面波法勘探在工程勘察中的应用
摘要
在近地表勘探工作中，常用的方法有地质钻探、地震折射和反射
等方法。地质钻探方法比较可靠，但是成本高，且具有破损性；地震
折射方法和反射方法对于波阻抗差异较小的地质体界面反映较弱，不
容易分辨，特别折射波法要求下层介质的速度一定要大于上层介质的
速度，如果地层存在低速夹层和速度倒转，则折射法将无能为力。瑞
雷面波勘探法是一种新型的地震勘探方法，能够弥补传统方法的不
足。本文就是研究如何利用瑞雷面波的频散特性进行浅层地质勘探检
测。
引言 (1)
第一章地震面波简介 (2)
第二章瑞利波勘察原理及现场工作方法 (3)
2.1瑞利波勘察原理 (3)
2.2多道瞬态面波数据采集方法 (4)
第三章瑞利波资料整理与解释 (6)
3.1面波频散曲线的深度解释 (6)
3.2层厚度的计算方法 (6)
3.3层速度的计算方法 (7)
第四章工程实例 (9)
4.1工程概述 (9)
4.2数据采集和处理 (9)
4.3底层划分及滑动面确定 (11)
第五章结论 (15)
致谢 (16)
参考文献 (17)
引言
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，集中于自由表面，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。
1938年德国土力学协会首次尝试用稳态振动来检测岩土的各种弹性力学参数。1960年美国密西西比陆军工程队水陆试验所开始开发类似的技术方法，但由于当时技术条件的限制，均未获得成功。70年代初美国利用瞬态激振产生的瑞利波来研究浅部地质问题，并于1973年在第42届国际地球物理勘探年会上发表了“Rayleigh Wave Dispersion Technique for Rapid Subsurface Exploration”（瞬态面波在浅层勘探中的应用）论文，报道了有关的研究成果。在稳态方面，直到80年代初，日本的VIC株式会社经过多年的研究试制，推出了GR－810佐藤式全自动地下勘探机，才使该项物探技术在浅层工程勘察工作中得以应用。上个世纪九十年代中期，日本科学家在研究常时微动的过程中发现，常时微动是一种震源（包含面波在内）并初步完成了地基勘察。这是一项具有很大潜力的面波勘探方法。
第一章地震面波简介
地震波是地震震源在地球介质中产生的扰动。在有介质分界面存在时，地震波除了像反射波和折射波那样在整个介质体内传播的体波外，还存在一类沿介质自由界面传播的面波，当它沿着自由表面传播时，其能量主要集中在自由表面附近，并随着深度的增加能量迅速衰减。面波按其类型主要有瑞雷面波和勒夫面波两大类。
瑞雷面波是 1887 年由英国学者瑞雷首先在理论上确定的，这种面波分布在自由表面上，或者表面为疏松的覆盖层内。当介质为均匀各向同性介质时，瑞雷面波的相速度和群速度将一致，否则瑞雷波的相速度将不一致，出现频散现象，当介质具有水平层状性质时，瑞雷面波的频散规律与介质的分层结构紧密相关。
瑞雷面波既有 P 波成分也有 S
v 波成分，而无 S
H
波成分。瑞雷面波在天然地
震中常常可以观测到，它对建筑物的破坏性极大。在地震勘探中，瑞雷波已由过去的干扰波变成了可以利用的信号。
勒夫面波产生于介质表面的低速覆盖层以及该层与下面介质的分界面上。勒夫面波面波是一种S
H
型波，具有频散现象。
假定存在一均匀完全弹性的半无限空间，不均匀平面纵波与不均匀平面横波沿自由表面传播时相互叠加就产生了瑞利面波。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的分配率已由Miller（1955年）计算出来，即 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，因此利用面波作为勘探方法，其信噪比会大大提高。
第二章 瑞利波勘察原理及现场工作方法
2．1瑞利波勘察原理
瑞利波沿地表面传播，其穿透能力仅有一个波长，也就是说，可以达到距表层一个波长λ
R
的深度范围。如果能在水平方向的测线上记录同一波长不同点的
V R 值，就可以反应地质界面在水平方向的变化特征。若记录不同λR
的V R 值，
也就可以反映出不同深度的地层分布和特征。
瑞利波和反、折射波一样都是沿测线方向传播的。在测线上以一定道间距ΔX 设置N+1 个检波器，就可以观测到瑞利波在N ΔX 长度范围内传播的过程。设瑞利波的频率为fi ，相邻两各检波器的瑞利波的到时差为Δt 或相位差为Δφ,则相邻两道ΔX 长度的范围内，瑞利波的传播速度，可以记为：
(2-1) 式中 (2-2)
测量范围N ΔX 内地层 的平均速度为 (2-3)
在同一地段测量出一定频率的值就可以得到一条（V R -ｆ）曲线，即所谓的频散特性曲线或把（V R -ｆ）曲线转化为（V R -λ
R
）曲线，可用下式表示：
(2-4)
由于(V R -ｆ）与（V R -λ
R
）曲线的变化规律与地层地质条件存在着内在的联系，
因此通过 对频散曲线的反演解释，可以得到地下某一定深度范围内的地质构造，也可以得到不同深度地层的V R 值。
??
?
????=??=?πx f V t x V R R 2i i i i f t f t f f π??πππ2/222?=???X =??X ????
???????=??=∑∑==n i i i R
N i i R x N f V t x N V 112?πf
V R R =
λ
2．2多道瞬态面波数据采集方法
2．2．1仪器及配件
一套完整的多道瞬态面波采集系统至少应该配备以下仪器和配件：
地震仪：用于处理和存贮地震波信号。一般使用SWS 多通道工程地震仪，也可以采用其它通用多通道数字地震仪，数据通道不应低于六道。
数据传输线：用于检波器和地震仪间的数据传输，其长度不应小于最大测线长度。
检波器：用于接收地震波信号，面波采集时应采用低频检波器。
触发开关：触发开关通过导线连接震源和地震仪，以保证震源的激发的同时地震开始记录数据，使所采集的地震信号具有时间特性。
震源：一般的浅层面波勘探常采用锤击震源，也可采用落重或炸药震源。
电源：根据不同的仪器要求，配备相适应电源。
2．2．2数据采集
1、侧线布置
野外数据采集时使用低频面波检波器在震源纵向方向等间距排列，如图2-1所示，排列长度应大于预期探测深度，排列线附近地面尽量避免有沟、坎、墙等能产生反射或散射的障碍物。
图2-1
2、参数设置
仪器开启进入面波采集系统后，需要对以下各种参数进行设置：
存盘路径：用来指定数据的存放地点，方便以后调用。
文件名：由于野外数据采集时往往数据量大，文件多，所以必须正确设置文件名，否则极易搞混淆。文件名应该包括代号和代码两部分，代号部分一般用工程名称的拼音简写，代码部分用来表示数据采集的先后顺序，可以由仪器自动生成。
采样间隔：常采用0.20或0.25ms
每道采样数：常取1024、2048、4096等。
道数：根据实际情况设置，常采用12道或24 道。
道间距：道间距由测线长度和道数控制，设测线长度为L，道数为n，则道间距为L/（n-1）。道间距的设置还应该考虑分辨率要求，不能大于欲探测的最薄地层的厚度。
偏移距：视具体情况而定，取值范围一般为2~10米。
3、震源激发
