地震映象與瑞雷面波綜合物探方法壩體質量檢測上的應用

崔 毅

(陜西省水利電力勘測設計研究院勘察分院，陜西咸陽 712000)

地震映象與瞬態瑞雷面波勘探方法是近年來新興的兩種地震勘探方法，在工程領域的應用獲得很大的進展，并取得不少研究成果。但兩者均存在著局限性，地震映象勘探對地層結構整體形態反映明顯、直觀，但在定量分析上存在著局限性;瞬態面波勘探在劃分地層層位、獲取相應地層深度、面波速度等地層參數上準確性較高，但其只反映勘探點處局部概念，而不能反映地層結構整體形態。若將兩者綜合應用，各取所長，將會取得很好的效果。本文以寶雞峽泔河水庫壩體檢測為例，介紹了兩種方法的綜合應用，且取得了良好的效果，值得在今后工程中進一步推廣和應用。

1 測區地質概況

該工程位于關中盆地西北部的黃土塬區，地形較平坦，壩址區岸邊卸荷裂隙發育，巖性主要為第四系中、上更新統Q2eol+pl(風洪積黃土狀壤土、古土壤)、Q3eol(風積黃土、古土壤)、Q3al+pl(沖洪積壤土、砂壤土、粘土)、Q4al+pl(沖洪積壤土)、Qs(人工堆積)等。壩型為均質土壩，壩頂高程554.28 m，壩高51 m。

2 地震映象與瞬態面波勘探工作技術方法

2.1 工作原理

地震映象勘探:其屬地震反射波法勘探的一種，是根據地震波在傳播過程中遇到存在波阻抗界面時，入射到界面的地震波會發生反射，對于同一波阻抗界面反射波同相軸呈連續型形態直觀地反映各地層結構形態等。

瞬態面波勘探:是根據瞬態面波在非均勻介質中傳播產生頻散現象，其頻散特性與波場分布空間介質的物質成分、結構、密度、孔隙度等因素有關。且瞬態面波的穿透深度約為一個波長，故在地表測得的瞬態面波速度被認為反映小于一個波長的某一深度內介質的平均彈性性質。不同的頻率有不同的波長，瞬態面波速度的變化反映了不同深度內的平均介質的改變，因而根據其頻散曲線計算出其影響深度，從而可劃分個地層界限并求出相應的地層參數等。

2.2 工作方法

采用北京水電物探研究所研制生產的SWS-1G型多功能面波儀。具體工作方法如下:

地震映象勘探:道數:1道;60 HZ檢波器接收;偏移距:30 m;點距:1.0 m;18b大錘單邊錘擊激發。在壩頂沿壩軸線布置測線。

瞬態面波勘探:道數:12道;40 HZ檢波器接收;偏移距:10 m;道間距:2.0 m;18b大錘雙邊錘擊激發。

2.3 儀器技術參數選擇

采樣率:0.5 ms;采樣點數:1024點;紀錄長度500 ms;濾波檔:全通。

3 資料的處理解釋與成果分析

對采集的地震映象、面波數據進行整理，并采用SWS-1G型多功能面波儀提供的相應處理軟件進行數據處理及分析解釋得出勘探成果。

從圖1可看出，在①線(000-738 m段)以上無明顯的反射波同相軸，說明其上部無明顯底層結構但①線所通過的反射波同相軸連續性較好，說明此處存在一地層界面，經分析判斷其為寶雞峽引水渠渠基;在②線(中部所通過的反射波同相軸連續性較好，而兩側連續性差，呈錯斷現象，結合實際情況及有關資料推斷分析其恰好反映出了壩體與原河道的接觸面，在110～200 m、200～308 m段同相軸出現下凹連續形態，且連續性好，經查證分析其為原河道兩深槽;在③線(000～061 m段)同相軸連續性較好，但其向左又呈下凹趨勢，說明此處存在一地層結構，結合有關地質資料分析知其為一古河道深槽;在④線(515～560 m段)所通過的反射波同相軸連續形態出現下凹，且有間斷、交錯現象，說明此處存在異常地層結構，寬約45.0 m;在560～738 m段渠基下部無明顯的地層結構。

這說明采用地震映象勘探，其剖面圖中地層結構反映明顯、直觀，且是連續性的反應測段內地層結構情況，而不是間斷性的。但其無法提供具體的地層參數(各地層厚度、面波速度等)，這就需要將面波勘探結合起來。

對面波勘探所得各測點的數據進行處理計算其頻散曲線，并進行多次擬合得出不同地層厚度、面波速度等參數。將其對應于地震映象時間剖面中相應層位，進行時深轉換以確定測段內連續的地層厚度及層底界線等，并繪制其剖面圖。在剖面上不(寶雞峽引水渠渠基)厚度 4.6～10.0 m，面波速度為 160 ～250 m/s，地震映象剖面圖中連續性較好，說明碾壓密實度基本較好;在000～061段(10.0 m一下)為左壩肩，其中部為第四系沖洪積堆積的粘土、砂壤土、壤土，面波速度為250～360 m/s，說明土體密實度較好，但結合地質資料其水平滲透大于垂直滲透，且低于庫水位(536 m)，往往沿層面產生滲漏;在061～515 m為壩體，底部高程 493.28 m，在110～200 m、200-308 m 段原河道兩深槽底部高程依次為496.9 m、493.28 m。壩體面波速度為210～350 m/s，地震映象圖中同相軸連續性好，說明壩體碾壓較密實;右壩肩(515～738 m段)在515～560 m段地層結構異常區，深度 10.0～34.0 m(底部高程 520 m)，寬45 m，面波速度相對正常地層巖土同深度處偏低，地震映象剖面圖中同相軸反映出間斷、交錯現象，且此處低于庫水位(536 m)，說明此處與周邊結合較差、密實度低，有產生滲漏的可能性。除此外其他部位地震映象圖中同相軸連續性較好，無明顯異常地層結構，面波速度為250～500 m/s，說明巖土較密實。剖面下部為第四系中更新統風洪積堆積黃土狀壤土，面波速度300～500 m/s，說明巖土密實度好。

4 結語

通過采用地震映象、面波勘探方法在工程中的實踐，認為綜合方法的應用，形象、直觀、有效地對壩體進行了質量檢測，且方法簡便、精度高，提高了工作效率和成果質量。

此法于傳統地震反射波勘探相比，在理論上講后者亦具前者功能，但后者資料解釋復雜、繁瑣、不直觀，成果精度不高。