【摘 要】近年來(lái)，隨著勘探技術(shù)的發(fā)展和勘探實(shí)際需要，人們逐漸開始加強(qiáng)對(duì)瑞雷面波的關(guān)注和重視程度，其具備起點(diǎn)低、迅速、成本低廉、容易識(shí)別、受地層影響不明顯等鮮明特征，使得其可以廣泛的應(yīng)用在公路、鐵路等共層的地層勘探中，而軟巖地層涵蓋第四系松散層，地層組成比較復(fù)雜，在進(jìn)行工程勘探時(shí)普通的勘探方法已經(jīng)逐漸滿足不了其發(fā)展的需求，而瑞雷面波超強(qiáng)的分辨和識(shí)別能力在對(duì)軟巖地層勘探有明顯的優(yōu)勢(shì)。本文首先介紹瞬態(tài)瑞雷波的特征和展開方法；其次，結(jié)合具體的工程實(shí)例，進(jìn)行瑞雷面波解決軟巖地層勘探的實(shí)際問(wèn)題；最后，筆者對(duì)瞬態(tài)瑞雷面波法在軟巖地層勘探中的應(yīng)用進(jìn)行總結(jié)。

【關(guān)鍵詞】瑞雷面波 地層勘探 應(yīng)用

一、瞬態(tài)瑞雷波基本原理及工作方法

（一）基本原理.瞬態(tài)瑞雷波的應(yīng)用，主要是指一系列動(dòng)作所引發(fā)的固定頻率的波記錄下來(lái)，通過(guò)振幅和相位的分析，呈現(xiàn)出的兩條曲線。該方法的核心在于瑞雷波，瑞雷波的主要特點(diǎn)如下：

在層狀中傳播呈現(xiàn)頻散。這個(gè)特點(diǎn)是瑞雷面波在地層勘探中得到廣泛應(yīng)用的依據(jù)，是關(guān)鍵所在。在層狀的介質(zhì)中，瑞雷面波速度與頻率呈現(xiàn)函數(shù)的關(guān)系，用到波的運(yùn)動(dòng)學(xué)和力學(xué)雙層特性，因此，瑞雷面波對(duì)介質(zhì)的反應(yīng)比較敏感；其穿透深度大約為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)，而波速和深度不足λ/2的地層有緊密的聯(lián)系，瑞雷面波的能量范圍在一個(gè)波長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)；瑞雷波的波速和橫波速之間存在相關(guān)性，但是二者也存在一定的差異性；面波的勘探和地層速度二者存在緊密的聯(lián)系，瑞雷波勘探僅要求介質(zhì)之間橫向波速存在差異化，這是因?yàn)闄M向的介質(zhì)存在疏密差別，所以可以很好的辨別軟巖地層，適應(yīng)于軟巖地層密度較大的地層的勘探。

（二）工作方法.首先，在進(jìn)行勘探之前，要做好準(zhǔn)備工作，即率先確認(rèn)面波需要勘探的地層的具體長(zhǎng)度、偏移度等數(shù)據(jù)；其次，在正式開展勘探工作時(shí)，需要將檢波器安置在勘探位置的兩側(cè)，并使之呈現(xiàn)為直線；最后，面波所呈現(xiàn)的影像圖呈現(xiàn)直觀、簡(jiǎn)單、客觀，可以直接分析地層特征，為研究軟巖地層其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和具體土質(zhì)分布等提供基礎(chǔ)。

二、應(yīng)用實(shí)例

（一）工程概況.某水利工程項(xiàng)目在進(jìn)行設(shè)計(jì)和前期的勘探工作中，需要對(duì)水利大壩、水利工程覆蓋層軟巖的勘探，該地區(qū)基巖巖都是軟巖地層，都是都是第三系砂礫巖、泥巖，并且上面表層都是含砂礫的土；在對(duì)軟巖地層勘探時(shí)，勘測(cè)區(qū)域左右岸環(huán)境都是特定的，左側(cè)是一級(jí)和二級(jí)階地，而右側(cè)是開闊的農(nóng)民河灘的耕地，且不遠(yuǎn)處河流的上游有三個(gè)不同規(guī)模的發(fā)電廠和采油廠；在進(jìn)行工程附近巖石地層的勘探時(shí)，容易受到地質(zhì)環(huán)境和場(chǎng)地環(huán)境的制約和影響，并通過(guò)勘探的結(jié)果對(duì)軟巖地層特征，為了提升軟巖勘探對(duì)地層特征分析的正確和準(zhǔn)確性，可以采用瑞雷面波進(jìn)行勘探，并加強(qiáng)該方法在軟巖地層勘探中的應(yīng)用。

（二）工作方法.在固定勘探地點(diǎn)兩側(cè)分別設(shè)置瑞雷面波勘探線（下用A和B），即在開闊的河灘地和一二級(jí)階地設(shè)置固定勘測(cè)點(diǎn)和面波勘測(cè)線，二者之間相距大約10米左右，對(duì)瑞雷面波激發(fā)通過(guò)采用以錘擊為主爆炸為輔的手段。

