楊強(qiáng)強(qiáng) 劉松

摘要：我國幅員遼闊，地質(zhì)復(fù)雜，如何在眾多的復(fù)雜環(huán)境、深厚覆蓋層條件下，使用面波探測技術(shù)，是我們需要有效解決的問題。本篇文章闡述了面波探測技術(shù)的有關(guān)內(nèi)容以及現(xiàn)狀，探索了面波探測技術(shù)在鐵帽覆蓋區(qū)、粘土覆蓋區(qū)、工程探測中的應(yīng)用，通過對這些應(yīng)用實(shí)例的分析，以期提升面波探測技術(shù)在復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境中應(yīng)用的能力。

關(guān)鍵詞：地質(zhì);覆蓋層;面波探測;應(yīng)用

前言：

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國各項(xiàng)資源和工程不斷開發(fā)并深入，天然的優(yōu)良地基正在逐漸減少，所以需要我們在復(fù)雜的地質(zhì)條件下開發(fā)資源和建設(shè)工程，然而復(fù)雜的地質(zhì)會影響到資源的開發(fā)和工程的選址及安全，而面波探測技術(shù)是在這種情況下最佳的探測技術(shù)，能在最大程度上探測出工程地質(zhì)的情況，降低前期勘察選址的成本。

一、面波探測技術(shù)的概述

我國工程地質(zhì)勘察比較常用的探測方法有直流電阻率法、大地電磁法、地震折射法以及面波法。相比較其他幾種探測方法，面波探測法以其快速、經(jīng)濟(jì)、易激發(fā)和場地影響較小等優(yōu)勢，成為工程地質(zhì)勘察中最常用的工程物探技術(shù)。面波法主要有兩大分支，分別是被動源面波法及主動源面波法。被動源面波法的探測深度比較深，但是探測采集信息的時間過長，探測效率較低;主動源面波法易被震源影響，探測深度較淺。這兩種探測方法都有利有弊，近些年來才出現(xiàn)了結(jié)合二者優(yōu)點(diǎn)的面波探測技術(shù)，即場源補(bǔ)償情況下的面波探測技術(shù)。場源補(bǔ)償后的天然源面波有效信號更為豐富，頻散譜逐漸收斂，連續(xù)性更好。

二、面波探測技術(shù)的現(xiàn)狀

面波探測技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用，主要是它具有以下幾個優(yōu)點(diǎn)：面波探測技術(shù)更加方便、效率較高、準(zhǔn)確度較高，在同一種介質(zhì)中，相比其他類型的彈性波傳播速度小，具有更高的分辨能力;面波探測技術(shù)的設(shè)備比較輕便，而且操作簡單，操作速度快，可以在現(xiàn)場實(shí)時處理信息，效率很高;面波探測技術(shù)可以對復(fù)合地基檢測并根據(jù)地基承載力的經(jīng)驗(yàn)公式，計(jì)算出的地基承載力與靜載荷實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合。面波技術(shù)在得到大力推廣和應(yīng)用的同時，在實(shí)際工作中也存在著甚多問題需要研究解決：面波探測法的震源問題，震源頻率和相互碰撞材料的硬度有關(guān)，與碰撞的速度、碰撞物的質(zhì)量和碰撞接觸面積也有關(guān)，也就是說震源的頻率和能量能夠影響到面波采集的質(zhì)量;復(fù)雜面波的識別和提取問題，面波數(shù)據(jù)處理過程中，應(yīng)如何識別并提取面波、體波及其他各種干擾波;面波頻散曲線的正反演問題，面對邊界條件復(fù)雜的探測環(huán)境，對這方面的研究較少，不能滿足實(shí)際工作的需要。

三、在鐵帽覆蓋區(qū)的應(yīng)用

如在鐵帽覆蓋區(qū)選擇水利工程壩址區(qū)，鐵帽覆蓋區(qū)一般下層基巖為輝綠巖，上覆地層是非均勻介質(zhì)的第四系松散層，由紅褐色細(xì)砂、粉質(zhì)粘土和磨圓度高的巖石及貼角礫巖細(xì)礫組成，兩岸的山坡頂部地表會有一層鐵帽層。鐵帽覆蓋區(qū)域有導(dǎo)電性差、波速高等特點(diǎn)，相當(dāng)于一個高阻屏蔽體，相關(guān)電流會被阻擋，無法向下傳播。為了消除高阻屏蔽，可以采用面波探測法進(jìn)行探測，面波探測技術(shù)的探測深度較低，天然源面波的對工作效率和現(xiàn)場工作場地需求要求較高，在常規(guī)擬線性排列獲取波速的精準(zhǔn)度上又存在一定的缺陷，所以需要人工場源補(bǔ)償面波探測。在場源補(bǔ)償情況下，面波探測有效深度增加，面波速也隨之增大，能有效提高探測的精準(zhǔn)度和工作效率，提高探測深度。

