对于平面波可得
1.式的一个解为:土体原位测试与工程勘察土体原位测试与工程勘察式中:υ1=[1-υr/υP];υ2=[1-υr/υS];N为波数,υr为瑞利波速;A、B为常数 。由
2.式可得到瑞利波传播的两个特性:一是瑞利波振幅随深度衰减,能量大致被限制在一个波长以内;二是由地面振动波的瞬时相位,可确定瑞利波传播的相速度 。瞬态面波法即根据这两个特性,在相距一定距离的地面两点安置拾振器,接收面波振动,再通过频谱分析,做出波长-波速频散曲线,从而算出地下土层的瑞利波速υr 。瑞利波速υr和横波波速υS的关系为:土体原位测试与工程勘察当μ从0.25至0.5时,υr/υS从0.92至0.9
5.?
由此可将瑞利波波速换算成横波波速 。瞬态多道瑞利波是在地面上沿着面波传播的方向、布置间距相等的多个拾振器,一般可为12个或24个 。选择适当的偏移距震源到第一个拾振器的距离和道间距拾振器之间的距离,以满足最佳面波接收窗口和最佳探测深度 。
将多个拾振器信号通过逐道频谱分析和相关计算,并进行叠加,可得出一条频散曲线,从而消除了大量的随机干扰,信号中各频率成分能量大为增强,从而使得地质体在频散曲线上的反映更加突出和判断准确性大大增强 。
三.采集方法在时域内,面波采集的质量好坏,直接影响到计算出的频散曲线 。与反射法地震勘探方法相同,瞬态多道面波勘探也存在一个最佳窗口问题 。
弹性波在时间空间域内传播时,其各种波型直达波、折射波、反射波、声波和面波均遵循各自的传播规律,故在应用瞬态多道瑞利波方法时应注意的是:
1.各道采样必须设计排列在面波域内,且采集到足够长的记录 。
2.尽量使采集到的波型单一,即:不使直达波的后续波或反射波、折射波干扰面波,同时避免周围的干扰振动 。
3.采集的波形不能失真 。根据以上原则,在设计排列时,应按照不同的探测深度选择不同的偏移距和道间距 。
偏移距较小时,产生的高频分量就大些,反之,浅部的信息就强些;若需突出深部信息,应使偏移距放大些,致使高频分量衰减,而低频分量突出 。同样也根据探测深度选择道间距 。对于同样的道间距,反映深部的信号频率较低,传感器之间该频率的相位差较小,而为了突出有效信号,必须使相位差有一定的值,所以必须使道间距加大些 。
反之,减少道间距,避免相位差超过360° 。瞬态多道瑞利波法的激震,可采用大锤或吊高重物自由落下 。一般地,对于深度在20~30m内,土质不是很软,采用24磅大锤敲击地面即可获得不错的频散曲线 。如果深度加大、土质较软或提高探测质量,也可吊高重物自由落下,这种方法可获得较好的低频震动 。
在产生撞击振源时,常常不可避免地产生二次撞击,如重物碰地回弹后再次撞地,有些人想方设法控制此二次震动,以获得干净的面波资料,结果影响了工作效率,其实这大可不必 。我们知道,对于时域中分析的反射法或折射法地震勘探,二次激发必须排除,因为第二次激发波会叠加在第一次激发的波上,形成干扰 。而在频域中则无此问题,这从以下推导可得佐证:设地面上A点接收到第一次激振产生的振动为:y=fx,t地面上A点接收到第二次激振产生的振动为:y=Cfx,t-ΔtC为小于1的比例系数,合成振动应为:y=fx,t+Cfx,t-Δt将上式进行富里埃变换,并注意到富里埃变换的延时定理,可得:Y=∑Xm=∑Um[fx,t+Cfx,t-Δt+iVmfx,t+Cfx,t-Δt]式中:Um和Vm分别为频谱的实部和虚部 。
若令土体原位测试与工程勘察则有:Xm=Am[fx,t]+C·Am[fx,t]· 若令则有:Xm=Am[fx,t]··1+=Am[fx,t]·B· 其中:土体原位测试与工程勘察则对于α点: 同理,对于b点: 对于计算某点频率的相位差时,由于,因此,两次激发造成的延时叠加被减去了,所以它们在频率域中并不对相位差造成影响 。
四.仪器、设备要求
1.仪器瞬态多道瑞利波的数据采集,必须选用多道数据采集系统,最少12道以上,以24道为好 。由于面波分析是在频率域中进行,各种频率成分能量差异很大,要想取得尽可能多的地下信息尤其是地下深部的信息,而上部的信息又不能产生失真,故仪器的动态范围必须要大;AD转换一般要在16位以上? 。
地质灾害勘察都用到哪些仪器?不同地质灾害需要不同的仪器进行勘察 。地质灾害是指在自然或者人为因素的作用下形成的,对人类生命财产、环境造成破坏和损失的地质作用现象 。
如崩塌、滑坡、泥石流、地裂缝、地面沉降、地面塌陷、岩爆、坑道突水、突泥、突瓦斯、煤层自燃、黄土湿陷、岩土膨胀、砂土液化,土地冻融、水土流失、土地沙漠化及沼泽化、土壤盐碱化,以及地震、火山、地热害等 。地质灾害勘察一般采用野外踏勘,辅助非侵入式仪器 。如面波仪,声波仪,可以大致确定
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