面波勘探在工程勘察中的应用

物理勘探的过程之中将使用到的面波勘探技术划分为两种类型：一是天然源面波勘探;二是人工源面波勘探。这两种

技术在使用的过程之中具有自身的缺点和优点，本文分别介绍了这两种技术在工程实践之中的应用。关键词：面波勘探；地层划分；岩溶勘察

中图分类号：P631 文献标识码：A 文章编号：1002-5065(2020)02-0208-2Application of surface wave exploration in engineering investigationZHU Xin(Central Southen China Blectec Power Descainstinte Co., Ltd of China Power Engineering Consadng Group,Wuhan 430000,China) Abst「ectC： In the process of geophysical exploration, one of the most widely used exploration methods is surface wave exploration. This method has many advantages in practice, such as convenient operation, high economy, strong anti— interference ability in the detection process, high resolution of detection results and so on. At present, in the process of geophysical exploration, the surface wave exploration technology used is divided into two types: one is natural source surface wave exploration; the other is artificial source surface wave exploration. These two technologies have their own shortcomings and advantages in the process of use. This paper introduces the application of these two technologies in engineering practice. Keywords： surface wave exploration; stratum division; karst exploration在对地球进行勘探研究的过程之中，常规的钻探研究方 法受到地质，地貌以及自然环境等多个方面的而无法釆 用，大部分地球勘探技术无法满足地层分层、岩溶以及裂缝

(1)天然源面波勘探技术。天然源面波勘探技术主要涉及三个方面的知识：一是微动装置，这一装置实质上是接受 来自任意方向的面波信号。在进行面波信号收集的过程之中 要将微动装置排列为特定的形状。在工程实践之中常见的形

等多个方面的技术要求，因此当前阶段需要全新的技术满足

地球探测的实际需求。在进行地质勘探的过程之中面波勘探 体现出了一系列的优点。人工源面波探测技术对深度较小的 地层进行勘探时分辨率较高，但是能够进行准确勘探的深度

状有直线型、圆台型以及L型。二是天然源面波的原理。微 动实质上是指一种没有震源的微弱振动，其由P波、S波以 及面波组成，其中70%以上的能量信号包含在面波之中。面 波之中包含的信息同表层之中的介质具有密切的联系。在对 微动过程之中产生的面波信息进行收集之后可以采用数学

存在一定的⑴。人工源面波探测技术在20世纪60年代 时得到了实际的应用，其又分为稳态面波勘探和瞬态面波勘

探，现阶段工程技术人员在讨论人工面波勘探技术时一般指

瞬态面波勘探。经过几十年的发展，现阶段人工源面波勘探

方法对面波进行描述，并依据相关的地球物理理诒和数学理 论对面波逬行分析进而获取地下的相关介质信息。三是频散 分析。实质上频散分析是依据面波信息采集的过程之中微动

技术和天然源面波勘探技术已经逐步的整合为一个整体并 在工程实践之中得到了非常广泛的应用。装置的排列形状选择适宜的处理方法对面波进行分析进而

得到一定的地球物理知识。1面波勘探方法原理概述在物理学之中弹性波在传播的过程之中遭遇到存弹性的 分界面时会发生一定的反射和折射现象，与此同时还会产生 一定的界面波闵。从三维观察的角度来讲弹性波遭遇到弹性

(2 )人工源瞬态面波。在地球物理勘探的过程之中釆用 瞬态面波探测实质上是借助瑞雷波的特性进行地球物理探

测。探测的过程之中选用锤击的方式产生震源，锤击的冲击 力将会在一定的范围内形成瑞雷波回。相关的研究人员在研

界面时产生的折射波和反射波是同时存在的且随着时间不断 的在三维空间内传播，在学术界将这一类型的波也称之为体

究的过程之中发现瑞雷波存在以下几个方面的特征：一是

在锤敲击产生震源之后瑞雷波的振幅最大，其所具备的能量 最强，具备良好的数据采集条件;二是瑞雷波在不均匀的介

波。与体波相对应的是界面波只出现在弹性界面的附近，因 此被称之为面波，其主要分为两种：一是勒夫波；二是瑞雷

质中进行传播时其存在频散特性；三是瑞雷波在传播的过 程之中其传播的速度大小同介质的密度存在一定的联系；

波。瑞雷波是由英国的学者瑞雷在理论分析的过程之中确定 的，其特点是振动的幅度随着深度迅速衰减。采用面波进行

四是瑞雷波在沿着地表进行传播的过程之中，能量主要聚集 在一个波长的范围之内。地球物理勘探的基本原理是面波在沿着地表进行传播的过程 之中一个波长内的传播特性体现了地层在水平方向上存在的 变化，不同的波长变化特性则反应了不同深度的地质情况。2 面波勘探工程实例(1)天然源面波法。在城市之中进行高架桥建设时，经常 由于环境之中存在其他的建筑而无法进行勘察钻孔的布置,

收稿日期：2020-01作者简介：朱套，另，生于19年，汉族，湖北我央人，大学，高级工程 師，硏宪方向：券土工程、桩基工程。但是高架桥在建设时必须明确桥桩基础下方的地质结构以及

