吳學(xué)明， 王超凡， 高才坤*， 戴國(guó)強(qiáng)， 王　俊， 曾憲強(qiáng)

(1.中國(guó)電建集團(tuán)　昆明勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，昆明　650041；2.中地華北工程技術(shù)研究院有限公司，北京　100085)

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被動(dòng)源面波法在水電工程勘察中的應(yīng)用研究

吳學(xué)明1， 王超凡2， 高才坤1*， 戴國(guó)強(qiáng)1， 王俊1， 曾憲強(qiáng)1

(1.中國(guó)電建集團(tuán)昆明勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，昆明650041；2.中地華北工程技術(shù)研究院有限公司，北京100085)

水利水電工程大多坐落于高山峽谷中，地質(zhì)條件復(fù)雜，物探方法作為主要勘探手段，在勘測(cè)設(shè)計(jì)中發(fā)揮著重要作用。近年來隨著水利水電工程建設(shè)不斷向難度更大的上游地區(qū)轉(zhuǎn)移，對(duì)物探工作提出了更高的要求。被動(dòng)源面波法是通過記錄地球表面微弱振動(dòng)的垂直分量，從中提取瑞雷波頻散信息，推斷地下介質(zhì)橫波速度結(jié)構(gòu)的一種物探方法。這里首次將被動(dòng)源面波方法應(yīng)用于大型水利水電工程勘察中，基本上查明了壩址區(qū)地下約100 m以內(nèi)地層的橫波速度結(jié)構(gòu)，滿足了勘探任務(wù)要求。在本次勘察中，除了在河谷階地采用三角形臺(tái)陣進(jìn)行觀測(cè)外，在陡峻河谷段嘗試使用了直線排列方式，采用空間自相關(guān)法提取頻散曲線，取得了良好的應(yīng)用效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與其他物探方法相比，被動(dòng)源面波法以其抗干擾能力強(qiáng)、分辨率高、受場(chǎng)地條件影響小等特點(diǎn)，在水利水電工程勘察中具有一定的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和良好的應(yīng)用前景。

被動(dòng)源面波方法； 工程勘察； 空間自相關(guān)法； 橫波速度結(jié)構(gòu)

0　引言

隨著我國(guó)水電工程建設(shè)由高潮逐漸走向低谷，國(guó)內(nèi)水電開發(fā)和建設(shè)重點(diǎn)轉(zhuǎn)向雅魯藏布江、瀾滄江和金沙江上游，國(guó)際市場(chǎng)開拓則主要向東南亞、中亞、非洲、拉美等地區(qū)集中。這些地區(qū)的工程大多處于高山峽谷，所處地區(qū)地貌、地質(zhì)條件特殊復(fù)雜，自然環(huán)境惡劣，信息資源缺乏，不少地段植被繁茂，山高坡陡，交通不便，重型勘探設(shè)備難以到達(dá)。這些條件給工程地質(zhì)勘察、壩址選擇、樞紐布置，以及地下工程設(shè)計(jì)與施工等各方面帶來了很大困難。物探方法作為主要勘探手段，在水電工程勘測(cè)設(shè)計(jì)中發(fā)揮著重要作用[1]。在大型水電工程的前期工作中，加快勘察速度，提高物探精度和質(zhì)量，一直是水電物探工程師追求的目標(biāo)，新的環(huán)境和條件給物探工作提出了更高的要求。

在大型水利水電工程勘察中，為了查明壩址區(qū)的工程地質(zhì)條件，除了沿壩址軸線布置少量鉆孔，通常在整個(gè)壩址區(qū)布置物探工作[2]，常采用的方法包括淺層反射波法、淺層折射波法、高頻大地電磁測(cè)深法、高密度電阻率法等。由于地形條件復(fù)雜，鉆探工作難度大，特別是在地勢(shì)陡峻的區(qū)段，鉆機(jī)難以就位，而且鉆探工作成本高，周期長(zhǎng)。因此，物探工作因其具有輕便、靈活、高效、低成本的特點(diǎn)，越來越受重視。然而，電磁方法由于方法本身的局限性，除了在探測(cè)破碎帶方面具有一定優(yōu)勢(shì)外，難于滿足壩址勘察的需要。地震波方法以其較高的分辨率，一直是壩址勘察的首選，但近幾年由于國(guó)家對(duì)炸藥的嚴(yán)格控制，以及由于地形條件差無法使用可控震源的情況下，再加上河谷階地相當(dāng)差的激發(fā)接收條件，淺層反射波法和淺層折射波法的應(yīng)用也受到了很大限制。

