多道瞬態(tài)瑞雷面波在滑坡探測(cè)中的應(yīng)用分析

陳先童

摘要：在各種類(lèi)型的地質(zhì)災(zāi)害中，滑坡災(zāi)害構(gòu)成了其中典型性的災(zāi)害類(lèi)型。近些年以來(lái)，滑坡探測(cè)涉及的各類(lèi)技術(shù)措施都在獲得突顯的改進(jìn)，上述現(xiàn)狀在客觀上有助于及早預(yù)測(cè)某些潛在性的滑坡現(xiàn)象。與傳統(tǒng)的探測(cè)手段相比，多道瞬態(tài)的瑞雷面波更加有助于簡(jiǎn)化整個(gè)探測(cè)流程，對(duì)于探測(cè)結(jié)論具備的精準(zhǔn)度也能予以全面的提升。因此在現(xiàn)階段的滑坡探測(cè)具體實(shí)踐中，應(yīng)當(dāng)深入探析瞬態(tài)瑞雷面波的基本技術(shù)特征及其技術(shù)內(nèi)容，因地制宜適用上述的探測(cè)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)全過(guò)程的滑坡探測(cè)操作。

關(guān)鍵詞：多道瞬態(tài)瑞雷面波；滑坡探測(cè)；具體應(yīng)用

基本特征來(lái)講，出現(xiàn)滑坡的根源就在于某些巖土體呈現(xiàn)瞬間下滑的現(xiàn)象，其中涉及剪切面的縱向作用力。受到上述作用力帶來(lái)的影響，滑坡現(xiàn)象將會(huì)給周邊民眾的平日生活以及各個(gè)行業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)突顯的威脅。近些年以來(lái)，信息化手段正在全面融入當(dāng)前現(xiàn)有的滑坡探測(cè)中，確保能夠緊密結(jié)合滑坡幾何形態(tài)、滑坡治理方案以及坡面的整體構(gòu)造來(lái)優(yōu)化現(xiàn)有的檢測(cè)措施。此外，滑坡探測(cè)中如果能夠全面適用瞬態(tài)瑞雷面波來(lái)輔助探測(cè)操作，那么能夠杜絕起伏較大的坡面形態(tài)給檢測(cè)過(guò)程帶來(lái)某些影響，杜絕探測(cè)誤差并且全面保障了探測(cè)流程應(yīng)有的精確度。

1.多道瞬態(tài)瑞雷面波的基本原理

具有瞬態(tài)特征的瑞雷面波，指的是來(lái)源于彈性分界面的干涉波，從而集中于附近界面的波動(dòng)彈性波。通常情況下，瑞雷面波應(yīng)當(dāng)能夠沿著分界面來(lái)實(shí)現(xiàn)自身的傳播，其具備彈性與集中性的基本特征。具體來(lái)講，多道的瞬態(tài)瑞雷面波體現(xiàn)為如下的特性：

首先是頻散特征。瑞雷面波如果處于均勻度較差的介質(zhì)中，那么其傳播頻率以及傳播速度之間具備特定的函數(shù)聯(lián)系。受到瞬態(tài)傳播的影響，瑞雷面波體現(xiàn)為較強(qiáng)的頻率分散特征。然而與之相比，如果將其置于均勻介質(zhì)的內(nèi)部，則不會(huì)呈現(xiàn)頻散性的特征。因此可以得知，瑞雷面波存在較大可能將會(huì)受到周?chē)橘|(zhì)給其帶來(lái)的影響。在涉及均勻性或者非均勻性的兩類(lèi)不同介質(zhì)時(shí)，瑞雷面波將會(huì)呈現(xiàn)差異性的頻散特征。

其次是波長(zhǎng)對(duì)于傳播的影響。受到多層介質(zhì)的影響，瑞雷面波將會(huì)呈現(xiàn)更為顯著的頻散趨勢(shì)。這主要是因?yàn)椋刂乇韨鬏數(shù)娜鹄酌娌ㄉ婕疤囟ǖ牟ㄩL(zhǎng)，而傳播頻率與上述的波長(zhǎng)特征之間應(yīng)當(dāng)具備顯著的關(guān)聯(lián)性。在遇到特殊狀況時(shí)，如果涉及各異的地質(zhì)條件，那么與之有關(guān)的傳播特性也將會(huì)呈現(xiàn)較大差異。因此經(jīng)過(guò)推斷可知，如果設(shè)計(jì)為不同頻率或者不同波長(zhǎng)，則可以獲得豎直方向的不同波形長(zhǎng)度。

