技術(shù)支持：高原畫廊

中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

多道瞬態(tài)面波勘察技術(shù)規(guī)程

Technical

specifications

of

multi-channel

transient

surface

wave

investigation

JGJ/T143-2004

J370-2004

2004

北京中華人民共和國(guó)建設(shè)部公告第260號(hào)建設(shè)部關(guān)于發(fā)布行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《多道瞬態(tài)面波勘察技術(shù)規(guī)程》的公告現(xiàn)批準(zhǔn)《多道瞬態(tài)面波勘察技術(shù)規(guī)程》為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，編號(hào)為JGT/T143-2004,自2004年12月1日起實(shí)施。

本規(guī)程由建設(shè)部標(biāo)準(zhǔn)定額研究所組織中國(guó)建筑工業(yè)出版社出版發(fā)行。中華人民共和國(guó)建設(shè)部

2004年8月18日

前

言根據(jù)建設(shè)部建標(biāo)[2002]84號(hào)文的要求，規(guī)程編制組在廣泛調(diào)查研究，認(rèn)真總結(jié)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，參考有關(guān)國(guó)際先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)，并在廣泛征求意見的基礎(chǔ)上，制定了本規(guī)程。本規(guī)程的主要技術(shù)內(nèi)容是：1

總則；2

術(shù)語(yǔ)和符號(hào)；3

基本規(guī)定；4

儀器設(shè)備與處理軟件的要求；5現(xiàn)場(chǎng)采集；6數(shù)據(jù)資料處理；7

成果報(bào)告編寫。本規(guī)程由建設(shè)部負(fù)責(zé)管理，由主編單位負(fù)責(zé)具體技術(shù)內(nèi)容的解釋。本規(guī)程主編單位：北京市水電物探研究所（地址：北京市東城區(qū)東中街58號(hào)美惠大廈A902室；郵政編碼：100027）。本規(guī)程參編單位：建設(shè)綜合勘察研究設(shè)計(jì)院

福建省建筑設(shè)計(jì)研究院

中航勘察設(shè)計(jì)研究院

中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院

北京市地震局震害防御與工程地震研究所本規(guī)程主要起草人員：劉云禎

梅汝吾

任書考

李哲生

劉金光

劉運(yùn)平

胡

平

目

次1

總則

2

術(shù)語(yǔ)和符號(hào)

2.1

術(shù)語(yǔ)

2.2

符號(hào)

3

基本規(guī)定

4

儀器設(shè)備與處理軟件的要求

4.1

儀器設(shè)備

4.2

處理軟件

5

現(xiàn)場(chǎng)采集

5.1

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

5.2

測(cè)線、測(cè)點(diǎn)布設(shè)

5.3

正式采集

5.4

采集記錄質(zhì)量評(píng)價(jià)

6

數(shù)據(jù)資料處理

6.1

資料處理的主要內(nèi)容

6.2

數(shù)據(jù)資料處理

6.3

面波資料的分析論證

7

成果報(bào)告編寫

7.1

一般規(guī)定

7.2

成果報(bào)告的基本要求本規(guī)程用詞說明

條文說明1

總

則1.0.1

為了規(guī)范多道瞬態(tài)面波勘察方法，保證勘察成果的精度和可靠性，提高工程投資效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益，制定本規(guī)程。1.0.1

面波勘察方法是近年來發(fā)展很快的一種物探方法，大致可分為穩(wěn)態(tài)方法和瞬態(tài)方法兩大類。這句話含有三層內(nèi)容：○1為什么需要面波勘察方法？○2什么是穩(wěn)態(tài)面波方法？○3什么是瞬態(tài)面波方法？○1為什么需要面波勘察方法？這是由于面波勘察成果具有地層高分辨的特點(diǎn)，同時(shí)獲得地層物性的參數(shù)。面波勘察方法與以前的彈性波勘察方法相比較：例如與折射波方法、反射波方法。折射波方法的適用條件要求下伏地層的速度一定要高于其上層地層的速度，而且探查地層要有一定厚度，否則因?qū)雍褫^小，造成時(shí)間距離曲線上折射波段難于識(shí)別。折射波方法測(cè)線的長(zhǎng)度是探察地層深度的3~5倍以上。反射波方法用于淺地層探查，由于近震源處直達(dá)波、折射波、和面波的干擾，使得在地表以下約20米范圍內(nèi)的反射波無法識(shí)別，造成反射波方法用于巖土勘察的困難。反射波方法對(duì)地層的分辨能力依賴采集的反射波頻率，例如：地層縱波速度為700~1500米/秒，可采集到反射波頻率為60~100赫茲，則其波長(zhǎng)為10~20米，以四分之一波長(zhǎng)或八分之一波長(zhǎng)的可分辨計(jì)算，其可分辨地層也需要幾米的的厚度。對(duì)地層的分辨能力也是制約反射波方法應(yīng)用的問題。瑞雷面波方法用于巖土勘察，與以往的彈性波勘察方法差別在于，它應(yīng)用的不時(shí)縱波和橫波，而是以前視為干擾的面波。其原理是，面波具有頻散的特性，其傳播的相速度隨頻率的改變而改變。這種頻散特性可以反映地下巖土介質(zhì)的特性。瑞雷面波的特點(diǎn)：瑞雷面波易于激發(fā)瑞雷面波速度最低瑞雷面波在巖土介質(zhì)泊松比在0.4~0.5范圍內(nèi)，面波速度與橫波速度關(guān)系基本接近

瑞雷面波對(duì)地層的分辨能力，決定于頻率，頻率高則分辨能力強(qiáng)。瑞雷面波技術(shù)的開發(fā)過程瑞雷面波在以上幾個(gè)方面的特點(diǎn)，一直引起國(guó)內(nèi)外的重視和不斷的研究。二十世紀(jì)60年代初，美國(guó)密西西比陸軍工程隊(duì)水路試驗(yàn)所研究這種方法，由于當(dāng)時(shí)的條件而未能成功。到二十世紀(jì)80年代，日本VIC株式會(huì)社推出GR-810后，瑞雷面波技術(shù)有了一定進(jìn)展，日本的研究是穩(wěn)態(tài)瑞雷面波方法。由于該方法需要一套穩(wěn)態(tài)的激震設(shè)備，因此價(jià)格昂貴，設(shè)備笨重，使該方法的應(yīng)用受到一定的限制。此后的一些研究集中在震源激發(fā)方面，即采用大錘激震產(chǎn)生震動(dòng)，這方面的研究開辟了激發(fā)震源的思路，而探查的深度據(jù)搜集到的資料，往往深度較小，難于滿足巖土勘察工作的需要。

瑞雷面波技術(shù)成果，在地層分辨率方面的突出表現(xiàn)，激發(fā)進(jìn)一步研究的動(dòng)力。同時(shí)其成果的缺陷引發(fā)研究人員對(duì)客觀事物復(fù)雜性的認(rèn)識(shí)。以上幾個(gè)方面對(duì)瑞雷面波的研究，由穩(wěn)態(tài)到瞬態(tài)，采用兩點(diǎn)接收，從未見到瑞雷面波在地層介質(zhì)中傳播在地面所接收到的面貌，即應(yīng)用中瑞雷面波在時(shí)間~空間域中的形態(tài)特點(diǎn)。研究處于一種理性化狀態(tài)。二十世紀(jì)90年代中期，北京市水電物探研究所劉云禎提出多道瞬態(tài)面波勘察與檢測(cè)系統(tǒng)，使瑞雷面波技術(shù)的研究開創(chuàng)新局面，使該技術(shù)應(yīng)用于巖土勘察與檢測(cè)走出一條新路。劉云禎提出的多道瞬態(tài)面波方法，在震源方面：提出采用不同材質(zhì)和輕重的錘子，采用落重法和炸藥激振的方法；在接收方面：提出采用地震勘探中采用的多道排列的方法，例如：１２道、２４道或更多道組成的排列。由此，瑞雷面波在瞬態(tài)激振條件下的傳播特征進(jìn)入可視狀態(tài)，為研究瑞雷面波的傳播特征、面波頻散的提取計(jì)算方法研究、認(rèn)識(shí)瑞雷面波在傳播過程中具有多組份波傳播特征、以及應(yīng)用瑞雷面波中的干擾等問題開創(chuàng)了新局面，為瞬態(tài)瑞雷面波技術(shù)的推廣應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。瑞雷面波的傳播示意圖：