多道瞬态面波震源激发位置必须位于检波器排列的纵向方向，可置于前端也可置于后端，最小偏移距不宜低于2m。震源能量视预期勘探深度而定，当预期勘探深度小于30m时，可用人工锤击震源，预期勘探深度在30~80m可采用落重震源，预期勘探深度大于80m时一般应使用炸药震源。
瞬态面波测深要求采用的震源在时间上是单个脉冲的冲击。在锤击或落重操作中往往会产生连击，甚至在爆炸时，由于围岩的影响，也能出现反冲。如果两个脉冲的时间间隔小于期望获得的面波最长周期，就不可能用时间-空间窗口加以清除，而会在频率波数谱上出现周期性的能量强弱起伏，严重时甚至会导致相位的周期性扭曲。
4、数据检查与保存
当震源激发后，地震仪会将所接受到的地震波形记录显示在屏幕上，可以通过增益控制键调整波形幅度，观察有无缺道以及干扰的大小等，然后确定记录信号的质量是否合乎要求。有的工区，由于客观条件的限制而无法避开干扰，这时就需要采用多次叠加技术来压制干扰，叠加的次数视具体情况而定。当确定接收的信号合乎要求后，即可存盘。
第三章 瑞利波资料整理与解释
3．1面波频散曲线的深度解释
要利用面波频散曲线进行地层划分，首先要确定面波波长与深度的转换系数β，以便将面波f-V R 曲线转换为H-V R 曲线。
瑞雷波的能量随深度按指数规律衰减，通常定义当振幅比 μz /μ0 衰减到 1/e 时的深度为穿透深度，其中 μ0为横向振动的振幅，μz 为纵向振动的振幅。针对不同的岩土介质，我们可以计算出穿透深度与振幅能量之间的关系，如表3-1所示，从而确定出比较合理的深度H 与波长λ
R
的转换系数值β值。
从表3-1中可以看出，对于所有的介质，瑞雷波的穿透深度为0.55λR
~0.875
λ
R
。对于土体而言，泊松比σ＝0.4－0.45，则穿透深度Ｈ≈(0.79-0.84)λ
R
。
对于淤泥质软塑土层，穿透深度可取0.85λR
。对于一般土层穿透深度可采用：
f
V H R
R 8.08.0==λ (3-1)
实际应用中，由于各测区地层条件一般不会相同，所以应该根据现场对比试验来确定合适的深度的转换系数β。
一般来说，以上述β值绘出V R —βλ
R
曲线中的传播速度能够代表 βλR 深
度以上的平均速度，其变化规律与V R —λR 曲线一致。
表3-1 不同介质中瑞利波的穿透深度
3．2层厚度的计算方法
在实际勘察工作中，以V R 为横坐标，以H=βλ为纵坐标，绘制V R -H 曲
线（如图3-2），曲线的纵坐标就可近似代表勘探深度。分析V R -H 曲线的形态和变化规律，可以初步确定地层界面深度以及各层速度的大概范围。精确确定地层段划分主要有以下两种方法：
图3-2
1、一阶导数极值点法 根据
R R
R
V βλλ-??曲线的极值点对应的分层位置，求出其波长Ri λ，并根据 Ri λβ=H 确定分层深度。
2、拐点法 根据V R -βλ
R
曲线上的拐点的位
置，计算出拐点处所对应的波长Ri λ，同样根据Ri λβ=H 确定出分层深度。需要注意的是瑞利波速度代表着Ri λβ深度以上介质的平均速度。对于多层介质，深度计算
公式需要作适当的修正，即：Ri λβk H i =，以消除层间的影响。
3．3层速度的计算方法
1、瑞利波速度
层速度计算一般采用近似计算方法，即近似的认为瑞雷波传播速度代表某一深度内各层波速的加权平均值。分层速度由下式计算：
速度R V 随H 增大而增大时：
1
1
1-----=n n Rn n Rn n Rm
H H V H V H V
(3-2)
速度随深度减小时：
1
11----
-=
Rn n Rn n n n Rm
V H V H H H V (3-3)
式中：n H 为第 n 点深度；
1-n H 为第n-1点深度； Rn V 为 n 点深度以上平均波速； 1-Rn V 为第n-1点深度以上平均波速；
Rm V 为n H —1-n H 深度间隔的波速。
2、横波速度
由瑞雷波的基本原理可知，在均匀各项同性半无限弹性介质中，瑞雷波速 度和横波速度的近似关系为S R V V 919.0≈。对于不同的岩土介质，经理论计算，可得到不同泊松比σ 与S R V V 的关系见表3-3。从表中可以看出，随着泊松比的增大， R V 相对S V 急剧增大，而S V 与R V 的值则趋于一致。一般岩石泊松比在0.25左右，第四系地层泊松比为0.4~0.49，可以认为对土体而言，R V 与S V 基本相等。其误差只有5%左右，即S R V V 95.0≈。由此，在计算岩土的力学参数时，可利用
R V 代替S V 进行近似计算。
表3-3
瑞利波速度与横波速度的关系表
第四章工程实例
4.1 工程概述
2007 年春季，陕西延长县某河岸黄土陡边坡出现滑动迹象，严重威胁穿行而过的输气管道的安全。滑坡区位于陕北黄土高原中部地区，属于典型的继承型和继承、侵蚀混合型的黄土沟壑地貌。黄土广覆于下伏起伏的基岩古地形之上，在新构造运动的影响下，由于河流的长期侵蚀切割，形成沟谷深切的地形。该处滑坡受河流的侵蚀切割作用，坡体前部形成陡坡临空面，为滑坡提供了滑动的空间条件。
该滑坡危及输气管线的安全，所以必须尽快勘察和治理。由于时间紧迫，按常规的勘察方法很难满足工期要求，急需一种快速、高效、准确的勘探方法。经分析和研究，最后确定了以多道瞬态面波勘探为主，配以少量钻孔加以验证的勘察方案。面波勘察的任务是要划分地层并确定滑动面的位置。
4.2 数据采集和处理
1、野外数据采集
仪器采用北京水电物探研究所SWS 工程地震仪，检波器使用4 赫兹面波检波器，震源采用18磅铁锤锤击合金垫板。采集时参数设置如下：采样间隔：0.25ms
每道采样数：2048
道数：12道
道间距：2m
偏移距：各点取4m和8m各采集一组数据
观测系统
测试中沿河堤走向布置测线，等间距设置6个测点（CD1~CD6），总覆盖长度约140m。
2、数据分析和处理
对所采集的数据按本文所述方法在时间-空间域和频率-波数域进行初步处理和分析，发现测区面波数据呈现两类不同的特征：
一类是基阶面波型号很强，高阶信号较弱，，如图4-1 所示，类似Ⅰ类（波
速由表层向底层逐层增高的横向均匀介质）地层面波频散特性。
二类是基阶面波和高阶面波都很强，但是能够区分，如图4-2所示，类似Ⅱ类（底层波速最高，中部含低速层的横向均匀介质）地层面波频散特性。
通过进一步分析发现，测区面波频散曲线形状非常类似，都具有两处明显拐折，较深处拐折出现速度倒转现象，说明该深度处具有低速夹层。而测区部分面波信号(CD3-CD6)在时间-空间域和频率-波数域出现类似Ⅰ类地层的面波频散特征，则是由于该处低速层深度较大，减弱了高速波导效应。事实上，我们从图上可以看出，高阶面波还是具有一定能量，要比正常Ⅰ类地层中高阶面波信号稍强。由此可以得出，测区内地层都可以归为Ⅱ类地层。
将验证孔的地质和面波资料进行对比分析，经多次计算和比较，确定β取0.8 最为合适。按此换算系数得出的面波H-VR 曲线上两处拐折很好的对应了两处地层分界面，如图4-3所示。由此也确定了层段划分标准。
图4-1 测点4 实测面波S-T域波形记录及（右）F-K域图谱
图4-2测点1 实测面波S-T域波形记录及（右）F-K域图谱对所有资料进行时间空间域和频率-波数域处理后得到各测点基阶面波频散曲线，然后按上面得出的波长-深度转换系数将面波频散曲线转换为H-VR曲线。各曲线按其测点相对位置显示在图4-4中。
4.3 地层划分及滑动面确定
利用所得VR-H曲线反演横波速度结构，反演方法采用人机联合反演。首先根据频散曲线的形状特点确定地层界面位置，然后再反演其横波速度结构。反演结果见表4-1。
