1、討論：0.25, 普通巖石, Vp/Vs = 0，極鞏固巖石, Vp/Vs = 橫波最小波速=0, 液體和氣體中不存在橫波0.5，浮土,於泥土, Vp/Vs 處理某些特殊問題，如探測充溢液體的洞穴如溶洞, Vs=0體波：縱、橫波，在整個空間面波：彈性分界面附近 瑞利面波：自在界面，地滾波，R波 特點(diǎn)：低頻、低速，能量大強(qiáng)振幅， 旋轉(zhuǎn)鉛垂面，橢圓，逆轉(zhuǎn)勒夫面波：低速帶頂?shù)捉缑妫叫薪缑娴膭訐u，振動 方向垂直傳播方向，SH波 特點(diǎn)：對縱波勘探影響不大，對橫波勘探嚴(yán)重干擾3.2淺層折射波法、淺層反射波法3.2.1反射和透射斯奈爾定律：式中：入射角、反射角，透射角， P=sini/Vi射線參量3.2.

2、2折射波的構(gòu)成 據(jù)透射定律可知，當(dāng)V2V，隨增大，也增大，透射波射線偏離法線向界面靠擾，當(dāng)i臨界角,使=90，透射波以V2速度沿界面滑行，構(gòu)成滑行波。如知V1、V2 ，可由上式求出臨界角。折射波：從振源出發(fā)的地震波以臨界角入射到界面上， 構(gòu)成滑行波，滑行波所經(jīng)過的界面上的任何 一點(diǎn)，都可看作從該時辰產(chǎn)生子波的新震源， 在上層介質(zhì)中構(gòu)成一種新的動搖。 折射波的波前、射線和盲區(qū) 折射波波前與界面的夾角：由于，波前垂直射線，因此，射線是垂直于波前BC的一簇平行線，與法線夾角為i盲區(qū)：在地面上觀測不到折射波的區(qū)域。討論： h添加或V2 /V1減小，Xm增大， 當(dāng)V2 /V1=1.4時，Xm=2h。閱歷

3、法那么： 折射波只需在炮檢距大于兩倍折射界面深度才觀測到3.2.3地震波的時距關(guān)系折射波時距曲線程度層狀介質(zhì)界面R，深度h，V2V1。波以臨界角i投射到界面A點(diǎn)，滑行間隔AB后，在B點(diǎn)以i角出射到S點(diǎn)，路程為OA+AB+BS顯然時距曲線是一條直線。直線的斜率是m=1/V2，截距為t0，那么，截距時間為：那么由此，可用直達(dá)波和折射波時距曲線得出V1、V2、t0，計算出震源點(diǎn)下界面埋深h。對n層：V nVn-1V2V1，那么 那么，截距時間t0k為傾斜界面折射波時距曲線同樣，在O2激發(fā)， O1接納O1激發(fā)，O2接納：傾斜界面不產(chǎn)生折射波條件i+90：下傾接納，盲區(qū)無限大； 上傾接納，i，無法產(chǎn)生折

4、射波。反射波時距曲線程度界面的反射波時距曲線和正常時差 1). 時距曲線 界面R，埋深h， 波速為V。 時距關(guān)系為:上式即反射波時距方程，是一個關(guān)于X的二次方程，化簡得 上式為雙曲線方程，時距曲線為雙曲線，對稱于t軸， 曲線的頂點(diǎn)坐標(biāo)：(0，2h/V) 漸近線斜率：結(jié)論：直達(dá)波是反射波時距曲線的漸近線當(dāng)t02V2 X2時，即2hX時，二項(xiàng)式展開，略高次項(xiàng)上式闡明，正常時差可用拋物函數(shù)逼近。正常時差校正動校正：把各點(diǎn)時間減去相應(yīng)正常時差，都 變成t0時間。意義：校正后，時距曲線的幾何形狀與地下反射界面的 起伏形狀有了直接的聯(lián)絡(luò)。每次激發(fā)時所安頓的多道檢波器的觀測地段稱為陳列激發(fā)點(diǎn)接納陳列的相對空