近些年，經(jīng)過學(xué)者們的努力，以地球表面微弱振動(dòng)為測(cè)量目標(biāo)的被動(dòng)源面波法受到了廣泛地關(guān)注[3]。由于被動(dòng)源面波法不需要震源，且對(duì)于當(dāng)前水電工程勘察具有較好的適應(yīng)性，我們首次嘗試將其用于大型水電工程壩址勘察，這也是首次在高海拔地區(qū)復(fù)雜地質(zhì)條件地區(qū)的實(shí)際工程應(yīng)用。

1　被動(dòng)源面波法的原理

在地球表面，無論何時(shí)何地都存在一種微弱振動(dòng)，振幅約為10-4mm～10-2mm，震源來自于自然界和人類活動(dòng)，前者由風(fēng)、潮汐、氣壓變化、火山活動(dòng)等產(chǎn)生，頻率一般小于1 Hz；后者由車輛行駛、機(jī)械運(yùn)行、以及人類日常生產(chǎn)、生活活動(dòng)等產(chǎn)生，頻率一般大于1 Hz。這是一種由體波和面波組成的復(fù)雜振動(dòng)，其中面波能量占信號(hào)總能量的70%以上。雖然這種振動(dòng)的振幅和形態(tài)隨時(shí)間和空間的變化而變化，但在一定的時(shí)間和空間范圍內(nèi)具有統(tǒng)計(jì)穩(wěn)定性。通過記錄這種振動(dòng)的垂直分量，從中提取瑞雷波頻散信息，可用于推斷地下介質(zhì)的橫波速度結(jié)構(gòu)[4]。這種勘探方法在國(guó)際上被稱為微動(dòng)方法[5]、被動(dòng)源面波法[6]，在國(guó)內(nèi)有人稱之為天然源面波法[7-9]。我們認(rèn)為，當(dāng)主要采用小于1 Hz的信號(hào)進(jìn)行深部結(jié)構(gòu)探測(cè)時(shí)，震源主要來自于自然界的活動(dòng)，相對(duì)于人工源，可以稱為天然源；而當(dāng)主要采用大于1Hz的信號(hào)進(jìn)行淺部地層探測(cè)時(shí)，震源主要來自于人類活動(dòng)，相對(duì)于主動(dòng)源，可以稱為被動(dòng)源。

被動(dòng)源面波法可以追溯到上世紀(jì)50年代，當(dāng)時(shí)Aki[10]就將這種方法用于測(cè)定覆蓋層速度結(jié)構(gòu)。在隨后的幾十年中，被動(dòng)源面波法發(fā)展緩慢，直到20世紀(jì)90年代中期，凌甦群[11]系統(tǒng)地發(fā)展了這種方法，使之從理論走向?qū)嵱?。王振東[12]將這種方法介紹到國(guó)內(nèi);冉偉彥[13]在天津和北京成功進(jìn)行了試驗(yàn)。近十年來，這種方法受到了廣泛地關(guān)注，并在地殼淺部速度結(jié)構(gòu)探測(cè)[9,14-17]、地?zé)豳Y源勘察[18-19]、場(chǎng)地效應(yīng)評(píng)價(jià)[17,20-21]等領(lǐng)域取得了一些成功應(yīng)用。

