瞬態瑞雷波勘探在綏芬河五花山水庫工程勘察中應用

范 榮，王瑞福

(克東縣宏圖市政工程有限責任公司，黑龍江 克東164800)

1 基本概念

地表震源不僅激發縱波和橫波，同時由于縱波和橫波的相互干涉疊加，會出現波型的轉換，使地下介質質點按一定的軌跡運動，形成一種新的能量很強且主要集中在地表附近的波動，稱為瑞利面波，又稱為瑞雷波。

2 勘探原理

瑞雷波沿地表由震源向外傳播，其波陣面是圓柱面。瑞雷波勘探的核心問題是準確地獲得不同頻率瑞雷波的相速度VC，同一頻率的VC在水平方向上的變化反映出地質條件的橫向不均勻性，不同頻率的瑞雷波速度VC的變化則反映出介質在深度方向上的不均勻性。由于瑞雷波相對于體波而言，其能量較強，速度較低，頻率較低，容易分辨，因此在揭示地下地層結構的物探方法中具有一定的優越性。在瑞雷波勘探中由于震源、接收方式和資料處理方法不同分為穩態瑞雷波法和瞬態瑞雷波法。瞬態瑞雷波法勘探利用瞬態沖擊力作震源激發瑞雷波，地表在脈沖荷載作用下，產生波動。在離震源稍遠處，用傳感器記錄瑞雷波的垂直分量。對記錄的瑞雷波信號作頻譜分析和處理，計算并繪制VR—λ 頻散曲線，根據頻散曲線特征分析解決地質問題。

3 資料解釋

瞬態瑞雷波資料處理的主要步驟為: 時間域—空間域提取瑞雷波;對瑞雷波信號進行二維傅里葉變換; 建立頻散—波數域振幅譜等值線;提取瑞雷波頻散數據;計算1/2 波長并繪制頻散曲線。

本次瑞雷波勘探的資料解釋方法采用核工業部SWS 瑞雷波解釋軟件，對頻散曲線進行擬合，根據瑞雷波的頻散特性，在巖性變化的部位頻散曲線會出現拐點或其他異常。利用這一特性進行分層，通過對頻散曲線的擬合獲得橫波波速。

4 工程概況

綏芬河市五花山水庫工程位于黑龍江省綏芬河市。五花山水庫設計指標( 初定) ，上壩址: 設計壩長約600 m，壩高約55 m，左岸河岸式溢洪道和右岸鞍部溢洪道比選方案; 中壩址:設計壩長約600 m，壩高約55 m，左、右岸河岸式溢洪道比選方案。

5 工作情況

本次勘察工作為了探測上壩址左岸溢洪道邊墻、石料場Ⅰ及石料場Ⅱ的覆蓋層厚度、風化帶厚度，共布置了24個瑞雷波勘探點，采用檢波點距1 m，偏移距1 m、3 m、5 m。儀器使用GEOPEN SE2404M 型工程地震儀。

6 實例分析

第Ⅱ石料場的G 線共布置了3個瑞雷波點: N10、N11、N12。通過解釋計算“瑞雷波解釋成果表”。圖1 為G 線N11號點的瑞雷波解釋成果表。

圖1 面波解釋成果表

通過對N 10、N 11、N 12 的綜合解釋，可對第Ⅱ石料場做如下分析:

第一層:全風化花崗巖，橫波波速180 ～500 m/s，厚度為1.64 ～2.01 m。

第二層: 強風化花崗巖，橫波波速770 ～860 m/s，厚度1.80 ～2.39 m。

第三層:弱風化花崗巖，橫波波速1 400 ～1800 m/s，厚度為3.86 ～4.38 m。

第四層:微風化花崗巖，橫波波速2 600 ～3 400 m/s。本次探測厚度為11.43 ～15.09 m。

圖2 為G 線的橫波速度—地質剖面圖

7 結束語

瑞雷波勘探是近年來快速發展起來的一種新技術，自問世以來一直在工程勘察中發揮著不可替代的作用，相信隨著該方法的不斷成熟，其在工程勘察領域一定有著越來越廣闊的應用前景。

［1］單娜琳，程志平，劉云禎. 工程地震勘探［M］. 北京: 冶金工業出版社，2006:122－136.

［2］黑龍江省水利水電勘測設計研究院. 綏芬河市五花山水利樞紐工程地質勘察工程物探報告［R］. 哈爾濱: 黑龍江省水利水電勘測設計研究院，2005:1－11.