表4-1测点1~6横波速度反演结果表
可以看出，地层横波速度总体随深度加深呈增大趋势，深度在20m 左右出现低速夹层，横波速度值不超过200m/s。归纳各点横波速度结构并结合验证孔地层结构情况，确定测线下方从上向下依次分布四层地层:
1、地表至8 米深度左右，横波速度97～207(m/s)，为黄土：浅黄色，结构疏松，孔隙发育，天然状态下垂直节理十分发育，遇水显湿陷性，强度很低。该层在陡坡处出现相对滑动。
2、黄土层下方，波速范围227～263(m/s)，为黄土质砂粘土：黄褐色，结构致密，垂直节理发育，无层理，无湿陷性，抗剪强度较高。
3、黄土质砂粘土下方，横波速度降低到138～198(m/s)，为泥岩：灰白色，强风化，多为土状，位于地下水位以下，遇水软化，抗剪强度极低。该层即为滑动带。
4、最底层的横波速度明显增大，超过400(m/s)，为砂岩：灰色-灰白色，坚硬，抗剪强度高，顶部具有3-5米的风化带，具有垂直节理，但其空隙和节理中往往充填了粘土物质而形成相对的隔水层，易于形成滑坡面。
图4-5 和图4-6 为根据以上反演和解释所得的地层剖面图。图4-5 为该滑坡沿河堤走向的地层解释剖面，图4-6为该滑坡沿滑坡轴方向的地层解释剖面。
瞬态面波方法在该滑坡勘察中的应用取得了良好的效果：为滑坡治理方案的设计提供了地层分层参数；节约了勘察成本，缩短了勘察周期，为滑坡的治理赢得了宝贵的时间；采用面波勘探方法，避免了大量钻探工作对土体的扰动而加速
滑坡体的滑动。
图4-3实测面波频散曲线与钻孔柱资料对比图
图4-4 测点1~6的实测面波频散曲线（β=0.8）
图4-5沿河堤走向的地层解释剖面
图4-6沿滑坡轴方向的地层解释剖面
第五章结论
本文结合工程实例，对瑞利波勘察的方法可以得出以下结论和认识：
1、瞬态瑞雷波法用于浅层地质勘探和工程检测具有高效，环保，经济，抗干扰强等优点，在中间夹软弱低速层的复杂地层条件下也能使用，能够弥补传勘探方法的不足。
2、多道瞬态面波数据处理过程中，采用频率-波数谱分析法求取频散曲线效率高，结果很稳定，但其只能反映地层在横向变化的平均效应。
3、不同结构类型地层的面波频散特征不同，相应的面波采集处理方法也应不一样。
4、在实际面波勘探工作中，应该根据测区面波资料与地质资料对比，确定合适的瑞雷波长与深度转换系数。对于一般的黄土覆盖层，波长深度转换系数取0.8比较合适。
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多道瞬态面波勘察规范 4 总则 4.1 应用条件 1 勘察对象与周围介质应存在明显物性(速度)差异. 2 勘察目标体尺寸,相对于埋藏深度应具有一定的规模. 3 目标体的物性异常能从干扰背景中清晰分辨出. 4 场地条件满足开展面波勘察的要求. 5 面波勘察方法满足任务的目的要求. 4.2 应用领域 1探查覆盖层厚度，划分松散地层沉积层序； 2 探查基岩埋深和基岩面起伏形态，划分基岩的风化带； 3 探测构造破碎带； 4 探测地下隐埋物体、古墓遗址、洞穴和采空区； 5 探测地下非金属管道； 6 探测滑坡体的滑坡带和滑坡面起伏形态； 7 地基动力测试，地基加固效果检验、评价等。 4.3 应用能力 普遍采用5-K变换法提取瑞雷面波、多道加权平均或直接从5-K域获取的频散曲线作为该排列的中心点处频散曲线，采用阻尼最小二乘法反演横波速度，从而降低了瑞雷波法探测的纵横向分辨率。无法探测小规模和局部异常，难以满足高精度探测的要求。 5 工作设计 5.1 工作任务 5.1.1 应根据主管部门或委托方下达的任务书或有关合同（协议）明确工作任务与技术要求，确定项目负责人，编写设计书。 5.1.2 工作任务书内容应包含以下内容： 1 工程名称、工程地点、工程编号及范围；
2 要求提交的成果资料和期限； 3 工作区的地形、地貌及地质概况； 4 与任务有关的已知地质资料及地形图。 5.2 资料收集与踏勘 5.2.1 现场探勘应包括以下内容：测区地形、地貌、交通及工作条件；核对已收集的地质、物化探及测绘资料； 5.2.2 设计书编写之前应由项目负责人组织收集和分析工区有关资料，包括以下内容： 1 场地的岩土工程勘察资料 2 场地建（构）筑物的平面图等； 3 场地及其临近的干扰震源； 4 有关的地质、钻探、物探及其他技术资料 5.3 方法有效性试验 5.3.1 野外施测之前，必须进行方法的有效性试验工作； 5.3.2 试验工作应根据测区具体的地质条件、地貌单元规定，每种条件下不少于1个试验面波点； 5.3.3 试验点应布置在有代表性的地段上，与生产测线重合，并通过已知地质资料的地段、试验成果作为生产成果的一部分； 5.3.4 试验工作遵循从简单到复杂、试验因素单一变化的原则。5.4 测线与观测系统的选择 5.4.1 应结合探测目的和已知资料，通过试验确定观测系统布置方式、采集参数和激发方式。现场工作应符合下列规定： 1 应视探测对象布置成测线或测网；多道接收时，测线应呈直线布置； 2 应采用向前滚动观测方式，滚动点距应满足横向分辨率要求； 3 测点间距应根据探测任务和现场条件确定，每条测线上不得少于3个测点。
超声波焊接原理： 超声波焊接是熔接热塑性塑料制品的高科技技术，各种热塑性胶件均可使用超声波熔接处理，而不需加溶剂，粘接剂或其它辅助品。 其优点是增加多倍生产率，降低成本，提高产品质量及安全生产。 超声波塑胶焊接原理是由发生器产生20KHz(或15KHz)的高压、高频信号，通过换能系统，把信号转换为高频机械振动，加于塑料制品工件上，通过工件表面及在分子间的磨擦而使传递到接口的温度升高，当温度达到此工件本身的熔点时，使工件接口迅速熔化，继而填充于接口间的空隙，当震动停止，工件同时在一定的压力下冷却定形，便达成完美的焊接。 新型的15KHz超声波塑胶焊接机，对焊接较软的PE、PP材料，以及直径超大，长度超长塑胶焊件，具有独特的效果，能满足各种产品的需要，能为用户生产效率以及产品档次贡献。 超声波焊接工艺： 一、超声波焊接： 以超声波超高频率振动的焊头在适度压力下，使二块塑胶的结合面产生磨擦热而瞬间熔融接合，采用合适的工件和合理的接口设计，可达到水密及气密，并免除采用辅助品带来的不便，实现高效清洁的焊接焊接强度可与本体媲美。 二、铆焊法： 将超声波超高频率振动的焊头，压着塑胶品突出的梢头，使其瞬间发热融成为铆钉形状，使不同材质的材料机械铆合在一起。三、埋植： 借着焊头之传导及适当压力，瞬间将金属零件(如螺母、螺杆等)挤入预留的塑胶孔内，固定在一定深度，完成后无论拉力、扭力均可媲美传统模具内成型之强度，可免除射出模受损及射出缓慢之缺点。
一、超声波塑料焊接的相容性和适应性： 热塑性塑料，由于各种型号性质不同，造成有的容易进行超声波焊接，有的不易焊接；下表中黑方块的表示两种塑料的相容性好，容易进行超声波焊接；圆圈表示在某些情况下相容，焊接性能尚可；空格表示两种塑料相容性很差，不易焊接。 热塑性塑料 超声波焊接的相容性示例图表A B S ABS/ 聚碳 酸酯 合金 （赛 柯乐 800） 聚 甲 醛 丙 烯 腈 丙烯 酸系 多元 共聚 物 丁 二 烯 - 苯 乙 烯 纤维 素 (CA, CAB, CAP) 氟 聚 合 物 尼 龙 亚苯基- 氧化物 为主的 树脂（诺 里尔） 聚酰胺 -酰亚 胺（托 郎） 聚 碳 酸 酯 热 塑 性 聚 酯 聚 乙 烯 聚 甲 基 戊 烯 聚 苯 硫 聚 丙 烯 聚 苯 乙 烯 聚 砜 聚 氯 乙 烯 SAN-NAS-ASA 四、成型： 本方法与铆焊法类似，将凹状的焊头压着于塑胶品外圈，焊头发出超声波超高频振动后将塑胶熔融成形