被動(dòng)源面波法包括數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理兩部分。數(shù)據(jù)采集可以采用二維或與主動(dòng)源類似的一維觀測(cè)系統(tǒng)，常用的二維觀測(cè)系統(tǒng)包括三角形、圓形、十字形、L形等[22]，其中三角形臺(tái)陣觀測(cè)系統(tǒng)在同等條件下效果最佳[23]。數(shù)據(jù)處理主要包括提取瑞雷波頻散曲線和頻散曲線反演兩個(gè)步驟，其中提取瑞雷波頻散曲線是被動(dòng)源面波法數(shù)據(jù)處理的核心。提取瑞雷波頻散曲線的方法有兩大類：①基于相關(guān)分析的空間自相關(guān)法(SPAC法)；②基于二維波場(chǎng)變換的頻率波數(shù)法(F-K法)。與F-K法相比，SPAC法只需較少的接收點(diǎn)就能反映較寬的頻率范圍，使得同樣的臺(tái)陣尺度能夠獲得更大的勘探深度，具有更高的工作效率[5]。Aki[10]提出SPAC法，基本原理是假設(shè)被動(dòng)源面波信號(hào)是時(shí)間t和位置ξ(r,θ)的函數(shù)，符合平穩(wěn)隨機(jī)過程。某一時(shí)段的被動(dòng)源面波信號(hào)可以看成是平穩(wěn)隨機(jī)過程的樣本函數(shù)，設(shè)這一樣本函數(shù)為X(t,ξ(r,θ))。

設(shè)地表A(0,0)、B(r,θ)兩點(diǎn)的面波信號(hào)分別為：

φ))dζ(ω,φ)

(1)

定義A、B兩點(diǎn)間的空間自相關(guān)函數(shù)S(r,θ)為：

(2)

取空間協(xié)方差函數(shù)的方位平均:

g(ω,0,0)J0(rk)

(3)

定義ρ(ω,r)為角頻率ω的空間自相關(guān)函數(shù)，則

(4)

其中：θ為波的入射角；h0(ω)為中心點(diǎn)的頻率-方位密度；J0是第一類零階貝塞爾函數(shù)；rk=2πfr/c(f)為零階貝塞爾函數(shù)的宗量；c(f)是瑞雷波的傳播速度[4]。

用SPAC法處理被動(dòng)源面波數(shù)據(jù)時(shí)，①將實(shí)測(cè)記錄分成若干個(gè)數(shù)據(jù)段，剔除干擾大的數(shù)據(jù)段，采用中心頻率不同的窄帶濾波器處理各數(shù)據(jù)段，提取待分析的頻率成分；②對(duì)各個(gè)頻率成分分別計(jì)算中心臺(tái)站與圓周上各臺(tái)站之間的空間自相關(guān)系數(shù)并進(jìn)行方向平均；③擬合不同觀測(cè)半徑的空間自相關(guān)系數(shù)得到頻散曲線[3]。

對(duì)于接收臺(tái)站為直線排列的情況，在求取空間自相關(guān)系數(shù)時(shí)，假定有來自各個(gè)方向的波，對(duì)波動(dòng)的傳播方向進(jìn)行積分，而不是對(duì)接收點(diǎn)方位角進(jìn)行積分，能得到同樣的結(jié)果[22]。

頻散曲線反演的方法有很多種，當(dāng)前使用最多的是遺傳算法(GA)[24-25]，作為一種非線性全局最優(yōu)化方法，GA對(duì)初始模型的精度要求不高，而且反演結(jié)果比傳統(tǒng)的最小二乘法更加穩(wěn)定可靠。這里采用SPAC法和GA。

2　被動(dòng)源面波法在水電工程勘察中的應(yīng)用

2.1工程概況

曲孜卡水電站位于瀾滄江上游，西藏自治區(qū)昌都地區(qū)芒康縣境內(nèi)。壩址控制流域面積為82 100 km2，多年平均流量為671 m3/s。工程以發(fā)電為主，工程規(guī)模為大(2)型，工程等級(jí)二等，水庫正常蓄水位為2 345 m，相應(yīng)庫容為0.301 4×108m3，庫長(zhǎng)約12 km。代表性方案擋水建筑物初擬為混凝土重力壩，壩頂總長(zhǎng)度為361.5 m，最大壩高為77.5 m(廠房壩段)，電站總裝機(jī)容量為405 MW。初擬壩址基本具備修建百米級(jí)擋水壩的工程地質(zhì)條件，但地質(zhì)條件相對(duì)較差。

