1.SWS瞬態(tài)面波勘察技術(shù)介紹-劉云禎

SWS瞬態(tài)面波勘察技術(shù)介紹北京市水電物探研究所劉云禎sws多功能面波儀和sws瞬態(tài)面波勘探法與穩(wěn)態(tài)面波儀和穩(wěn)態(tài)面波勘探法區(qū)別何在?sws瞬態(tài)面波勘探法的效果如何?下面僅就我向先生們請教得到的認(rèn)識和我的工程實(shí)踐，以及95年東渡日本親自參加sws多功能面波儀和GR810穩(wěn)態(tài)面波儀的對比試驗(yàn)的體會，從以下三方面談一下自己的粗淺看法，供同行們討論。瞬態(tài)面波勘探法與穩(wěn)態(tài)面波勘探法的劃分sws多功能面波儀和sws瞬態(tài)面波勘探法的特點(diǎn)sws勘探系統(tǒng)與工程檢測系統(tǒng)的應(yīng)用效果一瞬態(tài)面波勘探法與穩(wěn)態(tài)面波勘探法的劃分瞬態(tài)面波勘探法與穩(wěn)態(tài)面波勘探法的劃分，源于激振方式的不同而劃分開來。即一個(gè)是瞬態(tài)激振，另一個(gè)是穩(wěn)態(tài)激振。穩(wěn)態(tài)面波勘探的代表儀器有日本國制造的GR810系統(tǒng)。該系統(tǒng)為車載式勘探系統(tǒng)，激振源為電磁震動(dòng)器，隨著勘探深度地增加要求激振力大幅度增加，一般30米左右的勘探深度，要求激振力大于2.5KN以上，激振器本身重量也在350KG以上。激振器由功率放大器帶動(dòng)，激振器的吊裝設(shè)備和功率放大器、發(fā)電機(jī)、以及數(shù)據(jù)處理設(shè)備的箱體均安裝在車上。采集時(shí)穩(wěn)態(tài)激振是由主機(jī)控制信號發(fā)生器產(chǎn)生不同頻率的信號、經(jīng)功率放大器放大輸出給電磁震動(dòng)器，使電磁震動(dòng)器以一定的頻率產(chǎn)生振動(dòng)并加載于被測介質(zhì)。其接收系統(tǒng)一般多采用對稱式兩點(diǎn)檢波方式，或采用逐次擴(kuò)大的對稱兩點(diǎn)檢波方式。完成規(guī)定的頻率范圍采集以后，數(shù)據(jù)在車載的數(shù)據(jù)處理設(shè)備中計(jì)算，并繪制出勘探成果圖。瞬態(tài)面波勘探方法的研究，在初始階段，其接收與穩(wěn)態(tài)面波方法基本相同。一般多采用對稱兩點(diǎn)檢波，或采用逐次擴(kuò)大的對稱兩點(diǎn)檢波。其激振為采用不同材質(zhì)和不同重量的手錘或吊錘、或吊砂袋等，進(jìn)行垂直激振。數(shù)據(jù)處理方式，或采用手工、或采用計(jì)算機(jī)處理。但迄今看到的資料勘探深度一般小于20米，且反映的是地層介質(zhì)速度遞增條件下的資料。二sws多功能面波儀和sws瞬態(tài)面波勘探法的特點(diǎn)sws多功能面波儀和sws瞬態(tài)面波勘探法與以往的瞬態(tài)面波研究相比有新發(fā)展，已形成一套完整的系統(tǒng)。其進(jìn)展表現(xiàn)在：①有完整適用的觀測系統(tǒng)，②有新的且與sws觀測系統(tǒng)配套的處理系統(tǒng)。sws瞬態(tài)面波勘探法的代表儀器為sws多功能面波儀和sws數(shù)字映象工程檢測儀。上述儀器由北京水電物探研究所制造。上述兩種儀器均為手提輕便式多功能儀器。主機(jī)分別約重10Ks和15KS。用于瞬態(tài)面波勘探時(shí)，其激振源為不同材質(zhì)和不同重量的手錘或吊錘進(jìn)行垂直激振。一般30米左右的勘探深度，用16至24磅的手錘垂直激振即可。若要求較大的勘探深度，采取措施也是較方便的。在連（連云港）徐（徐州）高等級公路的勘探工作中，在地層速度較松軟的條件下已取得100米左右的深度。該儀器同時(shí)具有現(xiàn)場數(shù)據(jù)處理功能。一塊12伏36安時(shí)的蓄電池，可滿足儀器一天的供電需要。

(1)SWS瞬態(tài)面波勘探的觀測系統(tǒng)sws多功能面波儀和sws數(shù)字映象工程檢測儀，用于瞬態(tài)面波勘探的觀測系統(tǒng)與以往采用的對稱式兩點(diǎn)檢波，或逐次擴(kuò)大的對稱兩點(diǎn)檢波方式不同。SWS瞬態(tài)面波勘探觀測系統(tǒng)為地震波勘探中常用的多道(12道、24道或更多檢波道)的檢波器排列方式。引用地震波勘探中常用的檢波器排列方式進(jìn)行瞬態(tài)面波勘探，為研究巖土介質(zhì)中面波的產(chǎn)生、傳播，以及有效地利用面波創(chuàng)造了條件。sws瞬態(tài)面波勘探觀測系統(tǒng)布置是將多道檢波器布置成一條直線，而震源布置在多道檢波器排列的延長線上。其偏移距和道間距的定義與地震波勘探相同，即震源至第1道的距離為偏移距，兩相鄰檢波器間的距離為道間距。