水文地质勘探现状及勘探技术分析 随着当今社会科技不断地发展与进步，我国的水文勘探技术也在不断革新，水文勘探技术的含金量也在不断提高，并影响着整个行业的发展。本文重点以地下热水资源来描述水文地质勘探现状以及对勘探技术的分析，经过对具体事例的研究可以得出更加详细的结论。 标签：水文地质；勘探现状；勘探技术分析 0 引言 地下热水是宝贵的地下水资源，同时是一种洁净的能源，其应用范围越来越广，在采暖、洗浴、医疗保健、旅游度假、种植、养殖、工业利用等方面发挥独特而重要作用。合理开发地热资源对环境保护、刺激消费、提高人民生活水平，获得较好的经济效益和社会效益，将起到积极的推动作用。 1 地下热水的水文地质勘探现状 在国内，水文地质勘探的主要目的就是对当地的地质情况做出详细的理解和分析，对地质进行科学、有效的勘探，就需要大量人力物力的支持。要进行水文地质勘探我们首先要明确目标，做好前期调研。最开始我们要在进行水文地质勘探之前，要充分了解当地地质情况，搜集大量的有关数据，再投入大量的人力物力进行勘探。许多勘探队伍资金周转困难，因此在资金投入方面要进行控制。许多勘探队因为资金问题，不会做出详细的勘探报告，使得勘测的数据缺乏可靠性。下面我们根据某地地下热水资源的开发为例，看看我国勘探的效果 1.1 地热井施工情况 在进行水文地质勘探中，地下热水的勘测也是一项重要的项目，在勘探之前要进行一系列的准备工作。 第一步是进行钻探施工，首先要确定钻探设备，做出计划井深与实际井深。进行两开作业，将钻井初步规模与基础设施全部建设完毕。井身结构见表1。 第二步是进行岩屑录井操作，我们对目标井进行了岩屑、钻时录井及钻井液观测工作。岩屑录井最开始是由一开至完钻，每米都会捞取一个岩屑样品，并进行岩屑录井；钻时录井由一开至完钻每米一个钻时点。钻井液观测每8小时一次。包括密度，漏斗黏度、泥饼厚等。 第三步是进行地球物理方式的测井，地球物理测井就是进行数字方式测井，完成数字测井工作量1388m，本井测源从50.00～1350.00m开始进行连续地温测井，井温测量成果见表2。
深圳地铁7号线福赤区间面波勘探技术方案 深圳市工勘岩土集团有限公司 二Ｏ一四年十二月
目录 1、前言 (1) 2、主要勘探目的 (1) 3、执行规范 (1) 4、方法原理 (2) 5、测线布置 (3) 6、瑞利波法现场测试方法 (5) 7、资料处理与解释 (6) 8、提交成果 (8) 9、工期 (8) 10、投入人员及仪器设备 (9)
1、前言 受中国水电四局的委托，我公司拟对深圳地铁7号线福赤盾构区间进行面波（瑞利波）法勘探。本区间自福田河南岸的福临站北端开始，至滨河大道的赤尾站西端结束，里程桩号大致范围为： 左线ZDK20+360.117～ZDK20+845.492； 右线YDK20+347.717～YDK20+844.001。 线路下穿福田河、福临小区、滨河大道等，线路经过区地面环境复杂多变，将会给面波勘探带来诸多不便和影响，有的区段可能难以展开勘探，即使是积极创造条件勉强开展慨叹的区段，也需要投入更多的时间、人力、物力等，并且在诸多不利因素背景下所解算的成果资料的可信度会大打折扣。为了尽可能全面地完成地质任务，编制此方案。2、主要勘探目的 通过面波（瑞利波）勘探，揭示盾构区间隧道穿越区岩土强度的分布，提请盾构施工时提前采取相应措施。 3、执行规范 本次探测执行如下技术规范： 1）《多道瞬态面波勘察技术规程》(JGJ/T143—2004)； 2）《物化探工程测量规范》（DZ/T0153-95）； 3）《城市工程地球物理探测规范》（中华人民共和国行业标准JJ7-2007）； 4）《水利水电工程物探规程》（中华人民共和国水利水电行业标准
SL326-2005）； 5）《工程测量规范》（GB/50026-2007）。 4、方法原理 瑞利波是面波的一种。瑞利波法是利用瑞利波的运动学特征和动力学特征来进行工程质量检测及工程地质勘察的地球物理方法。 在自由界面（如地面）上进行竖向激振时，均会在其表面附近产生各种波长的瑞利波，其二维和三维波动及传播示意图见图1和图2。瑞利波有三个与工程质量检测和地质勘察有关的主要特征： (1)、在分层介质中，瑞利波具有频散特性； 图1 瑞利波的椭圆极化示意图（二维） (2)、瑞利波的波长不同，穿透深度也不同； (3)、瑞利波的传播速度与介质的物理力学性质密切相关。
工程双源面波勘探及其应用 毛健伟聂碧波郭乃根孙秀容夏学礼 上海申丰地质新技术应用研究所有限公司 上海201106 内容提要：为了提高面波勘探的勘查深度，将多道瞬态面波勘探和微动勘查集成为一轻便的系统，使面波勘探的勘查深度加深至100∽300米，基本满足了工程上的需要。在多道瞬态面波勘探数据采集时应首先对面波波场进行分析，采用大偏移、大道距对提高频散曲线的提取精度十分重要。使用该系统在同一点两种方法采集数据得到的频散曲线有着十分好的重复性和唯一性，并能得到验证。工程双源面波勘探在浅部煤层采空区中的应用取得了很好的效果。在煤层埋藏较浅，得不到煤层反射波的煤层采空区调查中有着较好的应用前景。 关键词：面波微震双源采集系统频散 1引言 上世纪九十年代中期，北京水电物探研究所刘云祯先生首先提出了“多道瞬态面波法勘探【1】”，并研制出具有自主知识产权的多功能面波仪，开发出相应的资料处理软件。多道瞬态面波法勘探在工程界得到普遍应用。并于2004年国家颁布了“多道瞬态面波发勘察规程【2】”。通过多年的实践，多道瞬态面波法勘探在频散曲线提取中的稳定性问题【3】，频散曲线的“之”型问题【4】及勘探深度较浅等都使其应用受到限制。1998年原地质矿产部王振东先生针对多道瞬态面波勘探勘探较浅（20米左右）提出了双源面波勘探的设想【5】，拟将多道瞬态面波勘探和微动勘查在软、硬件上集成为一个系统，即同时可进行“多道瞬态面波法勘探”，又可进行“微动勘查”，取之所长，避之所短，提高面波勘探勘查深度，满足绝大部分工程的需要。 虽然“多道瞬态面波法勘探”和“微动勘查”都是应用面波在非均匀介质具有频散特性和半波长理论来研究地下地质结构，但他们在数据采集方法、使用的硬件及资料处理方法上有着较大的差别。上海申丰地质新技术应用研究所有限公司于2008年在加拿大骄佳技术公司赵冬先生的配合下，选择美国SI公司生产的S-Land数字化工程地震数据采集系统为硬件，赵东先生编制的天然原面波F－K、SPAC、ESPAC处理软件集成了工程双源面波勘探系统，并在野外进行了大量的试验，使面波勘探的勘探深度提高至100-300米。该系统之所以定名为工程双源面波勘探系统，它在两方面不同于“微动勘查”，一是它的采集硬件是多道（24或48道）而不是4或7个独立的采集单元，一个系统既可采集人工源面波，又可进行微动采集；二是它采用的传感器是2.5Hz和4.5Hz低频检波器，而不是低频摆，该系统更换检波器后还可进行地震反射和折射波法勘查，一个系统可以进行多种弹性波法数据采集，既适用又经济。