2.2工程區(qū)地質(zhì)與地球物理特征

工程區(qū)兩岸山體雄厚，地形陡峻，峰頂均為雪山。初選了上、中、下三個(gè)壩址，上、中壩左岸地勢(shì)陡峻，在河谷較緩一側(cè)，江面以上低高程部位分布Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)階地，高程為2 330 m和2 350 m，高程部位地形坡度一般為30°～40°；在較陡一側(cè)，地形坡度一般為40°～50°。總體上河谷相對(duì)開闊，呈基本對(duì)稱的“V”字型峽谷。上、下壩址相距約1.4 km。

工程區(qū)地質(zhì)構(gòu)造條件復(fù)雜，順層擠壓明顯，巖層揉皺強(qiáng)烈，巖體破碎，完整性差。上、中壩址左岸基巖大面積出露，右岸第四系沖積層較厚，最厚超過45 m；下壩址河床沖積層較薄，厚度小于15 m。工程區(qū)近平行發(fā)育兩條區(qū)域性斷裂，走向北東，傾向南東，山脊處見傾倒，斷裂間最短距離約100 m。斷裂以東，下伏基巖為粗粒玄武巖、杏仁狀玄武巖等，巖性復(fù)雜，均一性差；兩斷裂之間，下伏基巖為變質(zhì)砂巖與泥巖互層；斷裂以西，下伏基巖為斜長(zhǎng)花崗巖。

根據(jù)前期的鉆探、測(cè)井和物探資料，工程區(qū)覆蓋層主要由砂土、碎石、卵石、礫石、塊石組成，地震縱波速度一般為700 m/s～900 m/s，橫波速度為300 m/s～500 km/s；花崗巖與玄武巖的地震縱波速度一般為3 500 km/s～5 500 km/s，橫波速度為1 500 km/s～4 000 m/s；砂泥巖的地震縱波速度為2 400 m/s～4 500 m/s，橫波速度為800 km/s～2 400 km/s。另外，由于測(cè)區(qū)內(nèi)覆蓋層比較干燥、松散，電阻率相對(duì)較高，一般在1 200 Ω·m～2 500 Ω·m之間，而基巖的電阻率相對(duì)較低，一般小于1 200Ω·m。

雖然從波速和電阻率方面看，工程區(qū)上覆松散層與下伏沉積巖、巖漿巖之間有明顯的物性差異，為物探工作的開展提供了有利的地球物理前提，但在實(shí)際工作中遇到了諸多困難。由于Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)階地表層比較松散、干燥，在開展高密度電法工作時(shí)，對(duì)供電有較大影響，在開展淺層反射波法和淺層折射波法工作時(shí)，對(duì)激發(fā)能量的吸收較大，特別是在不能使用爆炸震源的情況下，難于獲得高質(zhì)量的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)。另外，由于電力供電線路和通信線路較多，對(duì)高頻大地電磁測(cè)深法的探測(cè)效果有較大影響。

2.3現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集

為了查清工程區(qū)地下100 m內(nèi)的地層結(jié)構(gòu)，共布設(shè)10條被動(dòng)源面波法測(cè)線，測(cè)點(diǎn)196個(gè)，其中4條測(cè)線沿壩址軸線或與壩址軸線平行，6條順河流方向。本次工作數(shù)據(jù)采集采用了兩種觀測(cè)系統(tǒng)，在河谷階地上采用三角形臺(tái)陣觀測(cè)系統(tǒng)，在河谷陡峻三角臺(tái)陣布置困難的位置采用直線排列進(jìn)行觀測(cè)。

