工程概况。
莱芜钢铁集团（重组后又名齐鲁钢铁）投资近百亿元兴建的银山型钢建设项目位于山东省莱芜市钢城区石家岭村以东，占地面积达9km2。
建设场地地层岩性由上至下依次为：①素填土，可分为粘性素填土、碎石素填土主要由粘性土和少量建筑垃圾组成；碎石素填土，主要由开山形成的石灰岩质碎石、块石组成，一般上部含少量钢渣，下部经强夯处理。厚度一般在5.00～15.00m之间，最大厚度约30.00m；②残积粘土，坚硬状，厚度在3.00～5.00m之间；③00～10.00m；④下伏基岩为风化页岩，可分为全风化、强风化、中风化、微风化岩。
5.2 使用仪器及工作方法。
为对场地进行地层划分，采用瞬态瑞雷面波进行勘探，该工程使用的仪器为北京产SWS－1G型（24道地震）面波仪，西安地质仪器厂生产的4Hz检波器。室内数据处理使用CSP5.0、RWS和FKSWSA地震和瑞利波等处理软件。震源为24磅大锤，4Hz检波器12道接收，道间距1米，正（南、西）向激发最小偏移距5、4、3、2米，反（北、东）向激发最小偏移距-16、-15、-14、-13米，采样间隔0.25ms。正反激发主要考虑到地下回填土的不均匀，各向异性，结果取平均值。其流程为：输入面波记录文件→显示和检查实测曲线数据→圈定面波数据窗口→在F-K域搜索确定基阶面波频谱峰脊并拾取频散数据→按搜索确定的基阶面波频谱峰脊圈定出基阶面波频谱范围→生成面波频散曲线→地质分层（人工或自动）→绘制反演拟合曲线→打印输出结果。
5.3 资料分析推断。
R波在非均匀介质中传播具有频散特性，所以不同频率（波长）的R波具有不同的传播速度。模型试验和实测结果表明，当探测的岩土层介质较为均一时，R波的相速度随深度的加大而按线性增加，只有出现不同介质的分界面时，频散曲线会出现一个所谓“Z”字型变化，该变化特征是由于地表接收到的波从上一层漏能型波转入下一层漏能型面波，且此转折点与两介质间的界面埋深有密切的关系，由此可依据实测频散曲线的“Z”字型变化点来划分地岩性变化的分界面。
上图为实测面波反演解释结果，其中附图右侧为随深度变化的面波频散曲线，左侧为钻探揭露的地层柱状图，其层位的划分具有良好的一致性，根据回填土的性质不同可分为粘性素填土、碎石素填土、压实碎石素填土及第四系残积粘土，下覆风化岩为全风化、强风化、中风化及微风化页岩。同时由图还可以得出：表层素填土瑞利波速度150～250m/s，碎石素填土瑞利波速度为250～300m/s，压实碎石素填土瑞利波速度300～500m/s，残积粘土的瑞利波速度则为300～400m/s，下覆风化岩全风化、强风化、中风化极及微风化说明瑞利波（剪切波）速度随风化程度的减弱而升高。
6. 应用瞬态瑞利面波法应注意的问题
虽然面波探测技术在工程中的应用已很广泛，但实际工作中应注意以下问题：
(1)关于实测面波频散曲线的“Z”字型现象，从理论模型的解析中还不能精确地解释此现象。因为理论的频散曲线，在介质分界面处只出现折点，对此还需深入研究和数值模拟计算；
(2)对于面波勘探深度的确定，目前国内外大多采用半波长作为R波的勘探深度，此关系是一经验公式，但在实际工作中，应根据场地地质条件、探测对象以及孔旁测试对比结果等作适当调整；
(3)测试深度相对较浅，一般情况下可靠的测量深度为20～30m，最深不过50～60m。当测试深度加大时，震源信号就必须具有足够的低频信号，目前尚难满足此要求。由于低频时的R波值很少，使得下部频散曲线的点相对稀少，所以对解释精度影响较大。
(4)根据不同的勘测目的和要求，对产生R波的震源需作必要的改进和研究，以适应勘察的需要。如用锤子作震源时其低频值为10～20Hz左右，而用砂袋作震源时低频值为3～10Hz左右。
(5)应用瞬态瑞雷面波法进行岩土工程勘察工作，非地球物理勘探专业的岩土工程师应与地球物理勘探的专业工程师密切配合，共同制定方案，分析判释成果。地球物理勘探方法具体方案的制定与实施，应执行现行地球物理勘探规程的有关规定。
(6)在进行瞬态瑞利面波法物理勘探成果判释时，应考虑其多解性，区分有用信息与干扰信号，必要时应采用多种方法探测，进行综合判释，并应有已知物探参数或一定数量的钻孔验证。
7. 结论
面波勘探作为一种新的浅层地球物理勘探方法，具有简便、快速、经济、分辨率高、适用场地小、应用范围广等优点。在碎石、卵石、漂石等粗颗粒土地层地区进行岩土工程勘察的工程实践表明，采用瞬态瑞利面波法，配合钻探工作，可显示其巨大的优越性，能够有效的提高勘察效率及勘察精度，并可明显的降低勘察成本。但对面波勘探理论的研究以及实际应用等有待进一步的深入和开拓，使之在生产实践中不断总结、完善和提高。
参考文献
［1］ 杨成林等 《瑞利波勘探》北京：地质出版社 1993年