5、間位置關(guān)系稱為觀測系統(tǒng)折射波法觀測系統(tǒng)單邊觀測系統(tǒng)、相遇觀測系統(tǒng)、追逐觀測系統(tǒng)、相遇追逐觀測系統(tǒng)等。3.2.4地震勘探觀測系統(tǒng)反射波法觀測系統(tǒng)多次覆蓋觀測系統(tǒng)等。 對整條反射界面進(jìn)展多次覆蓋的系觀。兩種有效的淺層地震反射技術(shù)最正確窗口接納技術(shù)最正確窗口：既少受面波、聲波影響，也少受折射波影響的地段。普統(tǒng)統(tǒng)過實(shí)驗(yàn)選定，如下圖。最正確偏移距技術(shù)地震映象在最正確窗口內(nèi)選擇一個公共偏移距，然后挪動震源 和陳列，得到一張多道記錄。實(shí)例3-1：天龍湖電站引水線地震反射波法CDP剖面實(shí)例3-2：沙灣水電站尾水渠2號剖面地震折射波法3.3瑞雷波勘探過去，在地震勘探中面波不斷被看作是一種干擾波，八十年代以來，日

6、本研討者首先開發(fā)利用了面波勘探技術(shù)，獲得了良好效果。目前，面波瑞雷面波勘探在我國已成為工程物探的重要手段。3.3.1瑞雷波的波場特征和折射波法、反射波法一樣，面波勘探也是利用彈性波場特征進(jìn)展勘探，只不過面波波場特征與體波有較大區(qū)別，因此首先要引見面波波場的特性，它是了解面波勘探原理的根底。波速均勻介質(zhì)中的瑞雷波方程為式中 、 、 分別為縱波、橫波、瑞雷波波速。將代入上式可得和與泊松比之間的關(guān)系：使方程式有解，可令上式表示了瑞雷波速度與橫波速度的關(guān)系，K1稱之為校正系數(shù)，它依賴于泊松比。當(dāng)泊松比分別為0.25，0.33，0.40，0.50時，K1值分別為0.92，0.933，0.943，0.95

7、6。以下圖表示了P波、S波和R波與泊松比的關(guān)系，從中可看出瑞雷面波波速的三個特點(diǎn)：(1)在一樣介質(zhì)中，縱波波速最快，橫波次之，瑞雷波最慢。(2)與呈近線性關(guān)系，并且當(dāng)較大時，。在普通情況下，巖石的泊松比為0.25左右，土的泊松比為0.450.49之間。因此對于土質(zhì)地基，可以以為瑞雷波波速與橫波波速近似相等，求橫波波速可用求瑞雷波波速來替代。(3)與頻率無關(guān)，闡明在均勻介質(zhì)中面波無頻散景象。3.3.2瑞雷波質(zhì)點(diǎn)的振動瑞雷波傳播時，介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的位移可分解為程度位移與垂直位移 兩個分量，其位移方程為式中：、k為瑞雷波衰減系數(shù)，R、f分別為瑞雷波波長與頻率，A0為恣意常數(shù)以上兩式即瑞雷波質(zhì)點(diǎn)振動的位移表

8、達(dá)式。從方程式可見：當(dāng)Z時，ux0,uz0,即在X和Z方向位移為零，闡明瑞雷波的傳播深度有限；另外，在X方向上的位移ux和Z方向上的位移uz在相位上相差，其位移振幅也不同。由此得出結(jié)論：將ux、uz二個分量合成后瑞雷波使介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)沿橢圓軌跡運(yùn)動，并且其傳播深度有限，如下圖。為使問題的討論有數(shù)量概念，取巖石的泊松比為0.25，那么Vp=1.73Vs, VR=0.92Vs，將其代入上式中可算出： k1=5.53 1=2.48 C=0.73于是：分析上式：介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的振幅隨深度Z迅速衰減，且衰減系數(shù)與波長R成反比。因此，面波波長越大，波隨分開自在界面的深度衰減越慢，即波長大的面波在介質(zhì)中穿透越深。R為參