偏移距有“+”、“-”號之分，震源在靠近第1道的外延線上為“+”，震源在靠近大道號的外延線上為“-”。瞬態(tài)面波采集時(shí)多道檢波器接收到由震源產(chǎn)生的直達(dá)波、折射波、反射波、聲波、面波，同時(shí)也會接收到由干擾震源產(chǎn)生的直達(dá)波、折射波、反射波、聲波、面波。上述各種類型的波在時(shí)間空間域內(nèi)有序的規(guī)律性，會在SWS多功能面波儀和SWS數(shù)字映象工程檢測儀的顯示屏或打印的記錄上清楚的反應(yīng)出來。借助波序的規(guī)律性確定波的屬性，尤其是面波的傳波特征，以及面波在時(shí)間空間域中的位置。參見圖⑴。由此可以看出:SWS多道瞬態(tài)面波觀測系統(tǒng)為有效的采集和利用面波創(chuàng)造了條件。以上介紹瞬態(tài)面波在時(shí)間空間域中的位置，實(shí)質(zhì)上是提出了SWS瞬態(tài)面波采集，需要設(shè)計(jì)合理的時(shí)間與空間域“窗口”這是非常重要的。無疑會為瞬態(tài)面波勘探和在其它方面的應(yīng)用提供有益的幫助。File:C:\DATA\XJZ?JTraceNo.1-*B.00RS-96dBFile:C:\DATA\XJZ?JTraceNo.1-*B.00RS-96dB圖1多道檢波器接收到由震源產(chǎn)生的有序波型采用SWS多道瞬態(tài)面波觀測系統(tǒng)采集，還可以根據(jù)波的時(shí)序關(guān)系分析波的來源。具體地講，即采集到的波是來自激發(fā)震源，還是來自其他干擾震源，以及來自多次波。從而有利于改變采集，避開有害震源接收有效震源產(chǎn)生的面波。在這里需要提出干擾震源不一定都是有害的，甚至有時(shí)可以化干擾震源為有用震源。例如:由交通車輛或施工震源等產(chǎn)生的干擾波，這種瞬間干擾波可以通過重新采集避開，若這種瞬間干擾波在采集現(xiàn)場附近且具有一定的能量，則可調(diào)整測線方向使之通過震源點(diǎn)，利用交通車輛或施工震源等產(chǎn)生的激震力作為瞬態(tài)面波采集的有效震源。在北京建新大廈工地我曾利用載重車做震源采集面波，獲得了50米的勘探深度，我把以上干擾震源稱為地面干擾，為得是與以下講的干擾波相區(qū)別。利用SWS多道瞬態(tài)面波系統(tǒng)采集時(shí)，經(jīng)常在記錄上看到由采集震源產(chǎn)生的來自地下的干擾波。它們或是采自地下建筑、地下埋置物、地下空洞等形成的反射波、繞射波，或是由地下建筑、地下埋置物、地下空洞等使面波產(chǎn)生嚴(yán)重頻散。對這種干擾波或頻散波若缺乏認(rèn)識，而將獲得的資料用于巖土力學(xué)性質(zhì)評價(jià)工作，則會帶來誤差，因此需要分析地下干擾波和頻散波產(chǎn)生的原因與位置，通過調(diào)整測線和激震點(diǎn)預(yù)以避開。若是從事地下目的物探查，獲得上述資料那則是需要的。無論利用瞬態(tài)面波勘探，還是利用穩(wěn)態(tài)面波勘探，研究與分析面波的成因，面波的傳播特征、以及面波的類型，不僅僅是理論家的事，對實(shí)踐工作者也很需要的。但理論研究和實(shí)踐應(yīng)用研究的方式不同。實(shí)踐應(yīng)用者注重通過一定途經(jīng)采集到有關(guān)反映面波的成因、傳播特征和面波類型的資料。在這方面，SWS多道瞬態(tài)面波觀測系統(tǒng)又可以為實(shí)踐應(yīng)用者提供方便。例如對面波中基本振型和高階振型的研究很多文獻(xiàn)上均講述基本振型是比高階振型更能反映深部地層特征的波。然而以往的兩道面波采集方式，很難在波的時(shí)序圖上判斷和區(qū)別這兩種震型。而SWS多道瞬態(tài)面波觀測系統(tǒng)在時(shí)間空間域中有寬的連續(xù)波組展開，面波的基本振型和高階振型在時(shí)間空間域中則可見到分離開來的波，因而在SWS多道瞬態(tài)面波觀測系統(tǒng)采集的記錄中，使分別利用面波的高階振型和基本振型，對巖土介質(zhì)進(jìn)行分層和進(jìn)行巖土力學(xué)性質(zhì)評價(jià)變?yōu)榭赡堋?2)SWS瞬態(tài)面波處理系統(tǒng)SWS瞬態(tài)面波處理系統(tǒng)與SWS多功能面波儀和SWS數(shù)字映象工程檢測儀配套，構(gòu)成SWS瞬態(tài)面波勘探系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過選擇可在一個(gè)多道面波記錄中處理出面波剖面的功能。在利用面波資料進(jìn)行地質(zhì)分層解釋時(shí)，具有正反演擬合計(jì)算的功能。已有大量資料證明，不僅對地層介質(zhì)速度遞增的地質(zhì)條件，而且對存在多層軟弱夾層的地質(zhì)條件下提取瞬態(tài)面波資料，也具有很強(qiáng)的處理功能。三SW