時(shí)間空間域中可視的瑞雷面波紀(jì)錄面貌：

上圖為72道的面波采集記錄：震源在左上角，同一震源下的直達(dá)波、折射波、反射波、聲波和面波遵循各自的傳播規(guī)律，分布在不同的位置。面波傳播的特征：近震源處發(fā)育、震幅大、傳播速度低。

上圖為多道細(xì)化采集的面波記錄：以近震源、小道距、長(zhǎng)采樣、寬頻率激發(fā)、低頻率接收。

簡(jiǎn)單面波型：在地表具有一定厚度硬層條件下采集。

多軸面波型：在地表較軟或較松軟，而其下存在速度驟增的地層時(shí)出現(xiàn)。高基階面波發(fā)育型：1為縱波的直達(dá)波和折射波；2為高階面波；3為基階面波。直達(dá)波、高階面波和基階面波源于同一震源，3個(gè)波軸同呈直線型且反向延伸歸于震源點(diǎn)。高基階面波發(fā)育型：圖中1為縱波；2、3、4為面波：其中2為線性高階面波，直接來源于震源；3

為非線性高階波，來源于界面反射；4為基階面波。干擾面波的類型：上圖中1

為縱波；2

為基階面波；3

為由界面反射回來的面波。由時(shí)距曲線圖上波的旅行關(guān)系可以看出反射界面在震源的后方；由箭頭所指處的非線性可以推斷反射界面與測(cè)線不垂直，有一定夾角。

干擾面波的類型：1

為基階面波；2

為由震源后方界面反射回的面波；3

為由震源前方（排列的大號(hào)端）的界面反射回的面波。干擾面波的類型：該紀(jì)錄在軟土地質(zhì)條件下，排列下有空洞隱患的采集。干擾面波的類型：該紀(jì)錄在排列下有地裂縫隱患的條件下采集。以上例舉出多道排列條件下采集的面波紀(jì)錄類型，在時(shí)間空間域中的面波傳播表現(xiàn)變?yōu)榭梢?，?duì)于面波的傳播研究和應(yīng)用研究具有重大意義！

穩(wěn)態(tài)面波勘察技術(shù)由于設(shè)備沉重、勘探深度不大，雖然經(jīng)過十余年的實(shí)踐，但進(jìn)展不快。而以北京市水電物探研究所生產(chǎn)的SWS系列為代表的多道瞬態(tài)面波儀，卻以其輕便、高效、勘探深度大、重復(fù)性好、可靠性高等優(yōu)勢(shì)受到業(yè)界的普遍好評(píng)，呈現(xiàn)出了良好的發(fā)展態(tài)勢(shì)。為提高工程投資效益和社會(huì)效益做出了貢獻(xiàn)。但是，由于各儀器廠家以及使用單位，對(duì)儀器的性能指標(biāo)的要求以及對(duì)方法技術(shù)本身的理解、掌握程度不一致，也出現(xiàn)了不注重應(yīng)用條件，沒有科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)處理以及解釋方法，給物探方法本身帶來負(fù)面影響的情況。因此，制定本規(guī)程是適時(shí)和必要的。1.0.2

本規(guī)程適用于各行業(yè)利用多道瞬態(tài)面波方法進(jìn)行的各類巖土工程勘察、檢測(cè)?？蓱?yīng)用于探查覆蓋層厚度、劃分松散地層沉積層序；探查基巖埋深和基巖界面起伏形態(tài)，劃分基巖的風(fēng)化帶；探測(cè)構(gòu)造破碎帶；探測(cè)地下隱埋物體、古墓遺址、洞穴和采空區(qū)；探測(cè)非金屬地下管道；探測(cè)滑坡體的滑動(dòng)帶和滑動(dòng)面起伏形態(tài)；地基動(dòng)力特性測(cè)試；地基加固效果檢驗(yàn)等。本條強(qiáng)調(diào)規(guī)程的范圍：適用于各行業(yè)利用多道瞬態(tài)面波方法進(jìn)行的各類巖土工程勘察、檢測(cè)?！?探查覆蓋層厚度、劃分松散地層沉積層序；

上圖為：某建筑場(chǎng)地勘察成果圖由面波頻散曲線成果圖劃分8個(gè)地層：第一層：厚度2.69米，橫波速度86米/秒，巖性為亞粘土；

第二層：厚度2.26米，橫波速度127米/秒，巖性為亞沙土；

第三層：厚度3.66米，橫波速度181米/秒，巖性為粘土；（軟）

第四層：厚度5.45米，橫波速度217米/秒，巖性為粘土；（硬）

第五層：厚度4.87米，橫波速度252米/秒，巖性為粘土；（半堅(jiān)硬）

第陸層：厚度8.18米，橫波速度324米/秒，巖性為細(xì)沙；

第七層：厚度7.38米，橫波速度348米/秒，巖性為含礫中細(xì)沙；

第八層：厚度18.59米，橫波速度388米/秒，巖性為礫沙；成果圖中面波頻散曲線具有以下特征：○1面波頻散曲線拐點(diǎn)明確；

○2面波頻散曲線的層斜率就有明顯差異；

○3面波頻散曲線上頻散點(diǎn)的疏密變化明顯。場(chǎng)地土類別的判斷：15米以上地層的平均橫波速度為：

(2.69*86+2.26*127+3.66*181+5.45*217+0.94*252)/15=173(米/秒)根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》，該波速Vs=173米/秒大于140米/秒，小于250米/秒，場(chǎng)地土類別應(yīng)定為中軟場(chǎng)地土。上圖采集地點(diǎn)為：甘肅蘭州北九州開發(fā)區(qū)，采集地點(diǎn)照片見右上圖。采集記錄的場(chǎng)地條件：原先為沖溝，是照片右上角“箭頭處”所指沖溝的下段，經(jīng)挖坡上黃土回填整平。左上彩色圖為15個(gè)測(cè)點(diǎn)的面波頻散曲線，經(jīng)過SWS多道瞬態(tài)面波處理軟件處理，繪制的等速度物性彩色剖面。左下圖為物性彩色剖面圖的地質(zhì)解釋成果圖。解釋成果與原沖溝地貌完全一致?；靥铧S土的密實(shí)度有差異，下部密實(shí)些，上部密實(shí)性稍差，在地質(zhì)解釋圖上也可以分辨出來?！?基巖埋深和基巖界面起伏形態(tài)的探查上圖為大連七臺(tái)合熱電廠勘察成果圖。圖中的照片為地基開挖形成的剖面，箭頭處為老回填土與強(qiáng)風(fēng)化基巖的界限。上圖中的彩色圖為面波物性彩色剖面圖，圖中黃色與綠色界限的形態(tài)與照片箭頭所指處的基巖界面起伏形態(tài)完全相似，彩色圖解釋的基巖埋深與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地測(cè)量基本吻合?！?劃分基巖的風(fēng)化帶；探測(cè)構(gòu)造破碎帶；上圖資料的采集地點(diǎn)為：云南思茅-小勐養(yǎng)線高速公路隧道勘察，隧道巖性為花崗巖。儀器采集參數(shù)為：采樣點(diǎn)數(shù)：1024；采樣間隔：0.5ms;

測(cè)

