黃斌 周孝宇

摘 要：通過(guò)多道瞬態(tài)面波在廣東省某高速公路取土場(chǎng)調(diào)查中的實(shí)際案例，本文分析了該方法在取土場(chǎng)地層劃分和土石比例等方面的實(shí)用效果和存在的問(wèn)題，同時(shí)，對(duì)瞬態(tài)面波法工程應(yīng)用、地層劃分等相關(guān)項(xiàng)目具有一定的參考價(jià)價(jià)值。

關(guān)鍵詞：多道瞬態(tài)面波;取土場(chǎng)調(diào)查;土石比例;地層劃分

0 前言

面波勘探是目前比較成熟的物探方法之一，已在工程領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。面波分為瑞利波（R波）和拉夫波（L波），而R波在振動(dòng)波組中能量最強(qiáng)、振幅最大、頻率最低，容易識(shí)別也易于測(cè)量，所以面波勘探一般是指瑞利面波勘探，是一種淺層地震勘探方法。他對(duì)淺部地層分辨率較高，野外工作簡(jiǎn)單易行。

面波勘探根據(jù)其震源激震方式的不同可分為穩(wěn)態(tài)法和瞬態(tài)法;在巖土工程勘探中目前多采用多道瞬態(tài)法。多道瞬態(tài)法是在地表震源瞬態(tài)沖擊力作用下，在距震源一定距離處，由多道檢波器接收面波信號(hào)，通過(guò)對(duì)接收到的面波進(jìn)行頻譜分析、相位分析，把各個(gè)頻率的面波分開(kāi)，可得到一條VR—f頻散曲線(xiàn)。通過(guò)頻散曲線(xiàn)的分析進(jìn)而得到對(duì)地層結(jié)構(gòu)的分析。

面波由震源向外傳播，其波陣面是圓柱面，在地面激發(fā)時(shí)震源可產(chǎn)生不同頻率面波的相速度VR，不同頻率的面波速度VR的變化則反映出地下介質(zhì)在垂直方向的不均勻性，同一頻率的面波速度VR在水平方向的變化則反映出地質(zhì)條件的橫向不均勻性，面波VR直接反映了地下介質(zhì)的結(jié)構(gòu)和物性。

在均勻無(wú)限半空間的介質(zhì)中面波可用下式表示：

（2-VR2/Vp2）2=4（（1-VR2/Vp2）（1-VR2/Vs2））1/2

上式說(shuō)明自由表面的面波確實(shí)存在，并且面波沿地表的速度低于橫波速度。

1 項(xiàng)目應(yīng)用及效果分析

1.1 項(xiàng)目概況

本文中取土場(chǎng)為廣東省某重點(diǎn)高速公路的重點(diǎn)工程，取土場(chǎng)平面面積約6.5萬(wàn)㎡，取土場(chǎng)地形高差約75 m，主要為三座山，工程地質(zhì)條件復(fù)雜。由于后期開(kāi)挖過(guò)程發(fā)現(xiàn)與之前局部鉆探結(jié)果差異較大，安排進(jìn)行物探結(jié)合鉆探的補(bǔ)充勘察。本次瞬態(tài)面波法使用儀器為重慶地質(zhì)儀器廠生產(chǎn)的DZQ型24道淺層地震儀1臺(tái)，24道采集，道間距2 m～5 m，采用重錘錘擊震源。

1.2 效果及評(píng)價(jià)

1.2.1 物探外業(yè)參數(shù)方案比選

經(jīng)過(guò)前期試驗(yàn)，針對(duì)有效探測(cè)深度30 m，最終確定采用2 m道間距，5 m～10 m炮檢距，雙邊激發(fā)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比對(duì)，與已有鉆孔成果和施工開(kāi)挖情況綜合對(duì)比，確定物探方法合理可行，探測(cè)深度和效果滿(mǎn)足要求。

1.2.2 物探與鉆孔比較，確定分層依據(jù)和各地層面波波速

根據(jù)鉆孔位置的對(duì)比正演結(jié)果：

10層坡積粉質(zhì)黏土層面波波速按照小于200 m/s左右進(jìn)行反演，含碎石坡積土波速略高，結(jié)合波速曲線(xiàn)拐點(diǎn)和平均波速160 m/s與下覆地層進(jìn)行分層;