9、數(shù)，給定不同的泊松比，可計算位移分量ux、uz，其位移隨深度的變化曲線如圖示。從圖中可見：對于不同的介質(zhì)，瑞雷波程度和垂直位移的主要能量均大部分集中在 R 的深度內(nèi)，即以為瑞雷波的穿透深度為一個波長。從圖中還可看出：ux在=0.10.2之間變化符號，且ux是正弦函數(shù)，uz是余弦函數(shù)。因此當(dāng)ux、uz同號時，Z=0，兩者合成之后構(gòu)成的質(zhì)點(diǎn)振動軌跡為一逆時針方向轉(zhuǎn)動的橢圓；當(dāng)ux、uz不同號時，質(zhì)點(diǎn)振動軌跡為一順時針轉(zhuǎn)動的橢圓。3.2.3非均勻介質(zhì)中的頻散從地震波頻譜實(shí)際中知：實(shí)踐動搖極少為單頻波(簡諧波)，但較復(fù)雜的動搖總可以以為是由許多單頻波的疊加。物理學(xué)上，單頻波的傳播速度稱相速度V(或相位

10、速度，常指波峰或波谷的傳播速度)，各單頻波疊加總振動的極大值(或能量最大值)的傳播速度稱群速度U。在地震學(xué)中，群速度就是地層介質(zhì)的速度。均勻介質(zhì)中，不同頻率成分的面波相速度一樣，因此相速度等于群速度，即VR與頻率無關(guān)，因此實(shí)測得到的波速就是介質(zhì)的波速。對于非均勻介質(zhì)，由于面波的相速度與頻率(或波長)有關(guān)，因此不同頻率的單頻面波都按本人的相速度傳播，于是各分振動的相位差隨波的傳播而改動，從而導(dǎo)致由分振動疊加的速度不等于相速度，二者的關(guān)系為：當(dāng) 0時，UV，這種關(guān)系稱為正常頻散，正常頻散闡明相速度隨波長增大或頻率降低而添加；反之，當(dāng)0時，UV，那么稱為異常頻散。 所謂頻散，就是指相速度隨頻率而改動

11、的景象。瑞雷波的頻散特性與波場分布空間內(nèi)介質(zhì)的物質(zhì)成分、構(gòu)造、密度、孔隙度等要素有關(guān)。實(shí)踐上，由于瑞雷波的穿透深度約為一個波長，因此，在地表測得的瑞雷波波速被以為反映小于一個波長的某一深度范圍內(nèi)介質(zhì)的平均彈性性質(zhì)。 不同的頻率有不同的波長，VR的變化反映了不同深度內(nèi)介質(zhì)平均性質(zhì)的改動，也就是說非均勻介質(zhì)中面波的頻散特性決議了進(jìn)展面波勘探的可行性。3.3.4瑞雷波勘探方法及原理瑞雷波勘探是在測點(diǎn)上逐點(diǎn)進(jìn)展觀測，每一測點(diǎn)測得一條頻散曲線。根據(jù)震源信號的特點(diǎn)不同，瑞雷波勘探分為穩(wěn)態(tài)法和瞬態(tài)法兩種。穩(wěn)態(tài)法如圖示：當(dāng)激振器在地面上施加一頻率為的簡諧豎向激振時，頻率為的瑞雷波以穩(wěn)態(tài)的方式沿地表傳播，利用檢