線

布

置

為：測(cè)線沿隧道軸線布置，在隧道的進(jìn)口與出口段面波測(cè)點(diǎn)間距是12米；在隧道的洞深段面波測(cè)點(diǎn)間距是24米；

激發(fā)震源方式為：炸藥激震方式，控制勘察深度80米。彩色等速度剖面解釋：視速度小于500米/秒解釋為覆蓋層（含殘坡積土）；視速度大于500米/秒，小于700米/秒解釋為強(qiáng)風(fēng)化花崗巖層；波速大于700米/秒解釋為中風(fēng)化花崗巖層；彩色等速度剖面中的箭頭處低速帶深切中風(fēng)化花崗巖層，解釋為斷層破碎帶。以上由面波成果解釋的地質(zhì)結(jié)論經(jīng)過鉆孔驗(yàn)證完全吻合。同時(shí)利用面波測(cè)試成果計(jì)算各類巖體的動(dòng)剪切模量、動(dòng)彈性模量、動(dòng)泊松比、和巖體完整性系數(shù)，對(duì)隧道圍巖分類作出推斷?！?地下隱埋物體、古墓遺址、洞穴和采空區(qū)探測(cè)；上圖采集資料為：甘肅蘭州中川機(jī)場(chǎng)擴(kuò)建工程地下空洞探查，洞穴的成因是近200年農(nóng)民采砂保墑所至。由于是人為期活動(dòng)造成，所以洞的大小、深淺規(guī)律性很差，造成探查的困難。經(jīng)過多種物探手段的對(duì)比，確定采用多道瞬態(tài)面波方法。在0.93km2范圍內(nèi)共布設(shè)物探測(cè)線249km，發(fā)現(xiàn)物探異常126處，經(jīng)2989個(gè)驗(yàn)證孔，和15632m鉆探與靜探測(cè)試驗(yàn)證，確定暗埋塌落空洞型砂井、砂巷共118個(gè)，其中空洞6處，最大空洞體積200m3；該工程物探勘察獲全國(guó)第七屆優(yōu)秀工程勘察銀獎(jiǎng)。在空洞上方的面波頻散曲線特征表現(xiàn)為：頻散曲線在洞頂位置發(fā)生向低速度拐折的明顯特征，而無空洞的地層頻散曲線，視地層速度向深部延伸，曲線是連續(xù)的?！?探測(cè)滑坡體的滑動(dòng)帶和滑動(dòng)面起伏形態(tài)；上圖采集地點(diǎn)為：山西安太堡煤礦，煤層相對(duì)于砂頁(yè)巖地層是低速度地層，可以視為工程巖體的軟弱層，在面波頻散曲線上深度30米和50米處，表現(xiàn)為明顯的低速度帶。上圖采集地點(diǎn)位：云南嵩明-待補(bǔ)高速公路某滑坡段探查，施工中表現(xiàn)為坡面土發(fā)生滑坡，經(jīng)過瞬態(tài)面波方法勘察，發(fā)現(xiàn)在巖體內(nèi)存在連通的低速度帶，推斷為軟弱帶，于是作出：坡面土發(fā)生的滑坡是由于淺層滑動(dòng)面造成，但是此測(cè)線下存在深層滑動(dòng)界面，發(fā)生較大規(guī)?；瑒?dòng)的可能性是存在的。經(jīng)過兩個(gè)月的雨季考驗(yàn)，此地段發(fā)生了深層滑動(dòng)。○6地基加固效果的檢驗(yàn)

上圖中的左圖采集地點(diǎn)為：上海浦東機(jī)場(chǎng)的地基加固處理檢測(cè)。圖中有兩條曲線：左邊的一條為加固前的頻散曲線，表現(xiàn)為速度較低；右邊的一條為加固后的頻散曲線，表現(xiàn)為速度較高，同時(shí)表現(xiàn)出：曲線的中部速度提高幅度較大；淺部速度提高的幅度隨著深度的增加表現(xiàn)為逐漸增加的趨勢(shì)；下部速度的曲線表現(xiàn)為隨著深度增加而逐漸減小的規(guī)律，在一定深度處與加固前的頻散曲線趨近。

面波頻散曲線的這種表現(xiàn)特征，對(duì)于研究地基加固效果、加固深度，評(píng)價(jià)地基加固方案，具有明顯的作用。該方法不用鉆孔，方便快速。對(duì)于添加碎石料的強(qiáng)夯加固地基、和采用振沖法添加碎石料的地基加固檢測(cè)，若采用鉆孔檢驗(yàn)非常困難，而采用瞬態(tài)面波方法則很方便。上圖中的右圖采集地點(diǎn)為：陜西某鋁場(chǎng)地基加固檢測(cè)，加固方法為灰土樁加固。檢測(cè)方法與前一種相同。但是頻散曲線的特征與左圖有差別：頻散曲線表現(xiàn)為隨著加固深度的增加而增加的趨勢(shì)。濕陷性黃土的灰土樁加固方法，打孔的過程使黃土加密，而后添加灰土造樁。對(duì)地基擠密的效果隨著深度的增加相對(duì)密實(shí)一些。這種作用原理在頻散曲線的特征上得到表現(xiàn)?！?工程檢測(cè)方面的應(yīng)用

公路路基壓實(shí)度檢測(cè)上圖采集地點(diǎn)為：云南某高速公路的路基檢測(cè)，檢測(cè)深度為4米。由圖中的頻散曲線分層可以看出：每層的厚度約在0.3米-0.5米。填筑路基施工是分層進(jìn)行，松散料經(jīng)過壓實(shí)，達(dá)到壓實(shí)度后再上下一層的填料。圖中頻散曲線的拐點(diǎn)清晰，分析的層厚度在0.35米-0.5米之間。對(duì)檢測(cè)深度較淺的檢測(cè)，偏移距離和道間距離都要小。該檢測(cè)項(xiàng)目的檢測(cè)工作中：偏移距離為0.3米；道間距離為0.2米；激震采用小的橡皮錘。

1.0.2

本條說明的是面波勘察適用于各行業(yè)利用多道瞬態(tài)面波方法進(jìn)行的各類巖土工程勘察、檢測(cè)。這里所列的工程領(lǐng)域，基本上覆蓋了巖土工程勘察、檢測(cè)與監(jiān)測(cè)的各個(gè)方面，但并不排斥隨著方法技術(shù)的進(jìn)步所帶來的應(yīng)用范圍的拓展或延伸。例如，在堤壩隱患的勘察等方面，也有成功的實(shí)例。1.0.3

多道瞬態(tài)面波勘察，宜與鉆探和其它物探方法密切配合，綜合分析，正確評(píng)價(jià)。

1.0.3

本條強(qiáng)調(diào)了面波勘察與其它巖土工程勘察手段的密切配合。1.0.4

在現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)時(shí)，應(yīng)遵守現(xiàn)行安全和勞動(dòng)保護(hù)的有關(guān)規(guī)定，做到安全作業(yè)。

1.0.4

本條強(qiáng)調(diào)在作業(yè)過程中要以人為本，遵守國(guó)家現(xiàn)行的安全與勞動(dòng)保護(hù)條例，做到安全生產(chǎn)。1.0.5

多道瞬態(tài)面波勘察，除應(yīng)符合本規(guī)程的規(guī)定外，尚應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行的有關(guān)強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

1.0.5

本條強(qiáng)調(diào)在應(yīng)用本規(guī)程進(jìn)行多道瞬態(tài)面波勘察時(shí)，不應(yīng)與國(guó)家現(xiàn)行的有關(guān)強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范相抵觸。

2

術(shù)語(yǔ)和符號(hào)2.1

術(shù)語(yǔ)2.1.1

面波

Surface

wave本規(guī)程中面波特指瑞雷波。2.1.1

本規(guī)程所指的面波，特指成層半無限空間的瑞雷波。面波有瑞雷波和勒夫波兩種類型。瑞雷波是在非均質(zhì)半無限空間中，由于自由邊界的作用，非均勻平面波P和SV波相互干涉而衍生出來的，且P與SV波都沿自由面以同一視速度C＜

前進(jìn)。瑞雷波具有頻散特性，其質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡為一橢圓。勒夫波是由SH波在自由表面和分界面上經(jīng)多次反射的加強(qiáng)干涉而形成的。均質(zhì)半空間中也存在面波，但不具頻散性。2.1.2

剪切波

shear

wave

(transverse

wave)波的傳播方向與介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向垂直的波。又稱橫波、S波。2.1.3

壓縮波compression

wave

波的傳播方向與介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向一致的波。又稱縱波、疏密波、P波。2.1.4