1)三角形臺(tái)陣觀測(cè)系統(tǒng)。根據(jù)任務(wù)要求和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，兼顧工作效率，確定的三角形臺(tái)陣觀測(cè)系統(tǒng)如圖1所示，10個(gè)觀測(cè)臺(tái)站，最大三角形邊長(zhǎng)為20 m；單個(gè)直線排列長(zhǎng)度為55 m，12個(gè)觀測(cè)臺(tái)站，5 m道距。

圖1　三角形臺(tái)陣觀測(cè)系統(tǒng)示意圖Fig.1　Triangular array recording geometry chart

采用2 Hz低頻檢波器接收信號(hào)；DAQLink III地震儀記錄數(shù)據(jù)，采樣率為2 ms，記錄長(zhǎng)度為600 s。

2)直線排列觀測(cè)系統(tǒng)。在曲孜卡水電站工程勘察中，在河谷陡峻地段采用直線排列代替三角形臺(tái)陣進(jìn)行被動(dòng)源面波法勘探。目前，在國(guó)內(nèi)尚未見到采用直線排列進(jìn)行被動(dòng)源面波勘探的文獻(xiàn)資料；而國(guó)外一般采用ReMi方法。ReMi是Refraction Microtremor的縮寫，其理論依據(jù)是，與排列方向呈斜交到達(dá)的波的視速度大于沿排列方向的真速度，因此可以通過在慢度—速度圖像上拾取譜率峰值的低緣，獲得相速度頻散曲線[26]。直線排列的觀測(cè)系統(tǒng)排列長(zhǎng)度為55 m，12個(gè)觀測(cè)臺(tái)站，5m道距，采用2 Hz低頻檢波器接收信號(hào)，采樣率為2 ms，記錄長(zhǎng)度為600 s。

現(xiàn)場(chǎng)工作中，根據(jù)測(cè)線樁號(hào)確定臺(tái)陣中心點(diǎn)和直線排列中心點(diǎn)位置，各檢波點(diǎn)位置用鋼尺測(cè)量確定。安置檢波器時(shí)，確保檢波器與地面緊密耦合，并通過監(jiān)視軟件，檢查檢波器的一致性，保證所有檢波器能夠正常工作時(shí)，方可進(jìn)行正式觀測(cè)。另外，在現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)時(shí)還要考慮地形影響，在坡度較大或起伏較大的，應(yīng)記下高差較大的檢波器之間的高度差，以便在數(shù)據(jù)處理時(shí)進(jìn)行地形校正以提高勘探成果的精度。

2.4資料處理

資料處理的流程包括預(yù)處理、提取頻散曲線、頻散曲線反演和繪制成果圖。

2.4.1三角臺(tái)陣觀測(cè)資料處理

預(yù)處理主要是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查，剔除干擾較大的數(shù)據(jù)段。在曲孜卡水電工程勘察中主要是剔除記錄上的水上地震爆炸信號(hào)波組。圖2為三角臺(tái)陣系統(tǒng)采集的三種典型原始數(shù)據(jù)記錄，圖2(a)記錄干擾較小，各頻率成分豐富，數(shù)據(jù)質(zhì)量良好；圖2(b)記錄有一定的干擾，但對(duì)下步處理結(jié)果影響較小，可不對(duì)干擾進(jìn)行處理；圖2(c)記錄有三組強(qiáng)干擾，為數(shù)據(jù)采集時(shí)記錄到的水上地震爆炸信號(hào)，需要將干擾剔除。

根據(jù)式(3)，空間自相關(guān)系數(shù)是相速度和頻率的函數(shù)，將空間自相關(guān)系數(shù)與貝塞爾函數(shù)進(jìn)行擬合可以得到相速度v(f)。在圖3中，圖3(a)為空間自相關(guān)系數(shù)曲線，不同曲線表示不同間距臺(tái)站記錄的計(jì)算結(jié)果；圖3(b)為根據(jù)圖3(a)中數(shù)據(jù)擬合得到的頻散曲線；圖3(c)為擬合計(jì)算結(jié)果的頻散譜，圖3(c)中的虛線為圖3(b)中頻散曲線的另一種表示方式，實(shí)線為以手動(dòng)方式提取的頻散曲線；圖3(d)為根據(jù)圖3(c)中手動(dòng)提取的頻散曲線的反演結(jié)果。采用手動(dòng)方式提取頻散曲線，可以讓有經(jīng)驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理人員，利用先驗(yàn)信息得到更接近實(shí)際的處理結(jié)果。