12、波器道距為可測出相鄰道瑞雷波的同相位時差，可算出的瑞雷波傳播速度。 改動激振器的振動頻率，就可以測得當(dāng)前頻率下的值。所以，當(dāng)激振器的頻率從高向低變化時，就可以測得一條 或曲線。瞬態(tài)法 當(dāng)速度變化不大時，改動頻率就可以改動勘探深度，頻率越高，波長越小，勘探深度越小，反之，勘探深度越大。應(yīng)留意，檢波器間距。如圖示：瞬態(tài)法采用錘擊作震源，比穩(wěn)態(tài)法要簡單輕便。 錘擊時激發(fā)一瞬時沖擊力，產(chǎn)生一定頻率范圍的瑞雷波，不同頻率的瑞雷波疊加在一同，以脈沖的方式向前傳播，因此瞬態(tài)法記錄的信號要經(jīng)過頻譜分析、相位譜分析，把各個頻率的瑞雷波別分開來，從而得到一條 或 曲線。為了使得兩檢波器接納的信號有足夠的相位差，

13、應(yīng)滿足下式：3.3.5瑞雷波傳播速度的計算穩(wěn)態(tài)法時間差法設(shè)地面上兩檢波器間的間隔為，且，兩檢波器接納的瑞雷波的同相位時間差為，那么瑞雷波的傳播速度為相互關(guān)分析法相互關(guān)法是經(jīng)過整個波形曲線進(jìn)展對比，因此精度較高。據(jù)相互關(guān)實(shí)際，X1,X2兩點(diǎn)的波形相互關(guān)函數(shù)為：式中：為時移量，X1(n)為X1點(diǎn)波形離散值，X2(n+)為X2點(diǎn)波形挪動值后的離散值。經(jīng)過相互關(guān)分析，可求得最大相關(guān)函數(shù)所對應(yīng)的值，那么X1、X2兩點(diǎn)間同相位時間差為 ，所以瞬態(tài)法 當(dāng)在地面上施加一瞬間沖擊力后，在地面表層就有瑞雷波的傳播，這種方法產(chǎn)生的瑞雷波是由許多簡諧波疊加而成的。每一簡諧波都以一定的相速度傳播，是的函數(shù)。每一簡諧波動

14、搖垂直位移方程可寫為：式中 為X處振動的相位角，所以在波的傳播方向上，X1,X2兩點(diǎn)間的相位差為： 于是相速度VR的計算式為：為了利用上式求不同f時的VR，假設(shè)兩個檢波點(diǎn)X1、X2處的信號分別為X1(t)和X2(t)，那么它們的相互關(guān)函數(shù)為對以上相互關(guān)函數(shù)作富氏變換，那么其頻譜為： 式中X1(f)、X2(f)是X1(t)和X2(t)的線性譜，X2*(f)是X2(f)的共軛譜?？梢娤嗷リP(guān)譜 的相位就是X1、X2兩點(diǎn)的相位差，把不同頻率的(f)代入，就可以計算出不同頻率諧波的瑞雷波傳播速度VR。 瑞雷波法可進(jìn)展淺部覆蓋層分層，也可進(jìn)展地基分層和力學(xué)參數(shù)測試，飽和砂土液化斷定，地基加固效果評價等。3.3.6瑞雷波法運(yùn)用實(shí)例3-3：毛灘水電站瞬態(tài)面波確定覆蓋層分層 在上、下壩線上共布置了40點(diǎn)瞬態(tài)面波測試，資料整理及解釋用Georaw軟件進(jìn)展處置。面波波時域內(nèi)調(diào)入數(shù)據(jù)資料，利用時間域加窗的方法提取瞬態(tài)面波，瞬態(tài)面波f-k域內(nèi)拾取最大能量團(tuán)中的峰值線，瞬態(tài)面波H-V域內(nèi)進(jìn)展速度分層、正演擬合、計算層速度等。以下圖為下SW-7號點(diǎn)解釋過程圖示。 上、下壩線40點(diǎn)瞬態(tài)面波解釋、并類比分析得：5.08.5m，V