基階面波

first

mode

of

surface

wave面波的多個(gè)傳播模態(tài)中以第一階振型傳播的波動(dòng)。Ａ：視速度高，視周期短（主頻率高），它屬于淺層折射波和反射波的波型；

Ｃ：視速度低，視周期由短變長(zhǎng)（主頻率變低），屬于面波基階模態(tài)的波型；

Ｂ：視速度比

C高，視周期由比Ｃ短，它屬于面波的幾個(gè)高階模態(tài)的波型。2.1.4～2.1.7

面波傳播速度按其特征區(qū)分為相速度和群速度兩種。相速度系指單一頻率組份面波的同一相位的傳播速度；群速度是指同一震源產(chǎn)生不同頻率的面波按各自的相速度傳播時(shí)，相互干涉形成的波組的傳播速度。如果介質(zhì)均勻，產(chǎn)生的面波沒有頻散，各頻率成份以同一相速度傳播，合成的波組的群速度與相速度等同。在有面波頻散的介質(zhì)表面，不同頻率組份以不同相速度傳播，將隨傳播距離干涉合成為幾個(gè)不同群速度的波組。在層狀介質(zhì)中面波的傳播速度

隨頻率變化是頻率或波長(zhǎng)的函數(shù)（即頻散），在進(jìn)行頻散方程求解時(shí)，對(duì)于同一個(gè)頻率

，往往存在多個(gè)相速度（

），這就是說頻散曲線往往具有多個(gè)模態(tài)，如果將它們按速度大小排列，我們將相速度最小的模稱為基階模。與之相對(duì)應(yīng)，我們把以最小相速度傳播的面波稱為基階面波。實(shí)際采集的面波信息大多是由多階面波相互疊加而成，如何準(zhǔn)確分離各階面波并加以利用，這是目前國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)問題。但大量的研究表明：基階面波反映了正頻散（面波群速度<相速度）地層間巖土的基本物理性質(zhì)，這也是多道瞬態(tài)面波勘察目前要把握的基本點(diǎn)。而對(duì)高階面波的研究與應(yīng)用，目前尚不成熟，一般認(rèn)為是在高頻影響較突出，本規(guī)程暫不納入。本規(guī)程所指的面波速度，指的是某一頻率的速度，即相速度，而非多頻率面波群包絡(luò)的群速度。群速度（U）與相速度（

）的關(guān)系是：

；在均勻質(zhì)介質(zhì)中，U＝

；而地層剛度隨深度逐層增加時(shí)，U<

，表現(xiàn)為正頻散；反之，當(dāng)下伏地層較上層軟弱時(shí)，U>

，呈現(xiàn)負(fù)頻散。從面波模態(tài)的角度看，最簡(jiǎn)單，也是常見的地層分層結(jié)構(gòu)，是地層剛度隨深度逐層增加。此時(shí)面波的大部分能量都集中在基階模態(tài)中，形成的頻散特征也比較簡(jiǎn)單，容易求出地層的彈性參數(shù)。如果地層結(jié)構(gòu)中含有軟弱夾層，或地表為剛度大的地層覆蓋，面波的能量將擴(kuò)展分布于基階和多個(gè)高階的模態(tài)中，構(gòu)成復(fù)雜的頻散特征。提取的關(guān)鍵在于正確識(shí)別面波的基階振型。面波數(shù)據(jù)處理按其算法一般分為時(shí)間域與頻率域兩大類。目前頻率域的處理多進(jìn)行f－K域（頻率波數(shù)域）的變換，因?yàn)槊娌ǖ母鱾€(gè)模態(tài)，在時(shí)間和距離上往往是相互穿插疊合的。在f－K域中，可以清楚地區(qū)分開面波不同模態(tài)的波動(dòng)能量，從而能夠單一地提取出基階模態(tài)的頻散數(shù)據(jù)。運(yùn)用二維付立葉變換，可以將時(shí)間距離域的彈性波場(chǎng)數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換為頻率波數(shù)譜數(shù)據(jù)，表示為二維坐標(biāo)中的圖形。一般其左上角為坐標(biāo)原點(diǎn)，縱坐標(biāo)為頻率軸，沿縱坐標(biāo)向下波動(dòng)頻率增高，也就是在時(shí)間上波動(dòng)越快。橫坐標(biāo)為波數(shù)軸，沿橫坐標(biāo)向右波數(shù)增多，也就是在空間上波長(zhǎng)越短。各個(gè)波動(dòng)組份譜振幅的大小，用不同顏色的色標(biāo)來表示,一般色度越亮，表示譜振幅越大。波動(dòng)組份坐標(biāo)點(diǎn)(f－K)

和原點(diǎn)聯(lián)線的斜率(f/K)，體現(xiàn)了它的相速度。這條聯(lián)線越陡，說明該波動(dòng)組份的相速度越大，而越平緩則說明相速度越小。2.1.5

面波頻散

frequency

dispersion

of

surface

wave面波各頻率組份具有不同的傳播速度的現(xiàn)象。2.1.6

基階面波的頻散

first

mode

dispersion

of

surface

wave基階面波傳播模態(tài)波動(dòng)的頻散規(guī)律。2.1.7

面波速度

surface

wave

velocity指面波在介質(zhì)中傳播的平均相速度。2.1.8

剪切波層速度

shear

wave

velocity

of

layer指剪切波在地層中的傳播速度。2.1.9

多道

multi-channel指面波勘察中需要采用多個(gè)通道儀器，同時(shí)記錄才能形成一個(gè)完整的面波記錄。2.1.9

“多道”是本規(guī)程強(qiáng)調(diào)的方法重點(diǎn)，它有別于原來美國(guó)研究人員提出的兩道瞬態(tài)面波（亦稱表面波頻譜分析法）方法（1973）。多道方法是利用多個(gè)檢波器按一定間距與震源排列在一條直線上組合接收面波的方法。理論和實(shí)踐均證明，多道采集的記錄，能夠在時(shí)間空間域上識(shí)別各種波動(dòng)組份（包括體波、面波和干擾波）的信息，有利于基階面波的提取與利用；記錄數(shù)據(jù)經(jīng)過f－K域的變換，能夠快速有效地分離多階模態(tài)的面波及其它類型的波，并方便地計(jì)算出面波頻散曲線。該方法最具代表性的實(shí)用系統(tǒng)為北京市水電物探研究所推出的SWS系列多道瞬態(tài)面波系統(tǒng)，具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。2.1.10本規(guī)程中特指震源的一種動(dòng)力特征。2.1.11

排列

array為完成一個(gè)面波采集記錄，而布置在一條測(cè)線上接收震動(dòng)信號(hào)的檢波器組合。2.1.12

偏移距

offset指面波采集時(shí)，震源與儀器第一通道所連接的檢波器之間的距離。偏移距有正負(fù)之分。2.1.12

偏移距是有正負(fù)之分的，震源在第一通道以外為正，末道以外為負(fù)2.1.13

道間距

distance

of

channel在排列中，相鄰檢波器之間的距離。

2.2

符號(hào)

3

基本規(guī)定3.0.1

多道瞬態(tài)面波勘察，應(yīng)具備下列資料：1

收集場(chǎng)地的巖土工程勘察資料；

2

任務(wù)委托書應(yīng)包括勘察目的與技術(shù)要求，勘察范圍及工作量，完成工作時(shí)間等；

3

有條件時(shí)，應(yīng)收集場(chǎng)地建（構(gòu)）筑物的平面圖（剖面圖）等；

4

場(chǎng)地及其鄰近的干擾震源。3.0.1

本條規(guī)定了進(jìn)行多道瞬態(tài)面波勘察前應(yīng)收集、具備的基本資料。強(qiáng)調(diào)了以下幾個(gè)基本的要素：1

盡可能收集已有勘察資料，做到有針對(duì)性地工作，明確要解決的地質(zhì)問題；

2

任務(wù)書是勘察工作的重要文件，應(yīng)及時(shí)向甲方索取，保障工作的合法性；3.0.2

多道瞬態(tài)面波勘察前，應(yīng)根據(jù)選定的勘察方法制訂勘察方案。其內(nèi)容宜包括：1

勘察目的及要求；

2

具備面波勘察方法的地球物理?xiàng)l件、技術(shù)可行性，精度能否滿足勘察深度與精度的要求，勘察工期以及質(zhì)量保證體系等；

3

勘察內(nèi)容、具體方法和測(cè)點(diǎn)、測(cè)線布置圖；

4

儀器設(shè)備；

5

擬采用的數(shù)據(jù)處理方法；

6

報(bào)告書的要求、份數(shù)以及提交時(shí)間。3.0.2

本條規(guī)定了進(jìn)行多道瞬態(tài)面波勘察前應(yīng)做的準(zhǔn)備工作，這是在前一條基礎(chǔ)上的進(jìn)一步完善和具體化。它實(shí)際上是一份完整的施工組織設(shè)計(jì)。3.0.3