11層殘積粉質(zhì)黏土面波波速小于280 m/s進(jìn)行反演，結(jié)合波速曲線(xiàn)拐點(diǎn)和平均波速260 m/s與下覆地層進(jìn)行分層;

12B_47t強(qiáng)風(fēng)化熔結(jié)凝灰?guī)r（半巖半土狀）面波波速小于320 m/s左右進(jìn)行反演，結(jié)合波速曲線(xiàn)拐點(diǎn)和平均波速300 m/s與下覆地層進(jìn)行分層;

12B_47s強(qiáng)風(fēng)化巖（碎塊狀）面波波速小于450 m/s左右進(jìn)行反演，結(jié)合波速曲線(xiàn)拐點(diǎn)和平均波速450 m/s與下覆地層進(jìn)行分層。

面波波速在450 m/s～600 m/s之間反演推測(cè)為碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化-中風(fēng)化巖，大于600 m/s反演推測(cè)為中風(fēng)化-微風(fēng)化巖。

1.2.3 物探綜合成果及效果分析

首先，多道瞬態(tài)面波成果能夠劃分出不同巖性的分界面，尤其是坡殘積土和全風(fēng)化巖（堅(jiān)硬土狀地層）與下覆的強(qiáng)風(fēng)化-中風(fēng)化巖層分界面效果較好，根據(jù)物探成果，能夠明確劃分出土質(zhì)山體還是巖質(zhì)山體為主，土層厚度劃分效果較理想。

其次，根據(jù)瞬態(tài)面波波速結(jié)合分層拐點(diǎn)綜合分析解譯，劃分了場(chǎng)地各巖土體地層的厚度，滿(mǎn)足勘察目的。

最后，由于部分地層（如碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化巖層與下覆碎塊狀中風(fēng)化巖層）的物理特性差異較小，物探劃分地層存在一定的誤差;根據(jù)面波解譯成果及建議補(bǔ)鉆鉆孔位置，后續(xù)完成了在MBD8、MBD10、MBD12、MBD20、MBD22等5個(gè)面波點(diǎn)處布置的5個(gè)鉆孔，配合物探資料進(jìn)行了綜合解譯，提高了本次調(diào)查的準(zhǔn)確度。

1.3 方法局限性及誤差分析

由于取土場(chǎng)地層及土石比例劃分中，鉆探揭示的碎塊狀的強(qiáng)風(fēng)化巖層一般劃分為硬土-軟石級(jí)，尤其改成分布較厚的區(qū)域?qū)唧w土石比例劃分影響較大。但該層原始狀態(tài)并非鉆探揭示的松散碎塊，而是較致密的原巖結(jié)構(gòu)，且膠結(jié)較好，其物理性質(zhì)（如面波波速等）與下覆的碎塊狀中風(fēng)化巖差別不大，差異不明顯，導(dǎo)致物探解譯過(guò)程中對(duì)碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化巖和相對(duì)較堅(jiān)硬的碎塊狀中風(fēng)化巖分層較困難，此為該方法在取土場(chǎng)探測(cè)中的應(yīng)用局限，針對(duì)該情況，選擇典型的物探點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)充鉆探驗(yàn)證是提高物探解譯準(zhǔn)確性的好方法，鉆孔結(jié)合物探的綜合解譯方法能夠取得較好的勘察結(jié)果。

2 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)工程應(yīng)用實(shí)例，在采用有效合理的參數(shù)設(shè)置，確保外業(yè)數(shù)據(jù)有效的前提下，多道瞬態(tài)面波在取土場(chǎng)調(diào)查中的巖土層劃分和土石比例界定方面能夠取得較好的勘察效果，采用物探結(jié)合鉆探方法有效提高勘察準(zhǔn)確度，成果可作為設(shè)計(jì)、施工中的重要參考和依據(jù)，具備較好的技術(shù)成效及社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]JGJ/T 143-2017，多道瞬態(tài)面波勘察技術(shù)規(guī)程[S].

[2]馬樹(shù)平.多道瞬態(tài)面波技術(shù)在公路工程勘察中的應(yīng)用[J].甘肅科技，2011，27（14）：50-52.

[3]李凱.面波勘探技術(shù)在工程勘察中的應(yīng)用進(jìn)展[J].工程地球物理學(xué)報(bào)，2011，8（1）：97-104.