通過(guò)對(duì)瑞雷面波的頻散曲線的分析，并根據(jù)該曲線進(jìn)行詳細(xì)、和合理、科學(xué)的分析，并進(jìn)行定量的計(jì)算出瑞雷面波各個(gè)勘測(cè)點(diǎn)軟巖地層厚度和截面波速，并根據(jù)這二者數(shù)據(jù)，分析該處軟巖地層的薄弱和松疏程度，進(jìn)而綜合定性和定量分析對(duì)軟巖地層特征進(jìn)行詳細(xì)的論述。

（三）實(shí)地勘探成果分析.1.通過(guò)勘探點(diǎn)的研究，發(fā)現(xiàn)：瑞雷勘探成果和勘探點(diǎn)覆蓋情況都比較吻合，但是也存在一定的不同，如軟巖地層風(fēng)化帶劃分，造成該種結(jié)果的原因是：在軟巖地層勘探時(shí)，勘探孔的取芯率偏低，給勘探人員的工作開展帶來(lái)困難和不利的影響，如勘探孔巖芯鑒別；并提出軟巖地層剪切波速指標(biāo)，即強(qiáng)、弱、微風(fēng)化巖體剪切風(fēng)速，并進(jìn)行了范圍劃分，如強(qiáng)風(fēng)化巖體剪切波速在每秒300至600米。2.開闊的河灘地A設(shè)置5-10個(gè)瑞雷面波勘測(cè)點(diǎn)，將每個(gè)勘測(cè)點(diǎn)面波的頻散曲線和剪切面波速形象表示出來(lái)，并對(duì)之詳細(xì)的研究分析，根據(jù)瑞雷面波實(shí)際特性去判斷該軟巖地層剪切面特征，這是當(dāng)前定性研究巖石的主要方法之一。經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)：A處風(fēng)化程度遠(yuǎn)高于B處，且前者厚度很顯著；B處測(cè)試發(fā)現(xiàn)地層總共四層，并分別為含砂礫土壤、較密實(shí)的砂卵礫石層、密實(shí)的砂卵礫石層、弱風(fēng)化的基巖，并得出剪切面波速范圍和剪切層厚度；通過(guò)對(duì)AB勘探成果綜合分析剪切波速B遠(yuǎn)大于A，且A出巖層比較松散，風(fēng)化程度較為嚴(yán)重。

從對(duì)勘探點(diǎn)周圍剪切面波速度變化分析，基層巖石和第四系覆蓋層存在顯著的波速差距，即瑞雷面波在軟巖地層勘探中非常有效，這也是瞬態(tài)瑞雷面波法在軟巖地層勘探中得到廣泛應(yīng)用的主要原因。

三、結(jié)論

通過(guò)對(duì)上述研究分析，我們可以得出以下結(jié)論：

瑞雷面波在對(duì)軟巖地層勘探中比常規(guī)的反射波和折射波法具有明顯的優(yōu)勢(shì)，瑞雷波呈現(xiàn)鮮明的特點(diǎn)，如能量強(qiáng)、頻率低，識(shí)別和采集能力強(qiáng)，并且瑞雷寧面波的頻散曲線容易分析，方便為軟巖地層勘探提供勘探進(jìn)程和實(shí)況；為了增強(qiáng)瑞雷面波對(duì)軟巖勘探合理的解釋，可以收集全面豐富的相關(guān)理論材料，并進(jìn)行系統(tǒng)的歸納和匯總，并加強(qiáng)對(duì)有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)引進(jìn)和人力資源的培養(yǎng)，通過(guò)這兩方面著手加強(qiáng)軟巖勘探地層勘探的準(zhǔn)確和精確程度；在對(duì)軟巖地層勘探時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)勘探方式和鉆井勘探有共同之處，因此，我們?cè)谶M(jìn)行軟巖地層勘探時(shí)，可以充分借鑒物探勘探技術(shù)特色個(gè)經(jīng)驗(yàn)，將二者有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，以降低勘探工作開展中風(fēng)險(xiǎn)率和成本，將二者優(yōu)勢(shì)相互補(bǔ)充，豐富軟巖地層勘探手段；在瑞雷面波對(duì)軟巖地層勘探時(shí)，最重要一點(diǎn)就是要保證瑞雷面波記錄所形成頻散曲線能夠清晰、準(zhǔn)確反映軟巖地層的特點(diǎn)，如何保證瑞雷面波在軟巖地層勘探應(yīng)用合理、科學(xué)，需要加強(qiáng)對(duì)震源和勘探方法的研究，以使得瑞雷面波在軟巖地層勘探應(yīng)用得到廣泛的推廣。

參考文獻(xiàn)：

[1]王振東；淺層地震勘探應(yīng)用技術(shù)[M]北京：地質(zhì)出版社，1994.

[2]巖土工程手冊(cè)編委會(huì).巖土工程手冊(cè)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1996.

[3]林萬(wàn)順.多道瞬態(tài)面波技術(shù)在水利及巖土工程勘察中的應(yīng)用[J].工程勘察，2000.

作者簡(jiǎn)介：

米波（1991.3-），男，漢族，天津人，大學(xué)本科，專業(yè)：地球物理學(xué)。