提取頻散曲線后，采用遺傳算法進(jìn)行反演計(jì)算，得到測(cè)點(diǎn)的橫波速度結(jié)構(gòu)。在圖3(d)中，藍(lán)色折線為初始模型，紅色折線為反演結(jié)果，括號(hào)中的數(shù)字為反演得到的地層界面深度和地層橫波速度，灰色區(qū)域?yàn)檫z傳算法反演時(shí)的速度搜索范圍，藍(lán)色小十字為將圖3(c)中的頻散曲線轉(zhuǎn)換到速度—深度域后的頻散曲線，紅色小十字為由反演結(jié)果計(jì)算得到的頻散曲線。

完成測(cè)線上所有測(cè)點(diǎn)的反演計(jì)算后，可以繪制測(cè)線的被動(dòng)源面波法成果剖面。如圖4所示，圖4(a)為某一測(cè)線上各測(cè)點(diǎn)頻散曲線的集合，其中藍(lán)色折線為根據(jù)頻散點(diǎn)計(jì)算的視橫波速度曲線；圖4(b)為根據(jù)圖4(a)中的視橫波速度繪制的視橫波速度等值線圖，圖4(b)中清晰地給出了地層的視橫波速度結(jié)構(gòu)。

2.4.2直線排列測(cè)資料處理

圖5為典型的直排列被動(dòng)源面波法數(shù)據(jù)處理結(jié)果，與圖3(c)和(d)所示的三角形臺(tái)陣數(shù)據(jù)處理結(jié)果相比，直線排列在高頻段(大于10 Hz)有較高的分辯率，而低頻段(小于10 Hz)的分辨率相對(duì)較低。根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)中ReMi方法的成果資料，與ReMi方法相比，無論是三角形臺(tái)陣還是直線排列，采用SPAC法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理的被動(dòng)源面波法都具有更高的分辨率和較小的不確定性。

2.4.3面波頻散譜對(duì)高速夾層的反映

被動(dòng)源面波勘探可以探測(cè)出垂向高波速夾層和低波速夾層，圖6為典型的垂向存在兩個(gè)高波速夾層記錄的頻散譜，從圖6中可以看出，在15 Hz～24 Hz、28 Hz附近存在兩個(gè)相對(duì)高速夾層，這與實(shí)際地質(zhì)調(diào)查時(shí)覆蓋層之間存在的高速層相對(duì)應(yīng)。

圖3　由空間自相關(guān)系數(shù)導(dǎo)出頻散曲線(三角臺(tái)陣觀測(cè)系統(tǒng))Fig.3　Deriving dispersion curve form spatial autocorrelation coefficient(Triangular array)(a)自相關(guān)系數(shù)曲線；(b)頻散曲線；(c)頻散譜；(d)反演結(jié)果

圖4　三角臺(tái)陣觀測(cè)系統(tǒng)被動(dòng)源面波法成果圖Fig.4　Passive surface wave method results of triangular array(a)頻散曲線集；(b)視橫波速度等值線圖

圖5　直線排列被動(dòng)源面波法數(shù)據(jù)處理Fig.5　Passive surface wave method results using linear array(a)頻散譜；(b)反演結(jié)果

圖6　存在高速夾層記錄的頻散譜Fig.6　Dispersion spectrum of recording affected by high speed interlayer

3　結(jié)論與建議

在曲孜卡水電工程勘察中，采用被動(dòng)源面波方法進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集和資料分析處理，基本上查明了工程區(qū)地下100 m內(nèi)地層的橫波速度結(jié)構(gòu)，滿足了勘探任務(wù)要求。這是被動(dòng)源面波方法首次在大型水利水電工程中的應(yīng)用，也是首次在國(guó)內(nèi)高海拔地區(qū)復(fù)雜條件下的應(yīng)用，而且在應(yīng)用中首次嘗試了直線排列方式，取得了良好的應(yīng)用效果。

