多道瞬态面波勘察规范

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。

5.4.2 观测系统以激振点分类可分为单端激振法和双端激振法；以排列移动方式分类可分为全排列移动、半排列移动和根据勘探点间距移动排列的方法。根据勘察目的、要求、地形地质与地球物理条件应合理选用观测系统，并应符合下列要求：

1 所选用的观测系统，应保证主要目的层的连续追踪；

2 简单地质地形条件应采用单端激振法，复杂地质地形条件下应采用双端激振法。

5.5 设计书编写

5.6 设计书审批

6 仪器设备

6.1主要仪器设备

鉴于目前市场地震仪器类型较多,性能各异,多道瞬态面波勘探应使用多道数字地震仪器及垂直方向速度型检波器.

6.2 仪器设备性能要求

6.2.1 仪器放大器的通道数不应少于12 通道。采用的通道数应满足不同面波模态采集的要求；

6.2.2仪器放大器的通频带应满足采集面波频率范围的要求，通频带低频端不宜高于0．5 Hz ，高频端不宜低于4000 Hz；

6.2.3仪器放大器各通道的幅度和相位应一致：各频率点的幅度差在5 ％以内，相位差应不大于所用采样时间间隔的一半；

6.2.4仪器采样时间间隔应满足不同面波周期的时间分辨，保证在最小周期内采样4至8 点；仪器采样时间长度应满足在距震源最远通道采集完面波最大周期的需要；

6.2.5 仪器动态范围不应低于120dB ，模数转换（A／D） 的位数不宜小于16 位。

6.2.6 用于多道瞬态面波采集的检波器应符合下列要求：

1垂直方向的速度型检波器；

2 检波器的自然频率应满足采集最大面波周期（相应于勘察深度） 的需要，岩土工程勘察

宜用自然频率不大于4．0 Hz 的低频检波器；

3检波器之间的自然频率差不应大于0．1 Hz ，灵敏度和阻尼系数差别不应大于10 ％；

4 检波器按竖直方向安插，应与地面（或被测介质表面） 接触紧密。

6.2.7 用于多道瞬态面波的震源应符合下列要求：

1 根据任务目的的不同,选择符合要求的大锤、重锤或炸药震源激发；

2 震源的选择需满足勘探所需的频率及激发能量的要求，同时需满足多次激发的一致性；

6.3 地震仪的检查和检验

6.4 仪器设备的使用和保养

7 野外数据采集

7.1 生产性试验

7.1.1 现场正式工作前，应进行试验工作。在地质地形条件复杂的工区，试验工作应充分，试验工作量宜控制在预计工作量的5％。

7.1.2 试验工作应包括下列主要内容：

1 仪器设备系统的频响与幅度的一致性检查，应符合下列要求：

1） 仪器各道的一致性检查：将仪器输入端各道并联后接人信号源，采集与工作记录参数相同的记录并存储，利用软件分析频响与幅度的一致性；

2） 检波器的一致性检查：选择介质均匀的地点，将检波器密集地安插牢固，在大于10m外激振，采集面波记录并存储，利用软件分析频响与幅度的一致性；

3） 仪器通道和检波器的频响与幅度特性，在测深需要的频率范围内应符合一致性要求。

2 采集试验工作应符合下列要求：

1）干扰波调查，在工区选择有代表性的地段进行干扰波调查，干扰波调查应通过展开排列采集的方式进行。采集面波在时空域传播的特征，根据基阶面波发育的强势段确定偏移距离、排列长度和采集记录长度，一般展开排列长度应与勘察深度相当；

2）检波器频率的选择应根据勘察深度要求，利用f ＝V R／λR 和H ≈1／2λR 估算选用的检波器频率,式中：f -检波器的频率；υR —地层面波速度；λR—波长；H —探测地层的深度；