現(xiàn)場(chǎng)勘察時(shí)，儀器主機(jī)設(shè)備等應(yīng)有防風(fēng)砂、防雨雪、防曬和防摔等保護(hù)措施。3.0.4

現(xiàn)場(chǎng)勘察場(chǎng)地應(yīng)避開干擾震源。3.0.5

勘察報(bào)告應(yīng)包括現(xiàn)場(chǎng)原始記錄、勘察結(jié)果、分析意見和勘察結(jié)論等內(nèi)容。3.0.5

本條是對(duì)成果報(bào)告書的基本要求。

4

儀器設(shè)備與處理軟件的要求4.1

儀器設(shè)備4.1.1

多道瞬態(tài)面波勘察儀器應(yīng)符合下列要求：1

儀器放大器的通道數(shù)不應(yīng)少于12通道。采用的通道數(shù)應(yīng)滿足不同面波模態(tài)采集的要求。

2

儀器放大器的通頻帶應(yīng)滿足采集面波頻率范圍的要求。對(duì)于巖土工程勘察，其通頻帶低頻端不宜高于0.5Hz，高頻端不宜低于4000Hz；

3

儀器放大器各信道的幅度和相位應(yīng)一致：各頻率點(diǎn)的幅度差在5%以內(nèi)，相位差不應(yīng)大于所用采樣時(shí)間間隔的一半；

4

儀器采樣時(shí)間間隔應(yīng)滿足不同面波周期的時(shí)間分辨，保證在最小周期內(nèi)采樣4至8點(diǎn)；儀器采樣時(shí)間長(zhǎng)度應(yīng)滿足在距震源最遠(yuǎn)通道采集完面波最大周期的需要；5

儀器動(dòng)態(tài)范圍不應(yīng)低于120dB，模數(shù)轉(zhuǎn)換（A/D）的位數(shù)不宜小于16位；4.1.1本條是由十多年的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)得出，其內(nèi)容是各行業(yè)利用多道瞬態(tài)面波勘察方法進(jìn)行各類巖土工程勘察、檢測(cè)所需儀器設(shè)備性能的基本條件。對(duì)于探測(cè)波速分層差別不大的地層，可采用較少的通道，對(duì)波速差別大的地層，或具有低速夾層，宜采用更多的通道，以保證空間分辨率。多道瞬態(tài)面波勘察儀器的主要技術(shù)參數(shù)如下：通道數(shù)：24道（12、24道或更多通道）；

s；采樣時(shí)間間隔：一般為10、25、50、100、250、500、1000、2000、4000、8000

采樣點(diǎn)數(shù)：一般分512、1024、2048、4096、8192點(diǎn)等；

模數(shù)轉(zhuǎn)換：≥16位；

動(dòng)態(tài)范圍：≥120dB；

模擬濾波：具備全通、低通、高通功能；

頻帶寬度：0.5～4000Hz4.1.2

用于多道瞬態(tài)面波采集的檢波器應(yīng)符合下列要求：1

應(yīng)采用垂直方向的速度型檢波器；2

檢波器的自然頻率應(yīng)滿足采集最大面波周期(相應(yīng)于勘察深度)的需要，巖土工程勘察宜用自然頻率不大于4.0Hz的低頻檢波器；

3

用作面波勘察，同一排列的檢波器之間的自然頻率差不應(yīng)大于0.1Hz，靈敏度和阻尼系數(shù)差別不應(yīng)大于10%；

4

檢波器按豎直方向安插，應(yīng)與地面（或被測(cè)介質(zhì)表面）接觸緊密。4.1.2本條是對(duì)檢波器的基本要求。檢波器是面波勘察的重要組成部分，它的頻響特性、靈敏度、相位的一致性以及與地面（或被測(cè)介質(zhì)表面）的耦合程度，都直接影響面波記錄的質(zhì)量。任何檢波器都有其特定的頻響和靈敏度。固有頻率不同，其頻響特性（或稱帶寬）也不一樣，而靈敏度則取決于材料與制作工藝。檢波器對(duì)于輸入信號(hào)來說，相當(dāng)于一個(gè)濾波器，不同的頻響其輸出是不一樣的。一般說來，接收低頻信號(hào)（反映較深部信息），就要選擇具有較低固有頻率的檢波器；反之，接收高頻信號(hào)（反映淺部信息），就要選擇具有較高固有頻率的檢波器。因此，合理選擇檢波器，對(duì)于面波勘察來說，是非常重要的。多道瞬態(tài)面波勘察，是采用了多個(gè)檢波器來拾取不同頻率（不同深度）的面波信號(hào)的，所以，各檢波器之間的一致性十分重要。如果檢波器的固有頻率、靈敏度、阻尼等相差太大，會(huì)直接導(dǎo)致接收信號(hào)的相位發(fā)生畸變，從而導(dǎo)致面波信息的錯(cuò)誤計(jì)算。檢波器的安裝，也是面波勘察的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。因?yàn)椴徽_的安裝會(huì)改變檢波器的頻率響應(yīng)。一般的安裝原則是：穩(wěn)、正、緊。4.1.3

用于多道瞬態(tài)面波采集的檢波器排列布置應(yīng)符合下列要求：1

采用線性等道間距排列方式，震源在檢波器排列以外延長(zhǎng)線上激發(fā)；

2

道間距應(yīng)小于最小勘探深度所需波長(zhǎng)的二分之一;

3

檢波器排列長(zhǎng)度應(yīng)大于預(yù)期面波最大波長(zhǎng)的一半（相應(yīng)最大探測(cè)深度）；

4

偏移距的大小，需根據(jù)任務(wù)要求通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定。4.1.3

本條強(qiáng)調(diào)工作排列的基本要求：1

由于算法的原因，排列中的道間距只能是線性的；

2

道間距決定了頻率－波數(shù)域的波數(shù)分辨率；

3

排列長(zhǎng)度決定了分辨空間的最大尺度，相應(yīng)于最大的探測(cè)深度；

4

偏移距的選擇合適與否，直接關(guān)系到有效面波的采集。因此，本規(guī)程要求偏移距的選擇，需在現(xiàn)場(chǎng)通過試驗(yàn)確定。4.1.4

用于多道瞬態(tài)面波的震源應(yīng)符合下列要求：1

震源方式可采用大錘激振、落重激振或炸藥激振。選擇震源需保證面波勘察所需的頻率及足夠的激振能量；2

震源方式的選擇應(yīng)根據(jù)勘察深度要求和現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境確定，勘察深度0～15m，宜選擇大錘激振；

0～30m選擇落重激振，0～50m以上選擇炸藥激振，在無法使用炸藥的場(chǎng)地亦可采用加大落錘重量或提高落錘高度的辦法加大勘察深度；

3

激振條件的改善：勘察深度小時(shí)，震源應(yīng)激發(fā)高頻率波；勘察深度大時(shí)，震源應(yīng)激發(fā)低頻率波。同種震源方式，改變激振點(diǎn)條件和墊板亦可使激發(fā)頻率改變。4.1.4

在錘擊、落重、炸藥三種震源中，錘擊激發(fā)的地震波頻率最高，采用大錘人工敲擊地面，可獲得深度15m以內(nèi)的面波頻散信息；落重激發(fā)面波頻率次之，采用標(biāo)貫錘或其它重物，吊高1至數(shù)米，自由落下，激發(fā)出較低頻率面波和得到較深處的頻散信息；炸藥震源頻率最低，用它可得到更深處的頻散信息。上圖中：紅線為爆炸震源；綠線為落重震源；藍(lán)線為錘擊震源。三種震源的頻率和傳播能量是不同的；頻率與勘察深度的關(guān)系：低頻率大深度。上圖中：紅線為3.0米高落重震源，峰值約在23Hz；綠線為1.5米高落重震源，峰值約在33Hz；藍(lán)線為錘擊震源，峰值在45Hz；同一震源震動(dòng)能量大，頻率低。4.2