1.1 技术要求 资料收集技术要求 1.1.1 要求在勘察工作开始前，到设计院、地矿、气象、农林业、交通、水利等部门广泛开展资料收集工作。 1.1.2 工程地质调查技术要求 A、工程地质调查的目的 查明场地范围内的地貌、地质条件，并结合区域地质资料，对河道工程的稳定性、适宜性作出评价，且为了工程地质勘探、测试工作及工点的布置提供依据。 B、工程地质调查的技术要求 重点查明地基稳定和现有河道边坡稳定的地质问题，沿线的不良地质现象，如滑坡、地面沉降等，地面陡坡、地下水、地表水活动情况，临河沿河边坡冲刷失稳可能调查调查精度按具体项目的具体要求来控制。 1.1.3 钻探技术要求 拟采用XY-1型回转式油压岩芯钻机钻探，开孔直径110mm,终孔直径不小于91mm，采用套管或泥浆护壁，对需重点查明的部位（滑动带、软弱夹层等）应采用双层岩芯管钻进。 钻探回次进尺：软土层小于或等于1.0m，其它土层一般不超过1.5m。 岩芯采取率：黏性土、强风化岩 > 90%砂土》65%破碎带、块状强风化岩、中等风化岩》65%岩芯有序摆放在钻孔旁并填好标示牌，拍照留档。 孔深误差：钻进深度内的误差控制在士5cn以内。探井、探槽和探洞：除文字描述记录外,尚应以剖面图、展示图等反映井、槽、洞壁和底部的岩性、地层分界、构造特征、取样和原位测试位置,并辅以代表性部位的彩色照片。 1.1.4 勘察取样技术要求
①取土样:在钻孔中采取土试样，严格按《岩土工程勘察规范》（GB50021- 2001）（2009版）（第9章第4节）有关规定执行。②取样间距：表层0?3m取土间距1.0?1.5m，变层加取，土层较薄（厚度 0.5?1.0m）时均应取样；3?15m深度范围内每隔1.5?2.0m取样；15?20m 深度范围内每隔3.0?3.0m 取样。 ③取样方式：对软土层采用敞口式薄壁取土器取样；对可塑－硬塑黏性土采用锤击普通取土器取样；对中粗砂（或粗砾砂）层，取标贯器内的芯样或采取扰动样。 ④场地要采取地表水和地下水试样。 1 . 1 . 5原位测试技术要求 A、标准贯入试验 为测定黏性土的物理力学性质指标，在钻孔中进行标准贯入试验，利用地区经验对黏性土的状态、土的强度参数、变形参数、地基承载力作出评价；试验间距一般控制在1.0?1.5范围内。 试验要点：清干净孔内残渣及扰动土，准确丈量孔深，做好记录。具体技术操作重点如下： ①标准贯入试验孔采用回转钻进，并保持孔内水位略高于地下水位。当孔 壁不稳定时，可用泥浆护壁，钻至试验标高以上15cm处，清除孔底残土后再进 行试验； ②采用自动脱钩的自由落锤法进行锤击，并减小导向杆与锤间的摩擦力，避 免锤击时的偏心和侧向晃动，保持贯入器、探杆、导向杆联接后的垂直度，锤击速率应小于30击/min ; ③贯入器打入土层15cm 后，开始记录每打入10cm 的锤击数，累计打入 30cm的锤击数为标准贯入试验锤击数N。当锤击数已达50击，而贯入深度未 达30cm 时，可记录50 击的实际贯入深度，按下式换算成相当于30cm 的标准贯入试验锤击数N。
水文地质勘探内容及水文技术分析 摘要：的水文地质是工程地质工作普查与勘探中一个重要的组成部分，水文地质勘探与工程地质勘探资料是正确评价地质环境不可缺少的。本文对水文地质工程地质环境地质的工作等进行了总结和概括。 关键词：水文地质；技术要求；地质特征；勘探调查 一、前言 在水文地质与工程地质的工作程度和精度，会直截影响到整个地质环境合理开发利用及规划，同时还影响到开发利用过程中可能发生的突发性地质灾害或安全事故的处理决策问题及地质环境恢复治理方案的制定和实施。根据《水文地质工程勘查规范》、《固体地质勘查规范总则》和各类地质勘查规范等要求，在开展地质勘查工作的同时，水文地质工程地质环境地质工作也应同时并进。 二、工作内容方法及要求 水文地质工程工作内容，应当根据勘查阶段和矿床类型的不同按《水文地质工程勘查规范》、《地质勘查规范总则》和各类地质勘查规范等要求结合实际因地制宜综合确定。主要有区域和水文地质工程地质环境地质测绘、静止水位观测、抽水试验、钻孔简易水文观测、钻孔岩心水文工程地质编录、坑道水文工程地质编录、地(表)下水长期观测、取样分析测试等。 (一)区域和矿区水文地质工程地质环境地质测绘 水文地质工程地质环境地质测绘观测路线采用穿越法和追索法相结合，一般垂直岩层、构造线走向和沿地貌变化显著方向，对重要地质体、接触带、断层带、软弱夹层、地质灾害和不良地质现象发育地带、河谷、沟谷和地下水露头多的地方进行追索、观察、详细记录和描述，并描绘信手剖面图和进行拍照。对造成地质环境污染和破坏的地带进行重点调查和观测。原则上1：50000测绘观测路线间距5OO～1000米，观测点密度3O～5O个／平方千米；1：10000测绘观测路线间距25O～500米，观测点密度3～5个／平方千米；1：2000测绘观测路线间距l00—200米，观测点密度30～50个／平方千米。野外调查内容和要求为： l、水文地质勘探内容和要求：(1)泉水调查：查明出露地貌位置和地质条件、成因类型、补给来源、流量、水质、水温、访问其动态变化情况。选择部分代表性强的泉取样，进行水质化学全分析和作细菌、污染、放射性分析。(2)老硐调查：查明硐El地貌位置和地质条件、老硐形状、断面、长度、揭穿层位和岩性、出水量、水质、水温、访问其动态变化情况。选择有代表性的取样进行水质化学全分析和作细菌、污染、放射性分析。(3)地表水体调查：查明河流、溪沟点的地貌位置和地质条件、水位、流量、水质、水温、与地下水的联系，访问其动态变化情况。水塘、湖泊的地貌位置和地质条件、水位、水质、水温、与地
面波法勘探在工程勘察中的应用
面波法勘探在工程勘察中的应用 摘要 在近地表勘探工作中，常用的方法有地质钻探、地震折射和反射 等方法。地质钻探方法比较可靠，但是成本高，且具有破损性；地震 折射方法和反射方法对于波阻抗差异较小的地质体界面反映较弱，不 容易分辨，特别折射波法要求下层介质的速度一定要大于上层介质的 速度，如果地层存在低速夹层和速度倒转，则折射法将无能为力。瑞 雷面波勘探法是一种新型的地震勘探方法，能够弥补传统方法的不 足。本文就是研究如何利用瑞雷面波的频散特性进行浅层地质勘探检 测。 引言 (1) 第一章地震面波简介 (2) 第二章瑞利波勘察原理及现场工作方法 (3) 2.1瑞利波勘察原理 (3) 2.2多道瞬态面波数据采集方法 (4) 第三章瑞利波资料整理与解释 (6) 3.1面波频散曲线的深度解释 (6) 3.2层厚度的计算方法 (6) 3.3层速度的计算方法 (7) 第四章工程实例 (9) 4.1工程概述 (9) 4.2数据采集和处理 (9) 4.3底层划分及滑动面确定 (11)
第五章结论 (15) 致谢 (16) 参考文献 (17)
引言 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，集中于自由表面，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。 1938年德国土力学协会首次尝试用稳态振动来检测岩土的各种弹性力学参数。1960年美国密西西比陆军工程队水陆试验所开始开发类似的技术方法，但由于当时技术条件的限制，均未获得成功。70年代初美国利用瞬态激振产生的瑞利波来研究浅部地质问题，并于1973年在第42届国际地球物理勘探年会上发表了“Rayleigh Wave Dispersion Technique for Rapid Subsurface Exploration”（瞬态面波在浅层勘探中的应用）论文，报道了有关的研究成果。在稳态方面，直到80年代初，日本的VIC株式会社经过多年的研究试制，推出了GR－810佐藤式全自动地下勘探机，才使该项物探技术在浅层工程勘察工作中得以应用。上个世纪九十年代中期，日本科学家在研究常时微动的过程中发现，常时微动是一种震源（包含面波在内）并初步完成了地基勘察。这是一项具有很大潜力的面波勘探方法。