地质特点。其进行勘探时主要分为以下几个步骤：一是根据208世界有色金属2020年1月下E现场的实际情况选择合适微动检测装置布置形式，在此基础 上选择适宜的探测系统对检测装置检测到的数据逬行釆集。 二是根据釆集到的数据对面波传递异常的剖面逬行分析，并 在分析的过程之中结合相关的资料明确各个地层的基本构成 和基本的地质条件。三是布置验证孔，对面波检测的分析结 果进行鲍，确保分髓果的正确性。(2 )X1 源瞬态面波法。在进行高层建筑施注设之前首 先霊要逬行全面的地质勘探，查明建筑范围内的岩溶发育情 况。人工瞬态面波法是常用的勘査区域之内的岩溶发育情况的 琳手段,其勘查基本步聚口下 T安装面波, 安装地震仪进行媽的采集。二是对瞬到的信息逬行豳并 形成相关的电阻率切片图等，借助图片对建筑物地下的岩性进 行全面准确的分析；三是对收集到的数据信息逬行不同高程 的平面析,进而明确删物地下的岩溶发育情况。(3 )人工源面波与天然源面波联合勘探。人工源面部在 勘探的过程之中对于深度较小的区域勘探时具有较高的分 辨率，但是由于震源的能量有限，无法对较大的深度实现有 效的探测。天然源面波与人工源面波的联合勘探实质上是在 同一区域分别进行天然源面波的勘探与人工源面波的勘探, 在勘探完成之后借助相关的数据处理软件将两者得到的相 关数据整合为一个整体从而全面准确的反应某一区域的地 质条件。现阶段天然源面波与人工源面波联合勘探技术已经在 以下几个方面得到了非常广泛的应用：一是矿业开采之中 的覆盖层划分；二是地质研究之中的活断层调査；三是在(上接207页)水灵约束条件为矿井总供水量应小于天然水资源量。非 负约束条件为配置目标与约束条件中的各项涉及参数均保证 为非负数。omprehensive综合地基建设之中的土壤压实度评估；四是煤矿开釆之中的煤 柱陷落研究；四是水力建设之中的堤坝病害研究；五是城 市地质环境调查研究。同其他的地质勘探技术相比较，天然 源面波和人工源面波联合勘探技术操作经济方便，在逬行勘 探的过程之中不存在重大的风险，且能够有效的抵抗环境之 中存在的诸多干扰因素，有效的提升了自身的勘探精度。对 各种地球物理勘探技术的特点进行深入全面的分析可以明 确的一点是夭然源面波与人工源面波联合勘探技术具有巨 大的技术优势，在未来必将得到更为广泛的应用。3结语本文简要的论述了面波勘探的基本原理，重点阐述了现 阶段在工程实践之中得到大范围应用的天然源面波和人工 面波勘探技术。在论述的过程之中明确了面波勘探技术存在 的诸多优点和在解决某些特殊问题的过程之中表现出的独 一无二的优势。尽管面波勘探技术在工程实践之中体现出了 诸多的优势，但是由于其是一种全新的技术，因此尚未得到 大范围的应用，希望本文的研究能够推动这一技术在工程实 践之中的应用。圏[1] [2]

杨成林•瑞雷波法勘探原理及其应用[几物探与化探，2009,13(6)：465-

468.曹乐辉,左国青，陈程,舒志平•瞬态面波勘探在建筑地基勘察中的应 用[J].工程地球物理学报2012,9(2)； 184-188.⑶ 孙勇军，徐佩芬，凌 群，等.微动勘査方法及其研究进展[J].地球物

理学进展,2017,24(1):326-334.(2 )实验结果及分析。根据本文上述实验准备完成对比

2实验论证分析(1 )实验准备。选取某矿山企业开发的矿井作为实验对

象，将矿井各项参数信息引入到仿真实验软件当中，并模拟 不同季节和不同水位下，矿井中水资源的变化情况，分别利 用本文提出的矿井水资源优化配置方案与传统矿井水资源 配置方案对该矿井的水资源进行控制，并分配到生产用水、 工业用水、生活用水及绿化用水中。设置本文配置方案为实 验组，传统配置方案为对照组，比较实验组与对照组对水资 源的利用情况。实验，并将实验组与对照组的水资源分配情况记录，计算出 生产、生活。工业及録化四中水资源利用类型平均每天的供 水情况，并绘制成如图2所示的实验结果图。由图2中的各项数据可以看出，实验组在为生产用水、 工业用水、生活用水以及绿化用水四个方面的水资源供水量 均明显高于对照组。主要原因在于，实验组在对矿井水资源 配置时，首先对矿井水资源供需量逬行了计算，从根本上预 测了各个水资源利用类型所需的水量，并根据矿区位置选择 适合的配置模式，在降低水资源浪费的同时，保证了水资源 的充足供给。因此，通过对比实验证明，本文提出的矿井水 资源优化配置的方案更能够满足于人们日常生产、生活所需 水资源用量，同时为绿化建设提供有利条件，逬一步提高对 矿井水资源的综合利用率，具有更高的应用价值。3结语通过本文研究实现了对矿井水资源的优化配置，为矿山 企业的供水量提高提供帮助，但本文仍存在某些方便的不 足，因此在后续的研究中还将针对矿井水资源的合理配置逬 行更加深入的研究，利用水文信息管理加强对水文及地质资 料的管理，并深入开展采空区的积水水量和水质的探测及分 析研究。圏[1] [2]

图2实验组与对照组实验结果对比图张晓航，何绪文，王浩，袁野，史弋，李福勤.磁絮凝工艺对含悬浮物矿 井水处理效果的研究[J].水处理技术,2018,44(04):122-125+132.范磊,赵振宏，王旭升,钱会.宁东能源化工基地水资源优化配置研究 [J].水资源与水工程学报,2018,29(04):041-046.2020年勺月下 世界有色金属209