3 对现场实验记录进行频谱分析,在频带宽度满足勘探深度和分辨薄层的前提下确定最佳激振方式。

7.1.3 通过以上试验工作，确定满足勘察目的和精度要求的采集方案、采集参数和激振方式。

7.1.4在具有钻孔资料的场地宜在钻孔旁布置面波勘察点，取得对比资料。

7.2 测线(网)布置及工作量工作

7.2.1 在地形较平坦的工区，测线布置可根据任务书布置，面波排列宜与测线相重合布置。

7.2.2 在地形起伏较大的工区，面波排列可不与测线重合，宜结合地形等高线取平坦段布置。

7.2.3 在滑坡体、泥石流等勘察项目中，测线布置宜沿主滑方向平行布置，适当布置横向联络线。

7.2.4 在岩溶、土洞或采空区勘察项目中，测线间距应小于被调查对象的尺寸，发现异常，在异常点（带）布置垂直测线，重点勘察项目可采取布置网格线的方案。

7.2.5 构造破碎带勘察，测线布置应与构造走向相垂直；古河床调查，测线应垂直古河床方向。

7.2.6 地基加固效果检验，应在加固前后采取测点、测线位置不变的原则。

7.2.7 面波排列的中点为面波勘探点，面波勘探点间距的布置应根据勘察阶段、场地地质地形条件的复杂性以及勘察目的和精度综合考虑。

7.2.8 面波排列方式应遵循以下要求：

1 面波排列的长度不应小于勘探深度所需波长的二分之一；

2 在场地存在固定噪声源的环境中工作，应使面波排列线的方向指向噪声源，并布置激振点与固定噪声源在面波排列的同侧，干扰震源波不得构成对面波排列线的大角度传播；

3在地表存在沟坎及在建筑群中进行面波勘察时，面波排列线的布置应考虑规避非震源干扰

波的影响。

7.3 陆域地震

7.3.3 多道瞬态面波勘探

1 多道瞬态面波的接收应遵循下列原则：

1 仪器应设置在全通状态，对定点仪器应设置各道增益一致；

2 每道采样点数不少于1024点；视采集记录的长度要求，应保证各道基阶面波的采集需要；

3 记录的近震源道不应出现削波，排列中不宜有坏道；

4 排列方向的设计应视地形条件和规避干扰波的需要确定；采用线性等道间距排列方式，震源在检波器排列以外延长线上激发,长度应大于预期面波最大波长的一半（相应最大探测深度）；排列上的道间距应小于最小勘探深度所需波长的二分之一；

