1、文章編號:10056157(2011)040273 3地震影像與瑞雷波法在探測地下障礙物中的應用張久文(安徽省地質礦產勘查局327地質隊，安徽 合肥 230011)摘 要：在工程建筑中經常遇到建筑物下方有供水、供氣管道或地下防空洞等障礙物，準確測定其位置對其進行處 理至關重要。文章結合兩個工程實例，對地震影像法和瑞雷波法綜合應用在解決這類工程施工中遇到的問題作了 簡明闡述，說明正確合理的應用該方法具有快速、經濟，準確等優點。 關鍵詞：綜合工程物探；高密度多波列地震影像；瞬態多道瑞雷波法；頻散曲線；地下障礙物中圖分類號：p631.4文獻標志碼：a紀90年代發展起來的一種新的淺層地震勘探方法。試驗

2、表明當在圓形基礎上對地表進行垂直方向的激 震時，將產生瑞雷波（ r 波）、剪切波（ s 波）和 壓縮波（p波），其中瑞雷波的能量約占總能量的 三分之二，而且瑞雷波的大部分能量損失在二分之 一波長的深度內，換句話說瑞雷波某一波長的波速 主要與深度小于二分之一波長內的地層物性有關。 因此，利用瑞雷波的這種頻散效應，根據頻率波 長深度的對應關系，可計算出不同深度內地層 的瑞雷波速度，從而達到確定不同地質體深度的目 的。瑞雷波的測試主要有穩態瑞雷波法和瞬態瑞雷 波法。隨著計算機技術的發展和對瑞雷波研究的深 入，現以普遍采用瞬態瑞雷波法。該方法是瞬態激 震產生瑞雷波，通過計算機對儀器采集的數據進行 傅里

3、葉變換，獲得頻散曲線，進行不同深度分層， 并對計算結果進行正反演擬合，以提高計算的準確 性。在地下障礙物調查中主要是利用其“之”字形 拐點判斷深度。在工作中除合理選擇激震方法、檢 波器頻率外，對偏移距、道距、采樣間隔的選擇尤 為重要。2 實例分析2.1 地下燃氣管道位置確定某河流綜合治理工程設計建造一具有自排、抽 排及下游灌溉引水和城市景觀補水功能的泵站，在0 引言近年來工程建筑行業蓬勃發展，但無論是工業 廠房、電站、地鐵或水利設施等都需要進行基礎開 挖等必不可少的工作，從而經常會遇到在建筑地基 下方有供水、供氣管道或地下防空洞等早期地下城 市設施，施工前準確判定其位置做必要的防護、處 理對整

4、個工程的施工成敗至關重要。在工程實踐 中，我們利用高密度多波列地震影像法能快速、經 濟地采集地下波動場特征的優點，準確判定地下障 礙物地面位置，結合瑞雷波法的頻散曲線確定深 度，取得了非常好的工作成效，為很多建筑、頂管 等工程解決了難題。1 工程物探方法1.1 高密度多波列地震影像法該方法是以小共偏移距、小點距密集采集人工 激發的彈性波中面波及地層在橫向、縱向由于不均 勻地質體的存在（如空洞、供水供氣管道、涵管等 地下障礙物）而產生的諸如繞射、反射等。通過對 地震影像圖的分析來確定障礙物的位置，配合瞬態 瑞雷波法勘探的頻散曲線進行合理的地質解釋。實際工作中關鍵是要根據實際情況合理選擇激 震方法

5、、檢波器頻率、偏移距、采集的間距。1.2 瞬態瑞雷波法瑞雷波法勘察也叫彈性波頻率測深法，是上世收稿日期：2011-05 -18作者簡介：張久文（1962-），男，安徽合肥人，工程師，現主要從事工程物探的研究與實踐工作。2011年274安徽地質洞，因此需探明防空洞的分布，以便做相應的基礎處理。根據現場踏勘所了解的情況，選擇地震影像 法和瑞雷波法相結合來解決防空洞的位置和深度， 從而確定防空洞的分布狀況。圖3是其中的一條地震影像圖，橫軸為距起點的進水閘、前池基礎開挖前獲悉地下有城市天然氣輸送管道，但具體位置不詳。為探明天然氣輸送管道具體位置和埋深，以便 在管道處進行人工開挖，避免機器開挖造成管道受