處理軟件4.2.1

處理軟件應(yīng)具有以下功能：

1

采集參數(shù)的檢查與改正、采集文件的組合拼接、成批顯示及記錄中分辯壞道和處理等基本功能；

2

識(shí)別和剔除干擾波功能；

3

分辨識(shí)別與利用基階面波成分的功能；

4

正反演功能，在波速遞增及近水平層狀地層條件下應(yīng)能準(zhǔn)確反演地層剪切波速度和層厚；

5

分頻濾波和檢查各分頻段面波的發(fā)育及信噪比的功能，以利于測(cè)深分析；

6

能調(diào)入多條頻散曲線，以供研究不同測(cè)點(diǎn)或同一測(cè)點(diǎn)加固改良后地層波速的改變。4.2.2

對(duì)于多測(cè)點(diǎn)頻散曲線的剖面成圖，軟件宜具有速度映像成圖功能，以便直觀分析地層速度結(jié)構(gòu)。在有條件的情況下，軟件應(yīng)具有自動(dòng)拾取映像速度等值線和圖例填充等功能，使面波成果成圖電腦化。4.2.3

對(duì)于速度映像處理成圖的文件格式，應(yīng)為通用計(jì)算機(jī)平臺(tái)所調(diào)用，便于報(bào)告編制。目前國(guó)內(nèi)廣泛應(yīng)用的主流處理軟件為北京市水電物探研究所編制的CCSWS和CCSWSwin面波頻散曲線分析軟件和CCSWSmap面波速度映像與地質(zhì)剖面圖繪制軟件。Windows下的CCSWSwin增加了頻散曲線對(duì)比功能、道清除與內(nèi)插功能和反演過程的實(shí)時(shí)分析以及頻散曲線結(jié)果的多格式存儲(chǔ)等功能。介紹：CCSWSwin面波頻散曲線分析軟件和CCSWSmap面波速度映像與地質(zhì)剖面圖繪制軟件。介紹：有關(guān)CCSWS軟件的技術(shù)背景5

現(xiàn)場(chǎng)采集5.1

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)5.1.1

現(xiàn)場(chǎng)正式工作前，應(yīng)進(jìn)行試驗(yàn)工作。在地質(zhì)地形條件復(fù)雜的工區(qū)，試驗(yàn)工作應(yīng)充分，試驗(yàn)工作量控制在預(yù)計(jì)工作量的5%。5.1.1

物探成果是否達(dá)到預(yù)期目的，通過試驗(yàn)來確定工作方法至關(guān)重要的。在一個(gè)項(xiàng)目的全過程中，試驗(yàn)的技術(shù)含量是最高的，應(yīng)該由具有豐富經(jīng)驗(yàn)的工程師來主持試驗(yàn)工作。5.1.2

試驗(yàn)工作內(nèi)容主要應(yīng)包括：1

儀器設(shè)備系統(tǒng)的頻響與幅度的一致性檢查，應(yīng)符合下列要求：

1)

儀器各道的一致性檢查：將儀器輸入端各道并聯(lián)后接入信號(hào)源，采集與工作記錄參數(shù)相同的記錄并存儲(chǔ)，利用軟件分析頻響與幅度的一致性；

2)

檢波器的一致性檢查：選擇介質(zhì)均勻的地點(diǎn)，將檢波器密集地安插牢固，在大于10m外激振，采集面波記錄并存儲(chǔ)，利用軟件分析頻響與幅度的一致性；

3)

儀器通道和檢波器的頻響與幅度特性，在測(cè)深需要的頻率范圍內(nèi)應(yīng)符合一致性要求。2

采集試驗(yàn)工作應(yīng)符合下列要求：1)

干擾波調(diào)查，在工區(qū)選擇有代表性的地段進(jìn)行干擾波調(diào)查，干擾波調(diào)查應(yīng)通過展開排列采集的方式進(jìn)行。采集面波在時(shí)空域傳播的特征，根據(jù)基階面波發(fā)育的強(qiáng)勢(shì)段確定偏移距離、排列長(zhǎng)度和采集記錄長(zhǎng)度，一般展開排列長(zhǎng)度應(yīng)與勘察深度相當(dāng)；

波長(zhǎng)；

—探測(cè)地層的深度；

估算選用的檢波器頻率，式中：

—檢波器的頻率，

—地層面波速度；

2)

選用不同頻率檢波器的原則：一般可根據(jù)勘察深度要求，利用

=

和H3

根據(jù)勘探深度和現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件進(jìn)行激振方式試驗(yàn)。依據(jù)采集記錄進(jìn)行頻譜分析，震源的頻帶寬度應(yīng)滿足勘探深度和分辯薄層的需要，據(jù)此確定最佳激振方式。5.1.2

儀器設(shè)備系統(tǒng)的頻響與幅度的一致性檢查是一項(xiàng)很重要的工作。在勘察工作的始末，應(yīng)進(jìn)行例檢，有條件時(shí)，應(yīng)送回廠家進(jìn)行年檢。干擾波調(diào)查是指在時(shí)間－空間域調(diào)查面波發(fā)育和其它波共存的情況。在面波勘察中，將面波作為有效波，而反射波、折射波、聲波、直達(dá)波，以及面波的反射等均作為干擾波。由于面波傳播速度較慢，能量較強(qiáng)，在展開排列波形圖上容易識(shí)別。確定了面波后，就容易確定偏移距、道間距、采樣間隔及記錄長(zhǎng)度。獲得展開排列的方法是：在測(cè)線上先布置一個(gè)排列，偏移距為一個(gè)道距，采集第一個(gè)記錄，然后整排列向后移一個(gè)排列距離加一個(gè)道距，仍在原激發(fā)點(diǎn)激發(fā)，采集第二個(gè)記錄，依次采集第三個(gè)、第四個(gè)記錄等等，直到全波列能在記錄上體現(xiàn)為止。依次將幾個(gè)排列記錄拼接，從而獲得展開排列的記錄。由此分析面波的發(fā)育情況，根據(jù)基階面波的優(yōu)勢(shì)段，選擇合理的采集參數(shù)。面波勘察的檢波器不同于通常使用的地震檢波器，它不僅要求頻響特性好，而且低頻段比通常使用的地震檢波器低得多。由公式

和有效勘探深度估算使用的檢波器頻率，國(guó)內(nèi)一般用于面波勘察的地震檢波器低頻應(yīng)在4Hz左右，如果

，則探測(cè)深度可達(dá)25m。面波激發(fā)頻率和能量也是影響勘察深度的重要環(huán)節(jié)，應(yīng)在工作中引起重視。5.1.3

通過以上3項(xiàng)試驗(yàn)工作，確定滿足勘察目的和精度要求的采集方案、采集參數(shù)和激振方式。

5.1.3

通過以上3項(xiàng)試驗(yàn)工作，確定滿足勘察目的和精度要求的采集方案、采集參數(shù)和激振方式。5.1.4

在具有鉆孔資料的場(chǎng)地宜在鉆孔旁布置面波勘察點(diǎn)，以便取得對(duì)比資料。

5.1.4

在具有鉆孔資料的場(chǎng)地宜在鉆孔旁布置面波勘察點(diǎn)，以便取得對(duì)比資料。5.2

測(cè)線、測(cè)點(diǎn)布設(shè)5.2.1

在地形較平坦的工區(qū)，測(cè)線布置可根據(jù)任務(wù)書布置，面波排列宜與測(cè)線相重合布置。5.2.2

在地形起伏較大的工區(qū)，面波排列可以不與測(cè)線重合，宜結(jié)合地形等高線取平坦段布置。5.2.3

在滑坡體、泥石流等勘察項(xiàng)目中，測(cè)線布置宜沿主滑方向平行布置，適當(dāng)布置橫向聯(lián)絡(luò)線。5.2.4

在巖溶、土洞或采空區(qū)勘察項(xiàng)目中，測(cè)線間距應(yīng)小于被調(diào)查對(duì)象的尺寸，發(fā)現(xiàn)異常，在異常點(diǎn)（帶）布置垂直測(cè)線，重點(diǎn)勘察項(xiàng)目可采取布置網(wǎng)格線的方案。5.2.5

