面波探測技術方案

1、深圳地鐵7號線福赤區(qū)間面波勘探技術方案深圳市工勘巖土集團有限公司二O一四年十二月1、前言12、主要勘探目的13、執(zhí)行規(guī)范14、方法原理25、測線布置36、瑞利波法現(xiàn)場測試方法57、資料處理與解釋68、提交成果89、工期8 10、投入人員及儀器設備1、前言受中國水電四局的委托，我公司擬對深圳地鐵7 號線福赤盾構區(qū)間進行面波(瑞利波)法勘探。本區(qū)間自福田河南岸的福臨站北端開始，至濱河大道的赤尾站西端結束，里程樁號大致范圍為：左線 ZDK20+360.11入ZDK20+845.492右線 YDK20+347.717-YDK20+844.001線路下穿福田河、福臨小區(qū)、濱河大道等，線路經過區(qū)地面環(huán)境復

2、雜多變， 將會給面波勘探帶來諸多不便和影響，有的區(qū)段可能難以展開勘探， 即使是積極創(chuàng)造條件勉強開展慨嘆的區(qū)段，也需要投入更多的時間、 人力、 物力等， 并且在諸多不利因素背景下所解算的成果資料的可信度會大打折扣。為了盡可能全面地完成地質任務，編制此方案。2、主要勘探目的通過面波(瑞利波)勘探，揭示盾構區(qū)間隧道穿越區(qū)巖土強度的分布，提請盾構施工時提前采取相應措施。3、執(zhí)行規(guī)范本次探測執(zhí)行如下技術規(guī)范：1) 多道瞬態(tài)面波勘察技術規(guī)程(JGJ/T143 2004)；2) 物化探工程測量規(guī)范( DZ/T0153-95) ；3) 城市工程地球物理探測規(guī)范(中華人民共和國行業(yè)標準JJ7-2007) ；4)

3、 水利水電工程物探規(guī)程(中華人民共和國水利水電行業(yè)標準SL326-2005);5)工程測量規(guī)范(GB/50026-2007)4、方法原理瑞利波是面波的一種。瑞利波法是利用瑞利波的運動學特征和動力學特征來進行工程質量檢測及工程地質勘察的地球物理方法。在自由界面(如地面)上進行豎向激振時，均會在其表面附近產生各種波長的瑞利波，其二維和三維波動及傳播示意圖見圖 1和圖2 瑞利波有三個與工程質量檢測和地質勘察有關的主要特征：(1)、在分層介質中，瑞利波具有頻散特性；自由界面-I1圖1瑞利波的橢圓極化示意圖(二維)(2)、瑞利波的波長不同，穿透深度也不同；(3)、瑞利波的傳播速度與介質的物理力學性質密切

4、相關。激相M自山卜落）各頻率的瑞利波的能量主要集中在地表下一個波長的范圍內， 而傳播速度代表著半個波長（兒r/2）范圍內介質震動的平均傳播速度。 因此，一般認為瑞利波法的測試深度為半個波長。波長與速度及頻率 三者有如下關系：設瑞利波的傳播速度為Vr，頻率為fR ,則瑞利波的波長。為: Vr,R ）f R當速度不變時，頻率越低，測試深度就越大。瑞利波波速與巖土物理力學參數密切相關，波速高介質的剛度 大，同時不同波長的瑞利波，反映不同深度范圍內的波速變化。所以 測試出地面以下不同深度處的瑞利波傳播速度和波長，就可區(qū)分巖土 體的地球物理特征，從而劃分不同巖土體的界限，識別空洞、塌陷、 富含水區(qū)、孤石

5、等。5、測線布置1）根據水電四局的意向和要求，本區(qū)間面波勘探的測線布置在隧道中軸線兩側各2.5m處，左右線共布置4條測線，自左線左側至右線右側的測線分別命名為1#測線、2#測線、3#測線和4#測線，理論測線總長度1963m左右。2）遇有障礙物無法實施現(xiàn)場勘探時，跨過。3）沿隧道軸線方向作業(yè)空間不足時，安排橫斷面或斜交斷面進行面波勘探。測線間距按照沿隧道軸線方向3m布置，測線長度以在有限空間內盡可能揭示隧道全斷面為限，并滿足面波勘探現(xiàn)場工作方法和資料處理時掃描窗口寬度的需要。4）隧道出福臨小區(qū)后，即進入濱河大道，并呈斜交狀自道路南測穿越至道路北側，該段長度約80m 左右，東延順行濱河大道段約12