［2］ 胡钧等 《岩土工程瑞利波勘探新进展》《上海地质》1996年 No.2
［3］ 刘康和 《面波探测技术综述》《电力勘测》1997年 No.2
［4］ 《多道瞬态面波勘察技术规程》
【摘 要】瑞利波法勘探是近年发展起来的一种新的浅层地球物理勘探方法，具有简便、快速、经济、分辨率高、成果直观、可适用于狭小场地等优点，已较为广泛的应用到岩土工程勘察领域。在大面积、厚度较大的碎石、卵石、漂石等粗颗粒土层地区进行岩土工程勘察工作，钻探难度较大，如采用瑞利波法勘探，配合钻探工作，则显示其巨大的优越性，能够有效的提高勘察效率及勘察精度，并可明显的降低勘察成本。本文介绍了瑞利波法勘探技术的发展概况、探测原理、主要特点及其野外测试方法，对其应用范围及存在的问题作了说明，并结合工程实例介绍了瑞利波法在工程勘察中的应用效果，对类似地质条件的勘察工程具有一定的指导意义。
【关键词】地球物理勘探；瞬态多道面波法；瑞利波；钻探；岩土工程勘察
Application of Rayleigh wave method druing investigation of rock soil engineering
Zhang Zheng-dong
(Shandong Zhengyuan construction engineering limited company Tai-an Shandong 271000)
【Abstract】Rayleigh wave method's investigating to explore is a kind of lately shallow layer the Earth physics that the recent years development gets up to investigate to explore a method and have simple, fast, economy, resolution , the result keep a view, applicably at the narrow and small place etc. advantage, have already a little bit extensively applied to rock soil the engineering investigate realm. Thick grain soil in the big area, the thickness bigger crushed stones, egg stone, Piao stone etc. layer region carry on rock soil the engineering investigate a work and drill to explore a difficulty bigger, if adopt Rayleigh wave the method investigate to explore and match with to drill to explore a work and then show its huge superiority, can effectively of the exaltation investigate an efficiency and investigate accuracy, and can obviously lower to investigate cost.
The article introduced Rayleigh wave the method investigate to explore technical development general situation and probe into principle, main characteristics and its open country test method, as to it's the problem of application and existence made to explain, and combined the engineering solid example to introduce Rayleigh wave the method is in the engineering investigate of apply effect, have certain instruction meaning towards being similar to engineering of the investigating of geology condition.