面波法勘探在工程勘察中的应用 摘要 在近地表勘探工作中，常用的方法有地质钻探、地震折射和反射 等方法。地质钻探方法比较可靠，但是成本高，且具有破损性；地震 折射方法和反射方法对于波阻抗差异较小的地质体界面反映较弱，不 容易分辨，特别折射波法要求下层介质的速度一定要大于上层介质的 速度，如果地层存在低速夹层和速度倒转，则折射法将无能为力。瑞 雷面波勘探法是一种新型的地震勘探方法，能够弥补传统方法的不 足。本文就是研究如何利用瑞雷面波的频散特性进行浅层地质勘探检 测。 引言 (1) 第一章地震面波简介 (2) 第二章瑞利波勘察原理及现场工作方法 (3) 2.1瑞利波勘察原理 (3) 2.2多道瞬态面波数据采集方法 (4) 第三章瑞利波资料整理与解释 (6) 3.1面波频散曲线的深度解释 (6) 3.2层厚度的计算方法 (6) 3.3层速度的计算方法 (7) 第四章工程实例 (9) 4.1工程概述 (9) 4.2数据采集和处理 (9) 4.3底层划分及滑动面确定 (11)
第五章结论 (15) 致谢 (16) 参考文献 (17)
引言 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，集中于自由表面，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。 1938年德国土力学协会首次尝试用稳态振动来检测岩土的各种弹性力学参数。1960年美国密西西比陆军工程队水陆试验所开始开发类似的技术方法，但由于当时技术条件的限制，均未获得成功。70年代初美国利用瞬态激振产生的瑞利波来研究浅部地质问题，并于1973年在第42届国际地球物理勘探年会上发表了“Rayleigh Wave Dispersion Technique for Rapid Subsurface Exploration”（瞬态面波在浅层勘探中的应用）论文，报道了有关的研究成果。在稳态方面，直到80年代初，日本的VIC株式会社经过多年的研究试制，推出了GR－810佐藤式全自动地下勘探机，才使该项物探技术在浅层工程勘察工作中得以应用。上个世纪九十年代中期，日本科学家在研究常时微动的过程中发现，常时微动是一种震源（包含面波在内）并初步完成了地基勘察。这是一项具有很大潜力的面波勘探方法。
多道瞬态面波技术在岩土工程勘察中的应用 发表时间：2018-10-30T17:20:08.923Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第18期作者：赵幸焕 [导读] 首先对于多道瞬态面波技术进行原理分析，该项技术的应用特点是借助激振的效果。 广东和协建设工程检测有限公司广东东莞 523416 摘要：随着关于多道瞬态面波技术研究的更加深入，在岩土工程勘察的工作当中应用更为普遍的就是瑞雷面波。该项技术能够更加全面的做好岩土工程施工前的准备工作，特别是在地质勘测以及掩埋物探测等方面其作用更加的突出。以下内容则是重点关于多道瞬态面波技术的应用原理进行了详细的阐述，并且有效分析了该项技术的应用过程，结合着相关的工作方法与勘探数据处理，在实际应用案例的基础之上进行讨论。 关键词：多道瞬态面波技术岩土工程勘察工作数据讨论 一、多道瞬态面波技术应用原理 首先对于多道瞬态面波技术进行原理分析，该项技术的应用特点是借助激振的效果，使得固定范围内会有小频率的瑞雷波面，通过多重激振的作用，会形成越来越多的瑞雷波面形成叠加，随后在面波传播的过程中，通过利用多项分析技术对瑞雷面波进行分析，比如频谱和相位谱分析法，从而能够有效的得到准确的频散曲线图，最终形成VR-λR 曲线。 二、多道瞬态面波技术应用过程分析 在具体的岩土工程勘测的过程中应用的多道瞬态面波技术可以准确的分为三个方面：现场测试、室内数据处理及频散曲线的计算和反演及工程解译。首先就是现场测试环节，该项工作直接取决了今后开展工作任务的成与败，也就是说现场的测试阶段能够保障今后工作的有效开展，所以对于勘测设备的选择以及勘测计划的制定和勘测方法的规划都至关重要，通过相关人员准确精密的计算来进行空间采样和时间采样，根据特定的参数和点数进行相应时间间隔内的波形记录工作，除此之外还需要进一步提高室内数据的处理工作效率，根据实际工作情况以及数据处理量，制定出频散曲线，从而能够准确有效的去评定有关力学等性质。 三、关于瑞雷面波的勘探原理分析 在进行瑞雷面波的产生原因分析时，利用弹性动力学知识来进行解释，由于振动源的发生在地表，那么在地基中就会产生弹性波并且一直传播下去，该种弹性波一般情况下可以分为三种体波：面波和压缩波以及剪切波等等。那么对于瑞雷波的勘测主要是依靠着勘探特性来进行勘察，主要是根据地层表面附近如果出现有形状类似于Sv的剪切波和压缩波，并且能能够出现重叠的情况，那么就会伴随着这种现象出现瑞雷面波，该种情况下，形成的瑞雷面波具有的特性为频率低、速度传播较慢、衰减性低，同时具备着大量的能量。以下内容是两种实验情况下的结果，第一就是如果将瑞雷面波在均匀性较差的介质中进行传播时，这时瑞雷面波自身具有的频散特性会发生变化，与波速之间存在在一定的线速关系；如果在均匀性较强的介质中进行传播时，这时瑞雷面波自身具有的频散特性就不会表现出现，所以根据这一实践结果，在岩土工程中的勘察工作起到了更加深远的影响。 瑞雷面波的相波速计算，计算频率∫不同的瑞雷面波的相波速，并绘制出面波勘探点的频散曲线Vr—∫。瑞雷面波的频率不同，则其波长也不相同，若一个波长为其所穿透的深度，则瑞雷面波在同一波长具有相同的传播特征；这在一定程度上把介质性质在水平方向上的变化情况进行了较全面的反映，至于波长不同，则可把深度不同的地下状况反映出来，一般情况下，由下式就可把瑞雷波波长计算出来： λx=Vr/∫。 若用H表示瑞雷面波勘探深度，λr表示瑞雷面波波长，则把二者之间的关系可表示为：H=βλr。 四、多道瞬态面波技术的野外工作方法与勘探数据处理 4.1工作方法 在野外进行多道瞬态面波的共炮点的排列应按照等道路的原理进行设计，除此之外还要对勘测深度进行评估，保证实际的勘测深度要大于预期的勘测深度，侧重点主要包括两个方面，一是对于深度的把控，确保将共炮点的排列实现最大限度的容纳；二是检波的道数是应该控制在不能少于六道。在对地震仪进行设计时，选取的参照标准应为全通滤波，并且有效的把控出面波的频率周期，其预期面波的半个周期要超过采样时间的间隔，其作用是减少假频的干扰，同时将低频面波的最大波长在记录的时间当中，从而可以有效的选择出符合地震信号勘测的低频检波器。以瞬态冲击式地面震源作为激发震源，进行激振不仅要有力，而且时间要短促，这样就不会出现回振，对于激振能量，一定要包含有这些频段——偏重于低频的宽频。至于产生于震源的地震波，其主频∫o由下式计算得到：∫o=1/2π*√4ro/M(1-σ)。 4.2进行数据处理 4.2.1面波群的加窗提取 在进行数据处理的过程中，主要面的探测对象时频散曲线。与此同时也要进行瞬态面波需要进行记录的信息和数据，包括在频散曲线上包括了多种形式下的导波和面波之间的合成，随后利用X-V的时间域对有效面波进行识别，从而能够面波进行加窗提取。 4.2.2面波特征峰值曲线的拾取 有关面波特征峰值曲线的拾取，是根据频谱图形将高阶和低阶之间的不同面波进行区分，以此作为前提工作，随后利用F—K法，把微动信号中面波频散信息提取出来，最终实现了峰值曲线的拾取工作。 五、实例探析多道瞬态面波技术在岩土工程勘察中的应用 5.1工程概况 关于多道瞬态面波技术在岩土工程勘察中的应用实例，主要是依照着娄底市创业服务平台的勘察工作为阐述的对象，该工程作为案例能够更加充分的介绍出多道瞬态面波技术的应用技术以及效果。该工程地点选择的是创业服务大楼，其周围环境的特性主要是厂房旧址，据了解该地区周围层作为垃圾填埋场，所以在进行各项工作之前要对该地区进行勘察工作，对垃圾的填埋区域进行划分和对深度进行明确的掌握，为后续的工作提供更为准确的数据。 再以庄河电厂新建工程作为工程实例来说明多道瞬态面波技术在岩土工程勘察中的应用。庄河电厂这个新建工程，其地质基岩由粉质