6、 損，決定使用工程物探方法進行勘探。通過現場踏勘后決定采用地震影像法確定管道 位置，用瑞雷波法探測管道的埋深。圖 1 為泵站前 池的一條測線地震影像圖。橫軸為距起點的接收道 數，縱軸為彈性波傳播時間。可以看出：在第11道 左右， 10 20ms 的兩個強振幅同相軸不連續，其 兩側下方至 60ms ，有相對較強振幅的繞射波形出 現，整體構成以第11道為弧頂的繞射弧，說明管道 的中心位于第11道下方。為進一步探明管道埋深， 在管道上方布置了一個排列的瑞雷波勘測剖面，經 計算機處理后得到頻散曲線如圖2，在3.9m左右出 現“之”字形回折，而已有工程勘查資料顯示在此 深度沒有巖性分層界面，因此初步判定

7、管道埋深 3.9m，后進開挖驗證，解釋完全正確。圖 3 高密度多波列地震影像圖fig.3 high-density multi-wave seismic image接收道數，縱軸為彈性波傳播時間。從中可以看到在縱軸100ms左右有幾組較強的同相軸，但在橫軸100150地震道間有明顯的弧形凸起，且弧的兩翼 延伸至300ms以下，說明該段測量點下方有防空洞存 在。為此，在其上方布置一個瑞雷波排列，得到的 頻散曲線如圖4，圖中8m左右頻散點稀少，下方頻散 曲線平直也有些異常，和附近（2030m）地下無防 空洞的頻散曲線（圖5）有明顯的差異。110203040 chn no.050100150200m

8、s圖 1 高密度多波列地震影像圖fig.1 high-density multi-wave seismic imagechn no. 501001502002500100150圖 4 防空洞上方瑞雷波頻散曲線圖fig.4 above-air-raid-shelter rayleign wave dispersion curve為進一步證實防空洞的存在及準確深度，將排列平移6m，測得頻散曲線如圖6。對比可看出，在8m下方有“之”字形變化，因此判定防空洞洞頂在8m左右。3 結論200ms圖 2 瑞雷波頻散曲線圖fig. 2 rayleign wave dispersion curve2.2 地下防

9、空洞位置確定某建筑場地地下有早些年留下已廢棄的防空 第 21 卷 第 4 期張久文:地震影像與瑞雷波法在探測地下障礙物中的應用275圖 5 無防空洞處瑞雷波頻散曲線圖fig.5 without-air-raid-shelter rayleign wave dispersion curve圖 6 防空洞附近瑞雷波頻散曲線圖fig.6 near-air-raid-shelter rayleign wave dispersion curve王治華,等，地震影像法及其應用j，物探與化探,2008,(6). 王書增,等，面波法在堤壩隱患勘查中的應用j，地球物 理學進展,2005,(1).12地震影像法和

10、瑞雷波法相配合在探測供水供氣管線、防空洞、沉井等地下障礙物或勘查巖溶、土 洞等具有快速、準確、經濟等諸多優點，以上只是 大量工程實踐中較為簡單明了的案例，借此和大家 進行交流，以促進該方法在各類工程建設中的應用 研究，實現更好的社會、經濟效益。參考文獻：3夏學禮,等，多道瞬態面波勘探頻散曲線唯一性問題j，物探與化探,2008,2.嚴壽民,等，瞬態瑞利波勘探方法j，物探與化探,1992,(2). 殷勇,等，瞬態瑞雷波技術在巖土工程中的應用j，工程 勘察,2005,(2).45seismic image and r ayleign wave method applied in finding un

11、derground obs tacles zhang jiu-wen (no.327 team of bureau of geology and mineral exploration of anhui province, hefei, anhui 230011, china)abstract : engineering construction often entercounter under ground obstacles such as water, gas supply pipeline or air -raid shelter. it is important to accurately determine their locations and take proper measures. this paper, based on two engineering examples, briefly introduced application of seismic image and rayleign wave method in solving the issues and concluded their advantages in swiftness, economy and accuracy if they are correctly used