構(gòu)造破碎帶勘察，測(cè)線布置應(yīng)與構(gòu)造走向相垂直；古河床調(diào)查，測(cè)線應(yīng)垂直古河床方向。5.2.1~5.2.5

一般在平坦的地區(qū)，排列與測(cè)線重合可使工作效率提高和保證成果精度。在地表起伏較大的地區(qū)，可沿地表等高線、垂直或斜交等高線設(shè)計(jì)排列，使排列成直線，以免道距不等而引起較大的誤差。對(duì)于滑坡體、泥石流、巖溶、土洞、采空區(qū)等勘察，由于地質(zhì)體橫向變化大，測(cè)線應(yīng)盡量采用縱橫網(wǎng)格布置，以利于提高勘察精度。對(duì)于條帶狀地質(zhì)體，如地下構(gòu)造破碎帶、古河床調(diào)查等，測(cè)線布置應(yīng)垂直于調(diào)查對(duì)象的走向，便于在正常背景下突顯異常。5.2.6

地基加固效果檢驗(yàn)，應(yīng)在加固前后采取測(cè)點(diǎn)、測(cè)線位置不變的原則。5.2.6

利用面波方法檢測(cè)地基加固效果，主要是檢測(cè)地基加固前后地基土的面波速度變化。面波速度可以轉(zhuǎn)為剪切波速度，剪切波速度與標(biāo)貫值有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此可用面波速度來評(píng)價(jià)地基土在加固前后的強(qiáng)度變化。檢測(cè)工作應(yīng)在同點(diǎn)同線進(jìn)行。5.2.7

面波排列的中點(diǎn)為面波勘探點(diǎn)，面波勘探點(diǎn)間距的布置應(yīng)根據(jù)勘察階段、場(chǎng)地地質(zhì)地形條件的復(fù)雜性以及勘察目的和精度綜合考慮。5.2.8

面波排列方式應(yīng)遵循以下要求：1

面波排列的長(zhǎng)度不應(yīng)小于勘探深度所需波長(zhǎng)的二分之一；

2

在場(chǎng)地存在固定噪聲源的環(huán)境中工作，應(yīng)使面波排列線的方向指向噪聲源，并布置激振點(diǎn)與固定噪聲源在面波排列的同側(cè)，不允許干擾震源波構(gòu)成對(duì)面波排列線的大角度傳播；3

在地表存在溝坎及在建筑群中進(jìn)行面波勘察時(shí)，面波排列線的布置，要考慮規(guī)避非震源干擾波的影響。5.2.8

本條說明面波的排列方式。5.3

正式采集5.3.1

觀測(cè)系統(tǒng)是指面波采集排列與激振點(diǎn)的組合方式。以激振點(diǎn)分類：一般為單端激振法和雙端激振法；以排列移動(dòng)方式分類：一般為全排列移動(dòng)、半排列移動(dòng)和根據(jù)勘探點(diǎn)間距移動(dòng)排列的方法。根據(jù)勘察目的、要求、地形地質(zhì)與地球物理?xiàng)l件合理選用觀測(cè)系統(tǒng)。1所選用的觀測(cè)系統(tǒng)，應(yīng)保證主要目的層的連續(xù)追蹤。

2簡(jiǎn)單地質(zhì)地形條件一般采用單端激振法，復(fù)雜地質(zhì)地形條件下應(yīng)采用雙端激振法。5.3.1根據(jù)勘察目的、要求、地形地質(zhì)與地球物理?xiàng)l件合理選用觀測(cè)系統(tǒng)，包括選用的觀測(cè)系統(tǒng)滿足勘察要求和野外施工方便、經(jīng)濟(jì)兩個(gè)方面?？辈炷康膶釉谒椒较虻淖兓笥谂帕虚L(zhǎng)度時(shí)應(yīng)用全排列移動(dòng)方法，移動(dòng)的距離根據(jù)勘察點(diǎn)的距離確定；勘察目的層在水平方向的變化小于排列長(zhǎng)度時(shí)，采用半排列移動(dòng)，或更小的距離移動(dòng)排列。單端激振法和雙端激振法的選擇，根據(jù)地質(zhì)地形條件確定。在地形平坦、地質(zhì)條件簡(jiǎn)單條件下一般采用單端激振法，復(fù)雜地質(zhì)地形條件下應(yīng)采用雙端激振法，單斜地形條件下，在地層下傾方向激振具有較好的效果。排列方向的設(shè)計(jì)按條文說明5.2中的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。5.3.2

面波的接收應(yīng)遵循下列原則：1

儀器應(yīng)設(shè)置在全通狀態(tài)，對(duì)定點(diǎn)儀器應(yīng)設(shè)置各道增益一致；2

記錄長(zhǎng)度為“采樣點(diǎn)數(shù)”和“采樣間隔”的乘積，采樣點(diǎn)數(shù)可選擇1024點(diǎn)或2048點(diǎn)；采樣間隔的選擇視采集記錄的長(zhǎng)度要求，應(yīng)滿足最大源檢距基階面波的采集需要；3

記錄的近震源道不應(yīng)出現(xiàn)削波，排列中不宜有壞道；

4

排列方向的設(shè)計(jì)應(yīng)視地形條件和規(guī)避干擾波的需要確定；排列上的道間距應(yīng)小于最小勘探深度所需波長(zhǎng)的二分之一；

5

檢波器安置的位置應(yīng)準(zhǔn)確。

6

檢波器應(yīng)與地面（或被檢測(cè)物表面）安置牢固，并力求埋置條件一致。

7

檢波器的安置：在地表介質(zhì)松軟時(shí)，應(yīng)挖坑埋置；在地表為稻田或潮濕條件時(shí)，應(yīng)防止漏電。檢波器周圍的雜草等易引起檢波器微動(dòng)之物應(yīng)清除；風(fēng)力較大條件下工作，檢波器應(yīng)挖坑埋置。

8

檢波器與電纜連接應(yīng)正確，防止漏電、短路或接觸不良等故障。5.3.2

記錄（時(shí)間）長(zhǎng)度由采樣點(diǎn)數(shù)和采樣間隔的變化確定，一般采樣點(diǎn)數(shù)固定為1024點(diǎn)，改變采樣間隔即可改變記錄（時(shí)間）的長(zhǎng)度。檢波器的安置：一般條件下檢波器的尾錐能滿足與地表的牢固安裝；在特殊條件下，例如：在松散的地表可改換長(zhǎng)尾錐來保證檢波器與地表牢固插接；在堅(jiān)硬的地表?xiàng)l件下，可采用托盤或單向磁座使檢波器與地表牢固接觸；在風(fēng)噪音大或松散耕植土地表，可挖深20～30cm安裝檢波器，以改善接收條件。5.3.3

面波的激發(fā)參照本規(guī)程第4.1.4條的規(guī)定。１面波的激發(fā)應(yīng)根據(jù)勘察任務(wù)要求和工區(qū)條件合理選擇震源。

２使用錘擊震源、落重震源應(yīng)在激振點(diǎn)敷設(shè)專用墊板。專用墊板是硬材料，有利于激發(fā)高頻波，專用墊板是軟材料，有利于激發(fā)低頻波。

３使用炸藥震源時(shí)：炸藥量要通過試驗(yàn)確定；炸藥坑深度宜大于60cm并壓實(shí)；炸藥記時(shí)采用回線記時(shí)和內(nèi)觸發(fā)記時(shí)。5.3.4

采集工作結(jié)束后，要及時(shí)從儀器外傳數(shù)據(jù)做好備份，以防數(shù)據(jù)丟失，同時(shí)做好現(xiàn)場(chǎng)采集班報(bào)表記錄。5.3.5