新疆大学课程大作业 题目：超声波的原理与应用姓名：xx xx 学院：电气工程学院 专业：电气工程及其自动化班级：电气xx-x班 完成日期：2012年11月27日
超声波的原理与应用 概述： 超声波是一种机械波。声的发生是由于发声体的机械振动，引起周围弹性介质中质点的振动由近及远的传播，这就是声波。人耳所能听闻的声波其频率在20～20000Hz之间，频率在20～20000Hz以外的声波不能引起声音的感觉。频率超过20000Hz的叫做超声波，频率低于20Hz的叫做次声波。超声波的频率可以高达911Hz，而次声波的频率可以低达9-8Hz。 早在1830年，F·Savart曾用齿轮，第一次产生24000HZ的超声，1876年F·Galton用气哨产生30000Hz 的超声。1912年4月10日，泰坦尼克号触冰山沉没，引起科学界注意，希望可以探测到水下的冰山。直到第一次世界大战中，德国大量使用潜艇，击沉了协约国大量舰船，探测潜艇的任务又提到科学家的面前[1]。当时的科学家郎之万和他的朋友利用当时已出现的功率很大的放大器和石英压电晶体结合起来，能向水下发射几十千赫兹的超声波，成功的将超声波应用到实际中。 现在，超声波测试把超声波作为一种信息载体，它已在海洋探测与开发、无损检测、医学诊断等领域发挥着不可取代的独特作用。例如：在海洋应用中，超声波可以用来探测鱼群和冰山，可以用于潜艇导航或传送信息、地形地貌测绘和地质勘探等。在检测中，利用超声波检测固体材料内部缺陷、材料尺寸测量、物理参数侧量等。在医学中，可以利用超声波进行人体内部器官的组织结构扫描和血流速度的测量等。 超声波工作原理 这次做机器人用到了超声波，才开始看它的工作原理，感觉还很简单，但是调试到最后，发现了很多问题，该碰到的都碰到了。赶紧写出来分享给大家。 先把超声波的工作原理贴出来：
煤田地质勘探及其主要技术手段分析 摘要:我国地质资源丰富，煤田储量巨大，所以煤田地质勘探问题受到人们的关注。本文作者首先阐述了煤田地质勘探的情况，接着分析了勘探技术在煤田地质勘探中的作用，最后介绍了主要勘探技术方法，可为煤矿设计以及生产建设提供详细资料，保证煤炭资源的合理与安全开采。 关键词:煤田地质勘探，遥感，填图，钻探，巷探，物探 引言：通过煤田地质勘探，可查明矿床范围，煤炭的分布特征，排列情况，埋藏深度以及矿体之间的联系；查明矿体的地质构造及其特征；查明矿体的空间分布及其形态变化情况；查明煤质情况包括含煤的物质成分，结构构造特征，其他成分的含量，不同类型煤炭资源的划分和它们的空间分布情况；还可根据探测信息计算出煤炭资源储量；了解矿区经济自然条件，以及矿区地质和水文地质条件的具体情况，进而得出矿床开采所需要的技术条件。 1、煤田地质勘探概述 煤田地质勘探主要是研究煤层的形成、煤层分布状态、含煤层的地质条件、煤层在地下赋存情况和煤层变化特征等，是一种研究煤层最有效的勘查理论与方法。主要有普查和勘探。煤田普查是在已探测到的矿点地质、物探等异常的情况下，为进一步了解矿点的开发价值而进行的勘查工作。而煤田勘探是在煤田普查的基础上进行的，对已确定有开发价值的矿床，在煤矿设计建设之前，以及开采过程中，为准确查明煤层的工业价值、储量和开发难易程度，保证矿山的持续生产，而进行的地质、经济与技术调查研究。为煤矿的设计与建设、煤矿的生产，提供所需要的煤炭储量和地质、经济与技术的基础性资料。 2、勘探技术在煤田地质勘探中的作用 煤田地质的勘探工作中，勘探技术是煤炭勘探成功的关键，能否选择合适的勘探技术关系着煤田的开发成败，对储量、地层、地质等多种因素的综合情况考虑是否到位会影响到后期的煤田开采以及利用效果，想要让煤系发挥更好的经济价值，必须认清煤岩体赋存的状态以及物质的发展规律，并且将勘探技术同施工方法进行科学的融合，通过以上一系列的工作才能完成不同勘探阶段的目标和任务，达到勘探的精度需求。传统的勘探技术中，多采用钻探工程、坑探工程结合物理勘探和地球化学勘察。近年来，随着科学技术的日新月异，勘探技术的飞速发展，当今的煤田地质勘探已经由过去的传统勘探发展成为当今的多工作混合勘探，其中包括多种专业、行业的综合勘探。主要有钻探、物探、水纹地质、岩矿以及古生物的鉴定、工程地质、煤质化验、航空测量、遥感地质等。但是当前的煤田地质勘探中存在一些有待处理的问题，如，地质条件的复杂性、水源缺乏、勘探程度低等等系列问题，当地的新勘探技术往往需要借助于实践经验与科学技术，并逐渐形成一整套完整的煤田地质勘探论述以及勘探体系。我认为主要可以从以下几方面提高勘探技术程度:加强现代化设备的运用率，加强资料收集、整理、分析、处理，运用各种软件进行综合解释和解析，尤其注重方法理论研究等
面波勘探技术分析 近年来，由于地震的频繁发生，对浅层地球物理勘探技术有了更高的要求，面波勘探技术就是在此情况下应运而生的新的勘探技术，其以简便、快速、高分辨率等特点而在许多领域得以应用，并取得了很好的效果。本文对面波勘探技术进行了具体的介绍，同时分析了面波勘探技术在野外方法，以及面波勘探技术在工程及应用过程中存在的问题进行了具体的阐述。 标签：面波；勘探；瞬态法 1 概述 随着近几年对浅层地震研究的深入，面波勘探随之发展起来，成为国内外在勘探浅层地震中普遍采取的一种方法。在面波中有瑞利波（R波）和拉夫波（L 波）之分，在进行面波勘探时通常称为R波，因其在同组波组中具有较强的能量、同时振幅也高于其他波，频率也处于最低点，在测量时很容易识别。 同时面波勘探技术对于面波还有另外一种分法，稳态法、瞬态法和无源法，这种分类法主要是根据产生面波的震源不同进行分类的，但其在测试时的原理是一样的。 2 面波勘探技术 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。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的分配率已由Miller（1955年）出来，即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。
一、超声波热量表原理： 1、基本原理： 热量表是将一对温度传感器分别安装在通过载热流体的上行管和下行管 号，一对温度传感器给出表示温度高低的模拟信号，而积算仪采集来自流量 热水所提供的热量与热水的进回水温差及热水流量成正比例关系。热水流量采用声波时差法原理进行测量，进回水温度则通过铂电阻温度计测量。热能表积算仪将热水流量和进回水温度进行数据运算处理，最后得出所消耗掉的热量，单位为 kWh 、 MWh、MJ 或 GJ。
