文档介绍：面波法与单孔检层法波速测试的工程应用
摘要:波速测试技术是地震勘探方法之一,也是一种简便、快速、准确的原位测试技术。通过波速测试可获得岩土体的弹性波速,为工程设计提供所需的动弹性力学参数、划分建筑物场地类别、评价地震效应、进行场地地震反应分析和地震破坏潜势分析等。文中简述了面波法与单孔法等波速测试方法的工作原理、现场施测技术以及数据处理和资料分析过程。以工程实例说明了波速测试技术在岩土工程勘察设计中的应用和及其效果。最后就勘探工作的总体安排及其原位测试方法的选择进行了探讨。 
关键词:波速测试技术 瑞雷面波 剪切波 压缩波 岩土工程勘察 地球物理勘探 
0  前言 
波速测试技术是地震勘探方法之一,也是地球物理勘探技术的一个重要分支,目前已广泛应用于水利水电工程、石油工程、铁路工程、冶金工程、工业与民用建筑等众多岩土工程地质勘察领域,取得了良好的应用效果。
一般来说,波速测试可原位测定压缩波(P波)、剪切波(S波)和瑞雷面波(R波)在岩(土)体中的传播速度,从而避免了室内测试所带来的误差,它能有效地解决许多地质问题,诸如确定场地土类型、建筑场地类别;提供断层破碎带、地层厚度、固结特性和软硬程度、评价岩(土)体质量等;并可计算工程动力学参数,如动剪切模量、动弹性模量等。本文介绍了波速测试技术的工作原理和野外测试方法,并结合工程实例,说明其应用效果。不妥之处,敬请批评指正。
1  工程概况
北大港水库位于天津市东南部大港区境内,东临渤海湾,地貌上属于海积平原的滨海洼地,隶属华北平原一部分。该库地处海河流域的大清河、南运河、子牙河水系,独流减河下游右岸。水库自1954年开始建设,1974年对围堤进行培厚加高加固处理,1976年初步建成,并陆续修建蓄、引、输、排水配套工程,至1980年建成。水库蓄水面积150km2,占地面积164km2,(大沽高程,下同),,×108m3(×108m3)。是一座以蓄供水为主,兼有防洪、灌溉、养殖等综合效益的大(2)型平原水库,工程等级为Ⅱ类,围堤及主要穿堤建筑物级别为2级,其余次要建筑物级别为3级。
水库枢纽工程主要由围堤、穿堤建筑物(水闸、供水口门等)以及蓄水建筑物(扬水站、尾闸等)组成。其中水库围堤为均质土堤,,,堤顶宽度10m,迎水坡1:3,背水坡上部1:3,马道以下1:4。主堤前紧接防浪林台,其边坡1:8,林台台顶宽度28~35m不等,。在库内距围堤堤轴线200~1000m处,筑有防浪堤一道,。
(alQ43)和第一海相沉积物(mQ42)。其中第一陆相层岩性主要为壤土、粘土、局部夹砂壤土透镜体,第一海相层岩性主要为粘土、壤土、砂壤土及少量淤泥质壤土。该区地层结构多呈层状发育,局部呈透镜体状分布。~,水质多为半咸水~咸水。根据1/400万《中国地震动参数区划图》GB18306—2001,,,按照地震动峰值加速度分区与地震基本烈度对照表,本区地震基本烈度为
Ⅶ度。
受水库管理单位委托,中水北方勘测设计研究有限责任公司勘察院承担了该工程除险加固地质勘察工作,物探总队进行了现场波速测试,其主要目的是对水库围堤及穿堤建筑场地类别及砂性土液化势做出判别。
使用仪器为:美国产R24数字化工程地震仪。面波法采用4Hz低频检波器接收,单孔法下孔探头采用三分量检波器接收。测试所用仪器设备均在计量认证有效期内,现场实施期间性能稳定、工作正常。
2  测试方法与技术
  面波法(1)(2)(3)
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。
人们根据激振震源的不同,又把面波勘探分为①稳态法、②瞬态法、③无源法。它们的测试原理是相同的,只是产生面波的震源不同罢了。目前常使用瞬态面波法进行勘探。
  工作原理
面波是一种特殊的地震波,它与地震勘探中常用的P波和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(水平方向S波)与P波干涉而形成,而瑞利波是由SV波(垂直方向S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