每項(xiàng)工程應(yīng)進(jìn)行檢查觀測(cè)。檢查工作量不得少于總工作量的5%，檢查記錄與原記錄波形應(yīng)相似，頻散曲線應(yīng)一致。5.3.6

采集記錄的文件宜按下列要求存貯：1

按工程名稱或工程代號(hào)設(shè)置存貯文件的子目錄；

2

文件名由字符和數(shù)字組成，以字符表示線號(hào)，以數(shù)字表示測(cè)點(diǎn)順序。同測(cè)線上的文件名中的數(shù)字連續(xù)。文件名中的后綴常用“.dat”，表示為原始采集記錄。5.4

采集記錄質(zhì)量評(píng)價(jià)5.4.1

采集記錄中的削波和通常地震勘查中的壞道，在多道瞬態(tài)面波勘察中均視為壞道。

5.4.2

采集記錄的長(zhǎng)度滿足最大源檢距基階波采集的記錄，視為合格記錄；否則為不合格記錄。

5.4.3

采集記錄中基階波應(yīng)為強(qiáng)勢(shì)波，否則為不合格記錄。

5.4.4

采集記錄中相鄰兩道為壞道視為不合格記錄。

5.4.5

采集記錄中壞道數(shù)大于使用道數(shù)10%的記錄為不合格記錄。

5.4.6

發(fā)現(xiàn)不合格記錄，應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)測(cè)。5.4.1～5.4.6

是對(duì)采集記錄質(zhì)量評(píng)價(jià)做出的規(guī)定。多道瞬態(tài)面波勘察的技術(shù)特點(diǎn)，決定了其對(duì)采集記錄質(zhì)量的高標(biāo)準(zhǔn)要求，削波、壞道、記錄長(zhǎng)度以及基階波的采集質(zhì)量，直接關(guān)系到多道瞬態(tài)面波勘察工作的成敗。沒有好的第一手外業(yè)采集記錄，后期的任何軟件處理，都是沒有用的。

6

數(shù)據(jù)資料處理6.1

資料處理的主要內(nèi)容6.1.1

資料整理應(yīng)包括下列主要內(nèi)容：繪制測(cè)線（點(diǎn)）平面布置圖和編制測(cè)線（點(diǎn)）的高程表，面波數(shù)據(jù)資料的處理與解釋。6.1.2

繪制測(cè)線（點(diǎn)）平面布置圖應(yīng)根據(jù)實(shí)測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)，按要求的比例尺繪制。在工區(qū)具備電子地圖的條件下，可直接將測(cè)線（點(diǎn)）繪制在電子地圖文件中，并按要求繪制測(cè)線（點(diǎn)）平面布置圖。6.1.3

面波數(shù)據(jù)資料處理借助軟件程序完成。其主要功能應(yīng)包括：面波數(shù)據(jù)資料預(yù)處理、生成面波頻散曲線、頻散曲線分層反演剪切波速度及確定層厚，利用面波頻散曲線生成速度映像彩色剖面，并在此基礎(chǔ)上繪制地質(zhì)剖面圖等。6.1.4

建立地形高程文件、繪制面波速度映像剖面圖和地質(zhì)解釋剖面圖。剖面圖的比例尺應(yīng)按勘察任務(wù)書的要求繪制。6.2

數(shù)據(jù)資料處理6.2.1

面波數(shù)據(jù)資料預(yù)處理：通過成批調(diào)入與顯示采集記錄，檢查現(xiàn)場(chǎng)采集參數(shù)的輸入是否正確，對(duì)錯(cuò)誤的輸入應(yīng)予以改正；檢查面波成批記錄中面波多振形組份的發(fā)育情況，尤其觀察基階波組份和干擾波的發(fā)育情況以及檢查采集記錄的質(zhì)量，選用利于提取基階波組份的時(shí)間－空間窗口。對(duì)合格記錄中的壞道，應(yīng)予以處理。預(yù)處理完畢，進(jìn)行存盤。存盤時(shí)另起文件名，不得覆蓋原始記錄文件。6.2.1

規(guī)程中“對(duì)合格記錄中的壞道，應(yīng)予以處理”，是指先將壞道充零，然后利用其相鄰的左右道內(nèi)插生成新道，參與計(jì)算。6.2.2

面波頻散曲線提取應(yīng)符合下列要求：1可用DOS環(huán)境下的軟件，也可使用Windows環(huán)境的軟件，軟件均具有面波頻散曲線的提取功能；

2對(duì)基階面波選用合理的時(shí)間－空間窗口，是頻散曲線提取的關(guān)鍵；

3面波頻散曲線的提取宜在f－K域中進(jìn)行；

4在f－K域進(jìn)行的二維濾波應(yīng)突出基階面波的能量；

5在f－K域中的等值線圖上確認(rèn)頻散曲線，并轉(zhuǎn)換為速度－深度域（速度－波長(zhǎng)域）的頻散曲線；

6頻散曲線應(yīng)遵循收斂的原則。在面波頻散曲線上若頻散點(diǎn)點(diǎn)距過大，不收斂，變化的起點(diǎn)處一般可解釋為地質(zhì)界線。不收斂的頻散曲線段不能用于地層速度的計(jì)算；

7頻散曲線提取完畢后，應(yīng)進(jìn)行存儲(chǔ)。6.2.2

本條是對(duì)面波頻散曲線的提取做出規(guī)定。6.2.3頻散曲線的分層應(yīng)根據(jù)曲線的曲率和頻散點(diǎn)的疏密變化綜合分析；分層完成后反演計(jì)算剪切波層速度和層厚。1

剪切波層速度和層厚的反演計(jì)算有兩種方式：固定層厚，反演層速度和固定層速度，反演層厚。一般宜選擇固定層厚的方式反演剪切波層速度。

2

反演過程宜遵循由淺及深逐層調(diào)試，使正、反演結(jié)果逼近，完成剪切波層速度和層厚的處理。

3

確認(rèn)層參數(shù)后，存貯處理結(jié)果。6.2.3

頻散曲線反映了地層面波速度隨深度的變化情況，可根據(jù)波速劃分地層，但應(yīng)注意：1頻散曲線上縱坐標(biāo)在物理意義上是波長(zhǎng)，波長(zhǎng)與勘探深度的對(duì)應(yīng)關(guān)系和地質(zhì)體的物理力學(xué)指標(biāo)有關(guān)，較為復(fù)雜。因此，在有條件的工區(qū)要與已知鉆孔資料對(duì)比，做深度校正；

2頻散曲線上某深度的面波速度是地面到該深度的平均速度，不是該深度的地層速度，地層速度應(yīng)根據(jù)以下公式計(jì)算。1）當(dāng)?shù)貙拥钠骄俣入S深度增加而增大時(shí)，應(yīng)用公式(1)計(jì)算層速度。

…………(1)

第n點(diǎn)深度，（m）;式中

-

第

點(diǎn)深度，（m）;

第n點(diǎn)深度以上的平均速度，（m/s）;

第

點(diǎn)深度以上的平均面波速度，（m/s）;

深度間隔的層速度，m/s。

2)

當(dāng)?shù)貙悠骄俣入S深度增加而減小時(shí)，應(yīng)按公式(2)計(jì)算層速度。

………

(2)

3)

當(dāng)不考慮地層平均速度隨深度變化趨勢(shì)時(shí)，可用公式(3)計(jì)算層速度。

……………

(3)當(dāng)軟件有自動(dòng)反演功能時(shí)，可確定層厚后由軟件自動(dòng)反演層速度。6.3面波資料的分析論證6.3.1

面波頻散數(shù)據(jù)反演的結(jié)果應(yīng)視為檢波器排列下的地層綜合信息，對(duì)于近水平層狀地層，反演結(jié)果視為檢波器排列中點(diǎn)位置豎直方向地層的波速分布；對(duì)于傾斜地層，反演結(jié)果視為檢波器排列中點(diǎn)位置至地層界面法向深度的波速分布。6.3.1

本條是應(yīng)用面波頻散數(shù)據(jù)反演結(jié)果進(jìn)行地質(zhì)解釋的規(guī)定。面波的傳播與地震勘探中反射波的傳播路徑相比，后者在排列下有明確的反射點(diǎn)位