6、0m左右，設想兩種方案如下：（ 1）向交通主管部門申請，將濱河大道自皇崗路至赤尾人行天橋段全部封閉，實施時間為凌晨0 時至 5 時，約需要兩晚上。采取本方案的缺點是：審批難度大，對交通影響大；采取本方案的優(yōu)點是：有安全保障，效率高，工作量相對小成本低，可杜絕大量的振動干擾，解算成果的可靠程度高。（ 2）跨道路段部分，按照平行于濱河大道行車線方向布置斜交隧道的測線，選擇凌晨0 點至 6 點時段， 逐步圍擋逐步推進施工的方式穿越濱河大道，此段施工約需3 晚上， 后續(xù)東延順行濱河大道段分為施工圍擋內和外，約各需1 個晚上。圍擋外（左線）測線仍按局部圍擋逐步推進的方式施工。采取本方案的缺點是：是安全保

7、障難度大，效率低，工作量大，成本高，振動干擾大，解算成果可靠程度低采取本方案的優(yōu)點是：無需專門審批道路封閉，對交通影響小；5）測線的測放測線的測放由施工單位完成，現(xiàn)場面波勘探施工時，根據施測并 標記在實地的標志點，參照地形地物，根據測線定稿圖，用皮尺丈量 和確定。具體測線布置圖，以最終可實施及實施結果為準。6、瑞利波法現(xiàn)場測試方法（1）排列布置標準測線定位準確，按現(xiàn)場試驗所確定排列形式布置，以每排列6通 道，前后排列搭接3通道，采用追逐法施工。測線誤差小于 0.5m, 排列位置誤差小于0.2m,拾震點前后誤差小于5cm ,左右誤差小于10cm拾震器要求埋置準、穩(wěn)、直、緊，在硬化地面區(qū)配置檢波器

8、靴激震點位于拾震點連線的延長線上，其前后誤差小于100cm左右誤差小于50cm,激震時避開周圍有影響的振動干擾，保持充足而均勻的激振能量（單一排列布設示意圖3）,激震能量不小于660J圖3瑞利波排列布置示意圖(2)儀器設備及測試方法本次測試采用我公司 SWS-5型多功能數字圖像工程物探與檢測 儀，現(xiàn)場測試的工作原理如圖4所示。圖4瑞利波法工作原理圖瑞利面波法在現(xiàn)場測試中采用單一電纜，每個排列6道檢波器, 道間距2ml激震點偏移距1525m追逐法逐個排列向前移動采集數 據，形成連續(xù)測試斷面。瑞利面波儀器及數據采集參數暫設定如表 1所示。表1儀器及數據采集參數表儀器型號工作道數道間距偏移距采樣間隔

9、采樣點通頻帶設置SWS-吸字圖像儀62m15 25m0.2ms4098全低通、50Hz陷波7、資料處理與解釋瑞利波測試采集到的原始資料是瑞利波沿地面?zhèn)鞑サ恼駝硬ㄐ? 料的主要處理解釋內容為：對這種資料進行計算處理和解釋后,才能得到所需的成果。瑞利波資(1)、原始記錄(見圖 5)預處理，在預處理階段對每一排列 采集到的原始記錄進行時域和頻域的分析， 對直達波，反射波等規(guī)則 波動和不規(guī)則波動采取限制措施，以最大限度地突出瑞利波，減小其 它波動的影響，達到去粗取細、去偽存真，確保客觀反映巖土物理狀 態(tài)的原始記錄進入下一道處理工序。圖5原始記錄示意圖-beU2 (t )ui (t)dt(2)、對道間波

10、形進行互相關q。(3)、利用互相關函數求出兩個測點間各頻率波形的相位差(4)、利用Vr = 2兀怙乂/華計算不同頻率不同深度處的瑞利 波速。(5)、繪制瑞利波頻散曲線(如圖 6),生成瑞利波頻散數據Z.BBh4.0Qn 工 001T8.0Bn IB.BBn 1人的 U.HRnFile : I13-?SUtRFACE U即E 9MNUING1- 6 TruxI-0機工 f(lzaUrFU Help,Esc Exit圖6頻散曲線示意圖(6)、對頻散曲線由淺部到深層進行跟蹤掃描和解釋，計算 出各測點自地表向下的巖土波速分布及異常位置，建立深度一波速 異常數據庫。(7)、利用專業(yè)軟件形成成果圖件。8、提交成果所提交的成果資料包括：1)瑞利波探測報告；2)瑞利波探測解釋剖面圖；3)測線布置圖。9、工期福田河南岸范圍內現(xiàn)場工作