【Key words】Earth physics exploration; Sudden surface wave method; Rayleigh wave; Drill to explore; Rock soil engineering investigation
1. 前言
在岩土工程勘察工作中经常遇到碎石、卵石、漂石等粗颗粒土地层，此类地层的钻探难度较大，如勘探孔均采用常规钻探方法，不仅勘察成本较大，且效率低下，很难适应建设工程对勘察工作的要求。近年来发展起来的瞬态多道瑞利面波法，是一种新的浅层地球物理勘探方法，因其具有简便、快速、经济、分辨率高、成果直观、可适用于狭小场地等优点，已在岩土工程勘察其它方面也获得了较为广泛的应用，是解决碎石、卵石、漂石等粗颗粒土地层钻探难度较大问题的有效途径，现已列入现行国家标准《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）。
2. 瞬态瑞利面波法的特点和应用范围
面波勘探，也称弹性波频率测深，是国内外近几年发展起来的一种新的浅层地震勘探方法。面波分为瑞利波（R波）和拉夫波（L波），而R波在振动波组中能量最强、振幅最大、频率最低，容易识别也易于测量，所以面波勘探一般是指瑞利面波勘探。而瑞利面波法又以振源激震方式不同，分为稳态瑞利面波法和瞬态瑞利面波法，其测试原理相同，只是产生面波的震源不同，由于稳态瑞利面波法设备笨重、采集和处理技术也存在一定的局限性，因此主要应用瞬态瑞利面波法。
现行《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）规定瞬态瑞利面波法地球物理勘探主要应用于以下几个方面：（1）测定基岩埋深，划分松散沉积测序和基岩风化带；（2）探测隐伏断层、破碎带；（3）探测地下洞穴；（4）探测地下隐埋物体；（5）探测地下管线。
同时，《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）规定在应用瞬态瑞利面波法进行地球物理勘探时，应具备以下条件：（1）被探测对象与周围介质有明显的物理性质差异；（2）被探测对象具有一定的埋藏深度和规模，且地球物理异常有足够的强度；（3）能抑制干扰，区分有用信号和干扰信号；（4）在有代表性地段进行方法的有效性试验。
3. 瞬态瑞利面波法的勘探原理
面波是一种特殊的地震波，它与地震勘探中常用的纵波（P波）和横波（S波）不同，它是一种地滚波。弹性波理论分析表明，在层状介质中，拉夫波是由SH波与P波干涉而形成，而瑞利波是由SV波与P波干涉而形成，且R波的能量主要集中在介质自由表面附近，其能量的衰减与r-1/2成正比，因此比体波（P、S波∝r-1）的衰减要慢得多。在传播过程中，介质的质点运动轨迹呈现一椭圆极化，长轴垂直于地面，旋转方向为逆时针方向，传播时以波前面约为一个高度为λR（R波长）的圆柱体向外扩散。
在各向均匀半无限空间弹性介质表面上，当一个圆形基础上下运动时，由它产生的弹性波入射能量P波占7%、S波占26%、R波占67%，亦就是说R波的能量占全部激振能量的2/3，因此利用R波作为勘探方法，其信噪比会大大提高。
综合分析表明R波具有如下特点：（1）在地震波形记录中振幅和波组周期最大，频率最小，能量最强；（2）在不均匀介质中R波相速度（VR）具有频散特性，此点是面波勘探的理论基础；（3）由P波初至到R波初至之间的1/3处为S波组初至，且VR与VS具有很好的相关性，其相关式为：VR=VS•（0.87+1.12μ）/（1+μ）；式中：μ为泊松比；此关系奠定了R波在测定岩土体物理力学参数中的应用；（4）R波在多道接受中具有很好的直线性，即一致的波震同相轴；（5）质点运动轨迹为逆转椭圆，且在垂直平面内运动；（6）R波是沿地表传播的，且其能量主要集中在距地表一个波长（λR）尺度范围内。依据上述特性，通过测定不同频率的面波速度VR，即可了解地下地质构造的有关性质并计算相应地层的动力学特征参数，达到岩土工程勘察之目的。