2、 计算方法： a 、焓差法（依据供回水温度、流量对水流时间进行积分来计算） Q =∫q m ×?h ×d τ=∫ρ×q v ×??×d ττ1 τ0τ1τ0 Q ：系统释放或吸收的热量； q m ：水的质量流量 q v ：水的体积流量 ?? ：供水和回水温度的水的焓值差 b 、热系数法（根据供回水温差、水的累积流量） Q =∫k ×?θ×dv v0 v1 K=ρ???θ V :水的体积 ?θ：供水和回水的温差 k ：热系数 （具体密度及焓的取值参见GB/T 32224-2015附录A ） 二、 超声波热量表的选用 1、 机械部分 a 、热量表外形尺寸选用：热量表公称口径；公称压力；热量表全长、热量表计算器长度、高度、计算器高度、表接螺纹、流量计表体材质等。保证热量表可以正确安装在设备无干涉、且后期检修方便。 b 、热量表技术数据选用：包含热量表的最小流量、最大流量、过载流量、热量表温度围、公称流量下的压力损失、最大温差、最小温差、测算精度、热量表防护等级等。 2、 电气及软件部分 热量表供电方式：一般为24V 和230V （具体参见说明书）。 温度传感器类型、传感器导线长度（严禁自行加长、截短或更换导线）、热量表的通讯方式及通讯接口、流量计计量周期、用户M-Bus 抄表系统、
水利工程地质勘探的技术分析 发表时间：2017-11-10T16:49:45.300Z 来源：《基层建设》2017年第24期作者：梁耀升 [导读] 摘要：当前，随着经济建设的发展，水利工程的建设越来越多。在水利工程建设设计阶段我们需要采用先进的科学技术，来实现水利工程建设过程中地质勘探技术的高端性以及先进性。对于水利工程而言，地质勘探技术有多种，文章主要分析遥感技术与浅层折射地震勘探技术的应用，希望可以提供一个有效的借鉴，从而更好的保证水利工程勘探工作的有效性，为水利工程的顺利建设奠定一个良好的基础。 广西南宁水利电力设计院广西南宁 530001 摘要：当前，随着经济建设的发展，水利工程的建设越来越多。在水利工程建设设计阶段我们需要采用先进的科学技术，来实现水利工程建设过程中地质勘探技术的高端性以及先进性。对于水利工程而言，地质勘探技术有多种，文章主要分析遥感技术与浅层折射地震勘探技术的应用，希望可以提供一个有效的借鉴，从而更好的保证水利工程勘探工作的有效性，为水利工程的顺利建设奠定一个良好的基础。 关键词：水利工程；地质勘探；技术应用 1.我国水利工程建设过程中地质勘探工作面临的主要问题 1.1在水利工程建设过程中工程周边的环境问题能够影响地质勘探工作 在我国水利工程地质勘探的过程中，一定会出现区域范围内的水分变化，这样就会导致或者加速施工区域上空的空气变得潮湿，这样的问题就会导致在水利工程建设区域形成较为单一的空气形式，这样就会严重的破坏施工当地的周边自然环境，严重情况下会导致施工当地出现生态环境破坏的问题。需要我们在地质勘探过程中给予足够的重视。 1.2在水利工程建设过程中水文问题会影响地质勘探工作 在我国水利工程建设过程中，地质勘探工作较为重要的一项就是水文地质的相关检测。基于水文检测的重要性，我们在这一问题上需要给予足够的重视。但是由于种种原因，现阶段的地质勘探工作对于水文地质检测工作没有给予相应的重视。水库的蓄水过程和放水过程会严重地影响地下水位的变化，会导致地下水位下降，水位的下降会影响施工周边的生态环境。同时由于周边河流不断减少的流量，会导致河流的自身净化能力下降，出现施工周边的水质恶化状况。 1.3在水利工程建设过程中工程的建设质量也会影响地质勘探工作 在我国水利工程建设过程中由于对地质勘探技术的应用过程没有详细的监督和重视，就会造成非常严重的后果，其中显著的一点就是造成施工过程中的施工质量问题。在应用地质勘探技术的过程中，其中最重要的一点就是要保障在设计计算过程中使用的计算公式以及计算方法能够同实际应用的一致，但是很多时候并没有完全做到一致，这样就会导致地质勘探计算出的数据模糊，没有办法给出详细的勘探数据，这样的数据就会导致地质勘查工作失去了严谨性的特点，严重的情况会导致整个工程的工期延后，造成严重的经济损失。 2.水利工程地质勘探技术的应用 2.1水利水电工程中的勘探技术中应用的遥感技术应用 遥感技术以遥感平台为标准分为三种形式：①航天遥感②航空遥感③地面遥感。这三种遥感技术主要有四种优势点：第一，勘探的范围较大。第二，获取信息的速度较快。第三，勘探技术的信息综合性较强。第四，受干扰影响小。下面进行详细的介绍。 关于遥感技术在水利水电相关工程勘探中的应用，本文主要从四个方面进行分析：第一，在水利规划过程中的应用。第二，在水库工程中的实际应用。第三，在河流治理过程中的应用。第四，在水资源调查过程中的应用。 （1）应用一，在水利规划过程中的应用。遥感技术在水利规划的过程中，首先要进行污染水源的确定，通过污染水源的源头的观察来进行相应的水质质量的检测。（2）应用二，在水库工程中的实际应用。遥感技术在水库工程中的应用主要还是进行大范围的勘探功能，可以有效的是水库的全貌体现在一张图像中，这样有助于设计者进行详细的分析和设计。（3）应用三，在河流治理过程中的应用。遥感技术在河流治理的过程中，是以河流中的浮沙做为参照物进行遥感勘探的，这样可以对河流中的泥沙的量进行有效的分析，给出河流治理的初始数据。（4）应用四，在水资源调查过程中的应用。遥感技术在水资源调查中的应用主要是在雷达图像的方面，这种图像可以清晰的反映出水资源的相应的位置和水量。 2.2浅层折射地震勘探在水利工程勘察中的应用 2.2.1浅层折射波法概述 浅层折射波法，是利用人工激发的地震波在岩土界面上产生的折射现象，对浅部具有速度差异的地层或构造进行探测的一种地震勘探方法，是目前工程地震勘探中技术最成熟、应用最广泛的方法。 浅层折射地震勘探在水文地质及工程地质调查中，特别在解决有关水利、水电工程地质的问题中，当需要了解河床、水库底的构造时，应用浅层折射地震勘察并结合相应的地质钻探资料，往往会取得较理想的勘探效果。 实际工作中，浅层折射地震勘探主要用来划分地层，根据测得的纵波波速的数值范围，结合测线上的地质钻孔资料，就可以大致了解测线沿线的地下层位情况，结合其它物探方法，还可综合测定构造破碎带的位置、倾向、宽度等相关参数。 2.2.2工作方法 浅层折射地震勘探采用的仪器设备主要包括地震检波器、地震电缆和工程地震仪。地震检波器是安置在地面、水中或井下以拾取大地振动的地震波接收器;地震电缆起到把地震检波器接收的大地振动信号传递至工程地震仪的作用;工程地震仪则是在采集地震数据时，将检波器输出的电信号进行放大、显示并记录下来的专用仪器。随着相关电子科技的不断发展，浅层折射勘探使用的仪器设备性能也不断提升，地震检波器的灵敏度有了很大进步，精度越来越高，地震电缆在防水、防冻及耐用性方面有了很大的改进，工程地震仪则集数据采集、实时显示、自动存储及简单的前期数据处理于一身，智能化程度越来越高，使用起来也越来越方便，而且工程地震仪的体积重量也越来越小了，这样就更加便携，在野外复杂的地形环境下，工作起来能减轻了不少负担。更可喜的是，由于仪器设备及工作方法的不断改进，浅层折射地震勘探目前的工作效率更是大大提高，过去一天完成500m的工作量都挺紧张，现在每天完成1～2km已是常态。 浅层折射地震勘探中，要求采用能激发地震波的震源来产生高频脉冲，以满足勘探深度要求。野外作业中常采用爆炸震源、锤击震