四、在粘土覆蓋區(qū)的應(yīng)用

粘土覆蓋區(qū)，覆蓋層主要是碎石土、壤土以及粘土，下伏基巖是石灰?guī)r，覆蓋區(qū)域內(nèi)有巖溶通道和斷層構(gòu)造的存在。粘土覆蓋層和溶洞、斷層破碎由于密度較低，含水率較高，會出現(xiàn)低波速及低阻的特點(diǎn)，完整基巖則是相對高波速和高電阻率。在粘土覆蓋區(qū)應(yīng)用面波探測技術(shù)，場源補(bǔ)償?shù)那闆r下，有效探測深度不及大地電磁探測，覆蓋層和下伏基巖之間，溶洞、斷層的區(qū)域和完整基巖之間的波速也存在很大差異，根據(jù)這個特點(diǎn)可以分辨出覆蓋層厚度和下伏基巖存在的巖溶通道以及斷層分布。根據(jù)面波速度的變化，可以探測出覆蓋層和下伏基巖和交界面，探測深度和兩端存在的鉆孔深度相同;還能夠反映出巖溶通道，這種橫向的分辨能力要高于其他探測方法;也能夠在探測深度范圍內(nèi)反映一定較深部分的斷層，且結(jié)果較為準(zhǔn)確。

五、在工程探測中的應(yīng)用

面波探測技術(shù)在眾多條件下都能得到廣泛的應(yīng)用，如工程探測中的應(yīng)用。工程建設(shè)場地逐漸復(fù)雜，施工難度逐漸提高，巖土工程的施工對地下層位的厚度、橫波速度、物理學(xué)參數(shù)等都有了更高的要求，面波探測技術(shù)受到干擾小、成像精度更高的優(yōu)點(diǎn)，使它在工程探測中脫穎而出。面波探測技術(shù)探測到的橫波速度與地下介質(zhì)的密度和松散程度有關(guān)系，所以在劃分地層上有著較好的分辨能力，尤其是尋找基巖面或是密實(shí)度差異較大的土層。相比較于其他探測方法，面波探測能夠有效解決速度倒轉(zhuǎn)、薄層等問題，還能找到軟弱夾層和硬層，在劃分土層方面，面波探測技術(shù)優(yōu)勢很大。

六、面波探測技術(shù)的應(yīng)用

除了上述提到的應(yīng)用領(lǐng)域之外，面波探測技術(shù)在這些方面也得到了應(yīng)用。如空洞探測，在面波的探測范圍內(nèi)有地下空洞和掩埋物體時，面波得到的頻散曲線會呈現(xiàn)異常，根據(jù)曲線異常的大小還能判斷空洞的深度和大小范圍。地質(zhì)災(zāi)害探測，比如探測滑坡，瞬態(tài)面波法能確定滑坡體的軟弱帶、滑動面和不同的深度等，可以提供治理滑坡的參考資料。除此之外，面波探測的應(yīng)用領(lǐng)域還有地下管線探測、地殼深層結(jié)構(gòu)探測、場地土類別劃分、巖石物理力學(xué)參數(shù)原位測試等。隨著研究人員對面波探測技術(shù)儀器和處理方法的優(yōu)化，面波在其他方面的應(yīng)用也會更加廣泛。

結(jié)語：

綜上所述，我國地質(zhì)情況復(fù)雜，在探測過程中，雖然也可以運(yùn)用其他的探測方式，但是其能力會受到較大的制約和局限，導(dǎo)致探測效果不佳，對工程建設(shè)造成影響。面波探測技術(shù)的各項(xiàng)優(yōu)勢本就適合用于復(fù)雜環(huán)境的探測，而采用場源補(bǔ)償情況下的面波探測技術(shù)，能解決更大范圍內(nèi)的地質(zhì)問題，可以有效避免傳統(tǒng)瞬態(tài)面波會陷入的高速屏蔽，獲取更加豐富的地層信息。

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