5 检波器安置的位置应准确，根据场地条件采取放干扰或防漏电等必要措施；

6 检波器应与地面（或被检测物表面）安置牢固，并使埋置条件一致；

7 检波器与电缆连接应正确，防止漏电、短路或接触不良等故障。

2 面波的激发应符合本规程第6.2.7 条的规定，并符合下列要求：

1 面波的激发应根据勘察任务要求和工区条件合理选择震源；

2 使用锤击震源、落重震源应在激振点敷设专用垫板。专用垫板是硬材料，有利于激发高频波，专用垫板是软材料，有利于激发低频波；

3 使用炸药震源时：炸药量要通过试验确定；炸药坑深度宜大于60cm 并压实；炸药记时应采用回线记时和内触发记时。

3采集工作结束后，应及时从仪器外传数据做好备份，以防数据丢失，同时做好现场采集班报表记录。

4 每项工程应进行检查观测。检查工作量不得少于总工作量的5 ％，检查记录与原记录波形应相似，频散曲线应一致。

5 采集记录的文件宜按下列要求存贮：

1 宜按工程名称或工程代号设置存贮文件的子目录；

2 文件名由字符和数字组成，以字符表示线号，以数字表示测点顺序。同测线上的文件名中的数字连续。文件名中的后缀常用“．dat”，表示为原始采集记录。

7.6 质量监控

7.7 原始资料验收和质量评价

7.7.1 采集记录中的削波和通常地震勘查中的坏道，在多道瞬态面波勘察中应视为坏道。

7.7.2 采集记录的长度满足最大源检距基阶波采集的记录，为合格记录，否则为不合格记录。

7.7.3 采集记录中基阶波应为强势波，否则为不合格记录。

7.7.4 采集记录中相邻两道为坏道应视为不合格记录。

7.7.5 采集记录中坏道数大于使用道数10％的记录应为不合格记录。

7.7.6 发现不合格记录，应进行补测。

8 数据处理

8.3 多道瞬态面波勘探

8.3.1 资料整理应包括：绘制测线（点） 平面布置图和编制测线（点） 的高程表，面波数据资料的处理与解释。

8.3.2 绘制测线（点） 平面布置图应根据实测点坐标，按要求的比例尺绘制。

8.3.3 面波数据资料处理应使用经过验证的方法和软件进行。其主要功能应包括：面波数据资料预处理、生成面波频散曲线、频散曲线分层反演剪切波速度及确定层厚，利用面波频散曲线生成速度映像彩色剖面，并在此基础上绘制地质剖面图等。

8.3.4 处理时应剔出明显畸变点、干扰点，并将全部数据按频率顺序排列。

8.3.5 建立地形高程文件、绘制面波速度映像剖面图和地质解释剖面图。剖面图的比例尺应

按勘察任务书的要求绘制。

8.3.6 面波数据资料预处理后，应准确区分面波和体波正确绘制频散曲线即波速-频率曲线。

8.3.7 面波频散曲线提取应符合下列要求：

1 软件应具有面波频散曲线的提取功能；

2 对基阶面波选用合理的时间－空间窗口，是频散曲线提取的关键；

3 面波频散曲线的提取宜在f －K 域中进行；

4 在f －K 域进行的二维滤波应突出基阶面波的能量；

5 在f －K 域中的等值线图上应确认频散曲线，并转换为速度－深度域（速度－波长域） 的频散曲线；

6 频散曲线应遵循收敛的原则。在面波频散曲线上若频散点点距过大，不收敛，变化的起点处可解释为地质界线。不收敛的频散曲线段不能用于地层速度的计算；

7 频散曲线提取完毕后，应进行存储。

8.3.7 频散曲线的分层应根据曲线的曲率和频散点的疏密变化综合分析；分层完成后反演计算剪切波层速度和层厚。

1 剪切波层速度和层厚的反演计算可采用两种方式：固定层厚，反演层速度和固定层速度，反演层厚。一般宜选择固定层厚的方式反演剪切波层速度；

2 反演过程宜遵循由浅及深逐层调试，使正、反演结果逼近，完成剪切波层速度和层厚的处理；

3 确认层参数后，存储处理结果。

9 资料推断解释

9.3多道瞬态面波勘探

9.3.1 面波频散数据反演的结果应视为检波器排列下的地层综合信息，对于近水平层状地层，反演结果视为检波器排列中点位置竖直方向地层的波速分布；对于倾斜地层，反演结果视为检波器排列中点位置至地层界面法向深度的波速分布。

9.3.2 面波速度映像图的制作可分为以下几个步骤：

1 输入剖面线上超过3个测点的面波频散曲线文件；

2 输入测点的剖面坐标和高程；

3 设置合适的比例尺生成面波速度映像图；

4 需进行地形校正时应进行校正，生成地形校正后的面波速度映像图。

9.3.3 面波速度映像图的地质分析应结合面波频散曲线的分层结果或地层地质柱状资料进行。分析同点位、同深度映像的速度值与地层的关系，逐层确认划分，生成地层（物质） 界线框图，选择地质图例，绘制地质剖面图。

9.3.4 地质剖面的绘制，在有条件的情况下应利用既有的点位地质资料，进行综合分析。

9.3.5 换算岩土层各动力参数时，应利用已知资料标定后进行。

10 成果报告编写

10.1 基本要求

10.2 报告主要内容

10.3 主要成果图件