被動(dòng)源面波法不需要人工震源，利用地表無處不在的微弱振動(dòng)進(jìn)行勘探；現(xiàn)場(chǎng)操作簡(jiǎn)便，而且抗干擾能力強(qiáng)，在各種復(fù)雜場(chǎng)地，都能得到良好的應(yīng)用效果。當(dāng)在江邊開展被動(dòng)源面波法勘探時(shí)，河水流動(dòng)是一種持續(xù)的震源，特別瀾滄江上游的無人區(qū)這種水量大、水流急的情況是一種有利的震源。與其他物探方法相比，被動(dòng)源面波法在大型水利水電工程勘察中具有一定的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和良好的應(yīng)用前景。

根據(jù)在曲孜卡水電工程勘察中的應(yīng)用實(shí)踐，為被動(dòng)源面波方法在類似工程中的應(yīng)用提出以下建議：

1)被動(dòng)源面波法對(duì)數(shù)據(jù)的一致性要求很高，檢波器與地面的耦合情況會(huì)極大地影響數(shù)據(jù)質(zhì)量，在工作中必須仔細(xì)核查，確保數(shù)據(jù)質(zhì)量。

2)在難于布置二維排列的場(chǎng)地，可以采用直線排列，建議采用SPAC方法提取瑞雷波頻散曲線。

3)被動(dòng)源面波勘探對(duì)垂向高波速夾層和低波速夾層具有較好的效果。

致謝：

加拿大驕佳地球物理軟件公司趙東博士對(duì)數(shù)據(jù)處理與解釋給予了指導(dǎo)和幫助，在此表示感謝。

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Application of passive surface-wave method for Quzika hydropower damsite exploration

WU Xue-ming1, WANG Chao-fan2, GAO Cai-kun1*,DAI Guo-qiang1, WANG Jun1, ZENG Xian-qiang1

(1.POWERCHINA Kunming Engineering Corporation Limited, Kunming650041,China;2.North China Institute of Geotechnical Engineering Corporation, Beijing100085,China)

Most of water resources and hydropower project are located in alpine valleys with complex geology. As the main exploration means, geophysical methods play an important role in survey. In recent years, along with beginning to develop the hydroelectric project in the upper reaches, the bigger difficulty raised higher request to geophysical exploration. By recording the vertical component of weak vibration on the earth’s surface, and to extract Rayleigh wave dispersion curve, the passive surface wave method can detect the shear velocity structure of subsurface medium. This paper documents the first application of the passive surface wave method in large-scale water resources and hydropower project. During Quzika hydropower engineering exploration in the upper reaches of Lancang River, using passive surface wave method a thorough investigation of the shear velocity structure was made over the depth of 100m underground in damsite area, and achieved the mission requirements. In addition to deploying the triangular array in valley terrace area, trying to arrange the linear array in steep slope area in the exploration, and using spatial autocorrelation method to extract dispersion curve, obtained favorable results. Based on the research above, with its characteristics of strong anti-interference ability, high resolution, little effect by site conditions, the passive surface wave method have some technical advantages compared with other geophysical methods, and good application prospect in exploration of large-scale water resources and hydropower project.

passive surface wave method; engineering exploration; spatial autocorrelation method; shear velocity structure

2016-03-15改回日期：2016-05-11

云南省科技惠民計(jì)劃項(xiàng)目(2015RA069)

吳學(xué)明(1971-)，男，博士，高級(jí)工程師，主要從事工程地球物理方法技術(shù)、三維設(shè)計(jì)與應(yīng)用方面的研究，E-mail:402766794@qq.com。

高才坤(1964-)，男，博士，主要從事工程物探監(jiān)測(cè)檢測(cè)，E-mail：Gao_ck@khidi.com。

1001-1749(2016)04-0493-08

P 631.4

A

10.3969/j.issn.1001-1749.2016.04.09