4. 瞬态瑞利面波法野外工作方法
现场正式采集之前应在有代表性地段进行有效性试验工作，试验工作内容主要包括：仪器通道和检波器的频响与幅度一致性检查；根据基阶面波发育的强势段确定偏移距离、排列长度和采集记录长度等采集参数；根据勘探深度和分辨薄层的需要确定最佳激振方式。勘探深度与震源的激振频率有关，频率越低勘察深度越大，在一般条件下勘察深度0.00～15.00m选择大锤激振，0.00～30.00m选择落重激振，0.00～50.00m及以上选择炸药激振，在无法使用炸药的场地也可以通过提高落锤高度的办法加大勘察深度。
应用瞬态法进行现场测试时一般采用多道检波器接收，以利于面波的对比和分析。当锤子或落重在地表产生一瞬态激振力时，就可以产生一个宽频带的R波，这些不同频率的R波相互迭加，以脉冲信号的形式向外传播。当多道低频检波器接收到脉冲形振动信号后，经数据采集，频谱分析后，把各个频率的R波分离出来，并求得相应的VR值，进而绘制面波频散曲线。当选取两道检波数据进行反演处理时，应使两检波器接收到的信号具有足够的相位差，其间距△x应满足（λR/3）～λR，即在一个波长内采样点数要小于在间距△x内的采样点数的3倍，而大于在间距△x内的采样点数的1倍，该采集滤波原则对于不同的勘探深度及仪器分辨率和场地地层特性可作适当调整。
当采用多道检波数据进行反演处理时，虽然不受道间距公式的约束，但野外数据采集时也应考虑勘探深度和场地条件的影响。一般来说，当探测较浅部的地层介质特性时，易采用小的△x值并用小锤作震源以产生较强的高频信号，即可获得较好的结果；当探测较深部的地层介质特性时，易采用较大的△x值，并用重锤冲击地面，以产生较低频率的信号，使其能反映地下更深处的介质信息，达到岩土工程勘察之目的。
震源点的偏移距从理论上讲越大越好，且易采用两端对称激发，有利于R波的对比、分辨和识别，但偏移距增大就要求震源能量加大和仪器性能的改善。一般来说，偏移距应根据试验结果选取。就目前的仪器设备条件和反演技术水平，选用偏移距20～40m即可获得较好的测试结果。由多道检波数据反演处理后可得一条频散曲线，一般把它作为接收段中点的解释结果。实际上该曲线所反映的地层特性为接收段内地层性质的平均结果，故当探测场地地下介质水平方向变化较大时，只要能满足勘探深度的要求，尽量使反演所用的接收段减小，以使解释结果更具客观实际。
5. 工程应用
5.1 工程概况。
莱芜钢铁集团（重组后又名齐鲁钢铁）投资近百亿元兴建的银山型钢建设项目位于山东省莱芜市钢城区石家岭村以东，占地面积达9km2。
建设场地地层岩性由上至下依次为：①素填土，可分为粘性素填土、碎石素填土主要由粘性土和少量建筑垃圾组成；碎石素填土，主要由开山形成的石灰岩质碎石、块石组成，一般上部含少量钢渣，下部经强夯处理。厚度一般在5.00～15.00m之间，最大厚度约30.00m；②残积粘土，坚硬状，厚度在3.00～5.00m之间；③00～10.00m；④下伏基岩为风化页岩，可分为全风化、强风化、中风化、微风化岩。
5.2 使用仪器及工作方法。
为对场地进行地层划分，采用瞬态瑞雷面波进行勘探，该工程使用的仪器为北京产SWS－1G型（24道地震）面波仪，西安地质仪器厂生产的4Hz检波器。室内数据处理使用CSP5.0、RWS和FKSWSA地震和瑞利波等处理软件。震源为24磅大锤，4Hz检波器12道接收，道间距1米，正（南、西）向激发最小偏移距5、4、3、2米，反（北、东）向激发最小偏移距-16、-15、-14、-13米，采样间隔0.25ms。正反激发主要考虑到地下回填土的不均匀，各向异性，结果取平均值。其流程为：输入面波记录文件→显示和检查实测曲线数据→圈定面波数据窗口→在F-K域搜索确定基阶面波频谱峰脊并拾取频散数据→按搜索确定的基阶面波频谱峰脊圈定出基阶面波频谱范围→生成面波频散曲线→地质分层（人工或自动）→绘制反演拟合曲线→打印输出结果。
5.3 资料分析推断。
R波在非均匀介质中传播具有频散特性，所以不同频率（波长）的R波具有不同的传播速度。模型试验和实测结果表明，当探测的岩土层介质较为均一时，R波的相速度随深度的加大而按线性增加，只有出现不同介质的分界面时，频散曲线会出现一个所谓“Z”字型变化，该变化特征是由于地表接收到的波从上一层漏能型波转入下一层漏能型面波，且此转折点与两介质间的界面埋深有密切的关系，由此可依据实测频散曲线的“Z”字型变化点来划分地岩性变化的分界面。
上图为实测面波反演解释结果，其中附图右侧为随深度变化的面波频散曲线，左侧为钻探揭露的地层柱状图，其层位的划分具有良好的一致性，根据回填土的性质不同可分为粘性素填土、碎石素填土、压实碎石素填土及第四系残积粘土，下覆风化岩为全风化、强风化、中风化及微风化页岩。同时由图还可以得出：表层素填土瑞利波速度150～250m/s，碎石素填土瑞利波速度为250～300m/s，压实碎石素填土瑞利波速度300～500m/s，残积粘土的瑞利波速度则为300～400m/s，下覆风化岩全风化、强风化、中风化极及微风化说明瑞利波（剪切波）速度随风化程度的减弱而升高。
6. 应用瞬态瑞利面波法应注意的问题
虽然面波探测技术在工程中的应用已很广泛，但实际工作中应注意以下问题：
(1)关于实测面波频散曲线的“Z”字型现象，从理论模型的解析中还不能精确地解释此现象。因为理论的频散曲线，在介质分界面处只出现折点，对此还需深入研究和数值模拟计算；
(2)对于面波勘探深度的确定，目前国内外大多采用半波长作为R波的勘探深度，此关系是一经验公式，但在实际工作中，应根据场地地质条件、探测对象以及孔旁测试对比结果等作适当调整；
(3)测试深度相对较浅，一般情况下可靠的测量深度为20～30m，最深不过50～60m。当测试深度加大时，震源信号就必须具有足够的低频信号，目前尚难满足此要求。由于低频时的R波值很少，使得下部频散曲线的点相对稀少，所以对解释精度影响较大。
(4)根据不同的勘测目的和要求，对产生R波的震源需作必要的改进和研究，以适应勘察的需要。如用锤子作震源时其低频值为10～20Hz左右，而用砂袋作震源时低频值为3～10Hz左右。
(5)应用瞬态瑞雷面波法进行岩土工程勘察工作，非地球物理勘探专业的岩土工程师应与地球物理勘探的专业工程师密切配合，共同制定方案，分析判释成果。地球物理勘探方法具体方案的制定与实施，应执行现行地球物理勘探规程的有关规定。
(6)在进行瞬态瑞利面波法物理勘探成果判释时，应考虑其多解性，区分有用信息与干扰信号，必要时应采用多种方法探测，进行综合判释，并应有已知物探参数或一定数量的钻孔验证。
7. 结论
面波勘探作为一种新的浅层地球物理勘探方法，具有简便、快速、经济、分辨率高、适用场地小、应用范围广等优点。在碎石、卵石、漂石等粗颗粒土地层地区进行岩土工程勘察的工程实践表明，采用瞬态瑞利面波法，配合钻探工作，可显示其巨大的优越性，能够有效的提高勘察效率及勘察精度，并可明显的降低勘察成本。但对面波勘探理论的研究以及实际应用等有待进一步的深入和开拓，使之在生产实践中不断总结、完善和提高。
参考文献
［1］ 杨成林等 《瑞利波勘探》北京：地质出版社 1993年
［2］ 胡钧等 《岩土工程瑞利波勘探新进展》《上海地质》1996年 No.2
［3］ 刘康和 《面波探测技术综述》《电力勘测》1997年 No.2
［4］ 《多道瞬态面波勘察技术规程》