第三是橫波波速以及瑞雷波速之間的關(guān)聯(lián)性。從能量傳輸?shù)囊暯莵?lái)看，針對(duì)瑞雷面波應(yīng)當(dāng)能夠?qū)⑵湎拗朴谕瑐€(gè)深度的波長(zhǎng)范圍，而與之有關(guān)的面波能量也呈現(xiàn)顯著的集中性趨勢(shì)。因此在勘察時(shí)，可以將波長(zhǎng)設(shè)計(jì)為勘察深度。除此以外，橫波的傳播速率大體上相當(dāng)于面波現(xiàn)有的波速，二者呈現(xiàn)特定的正比關(guān)系。通過(guò)運(yùn)用野外采集的方式，針對(duì)當(dāng)前現(xiàn)有的橫波波速應(yīng)當(dāng)能夠予以精確換算，進(jìn)而將其表示為特定比例的瑞雷波速。

2.滑坡探測(cè)的具體技術(shù)運(yùn)用

（1）滑坡探測(cè)的流程。具體在完成滑坡探測(cè)的全過(guò)程中，針對(duì)瑞雷面波應(yīng)當(dāng)運(yùn)用疊加多次信號(hào)的手段來(lái)增強(qiáng)其現(xiàn)有的波形強(qiáng)度。在必要時(shí)，應(yīng)當(dāng)運(yùn)用錘擊激發(fā)的措施來(lái)輔助上述的探測(cè)過(guò)程，對(duì)此需要增加沙袋墊或者鐵板等輔助設(shè)施。如果能夠用到低頻檢波器，則最好將其限定于2Hz的主頻率。具體在設(shè)置相應(yīng)的野外參數(shù)時(shí)，應(yīng)當(dāng)將其設(shè)計(jì)為0.5ms的采樣間隔以及2m的道間距，同時(shí)也要控制于10m的偏移距。

針對(duì)滑坡探測(cè)運(yùn)用單邊激發(fā)的措施，運(yùn)用人工震源作為其中的輔助，在此前提下形成了特定頻率的瑞雷波。在這之后，應(yīng)當(dāng)將分析重點(diǎn)限定于最小幅度的相位譜以及振幅譜，確保能夠分離特定頻率的探測(cè)信息。通過(guò)運(yùn)用相關(guān)運(yùn)算的方式，應(yīng)當(dāng)能夠算出精確性較高的面波傳播速率，進(jìn)而歸納得出與之相適應(yīng)的頻散曲線。此外，針對(duì)當(dāng)前現(xiàn)有的橫波波速以及土層深度而言，應(yīng)當(dāng)據(jù)此完成清晰度較高的影像圖繪制。

（2）獲得探測(cè)結(jié)論。進(jìn)行滑坡探測(cè)的側(cè)重點(diǎn)應(yīng)當(dāng)在于把握現(xiàn)有的道間距、偏移距以及采樣間隔。在運(yùn)用同源激發(fā)的基礎(chǔ)上，通常能夠忽視水平地層的某些細(xì)微變化。因此經(jīng)過(guò)觀察可知，通過(guò)運(yùn)用24道的檢波方式，可以獲得相對(duì)豐富的低頻段信號(hào)以及較大的數(shù)據(jù)量。在全面觀測(cè)頻散曲線的同時(shí)，可以對(duì)應(yīng)給出與之相應(yīng)的原始計(jì)算結(jié)論，其中涉及特定比例的反射波、折射波或者直達(dá)波。與此同時(shí)，頻散曲線涉及3個(gè)十分明顯的拐點(diǎn)，因此便于對(duì)其實(shí)現(xiàn)全方位的分層。

2.運(yùn)用面波進(jìn)行勘測(cè)的實(shí)例

在某次野外勘察中，運(yùn)用了Visor XP型號(hào)的地震儀并且調(diào)整為30磅的錘擊震源。具體在勘測(cè)時(shí)，將其設(shè)計(jì)為2米的道間距并且控制于1024ms的采樣長(zhǎng)度。經(jīng)過(guò)換算可知，針對(duì)覆蓋土層的特殊部位來(lái)講，最好控制于90m/s～120m/s范圍內(nèi)的波速，以便于杜絕異常性的低速波產(chǎn)生。與12道的勘測(cè)方式相比，如果能夠選擇24道的勘測(cè)方式，那么將會(huì)有助于提升分辨率并且增大了原有的探測(cè)深度。

通過(guò)上述分析可以得知，勘察瑞雷波的土層分界面以及頻散曲線的轉(zhuǎn)折點(diǎn)應(yīng)當(dāng)呈現(xiàn)一致性的頻散特征。具體在勘察此種類(lèi)型的面波時(shí)，應(yīng)當(dāng)將其限制于土層分界面的范圍內(nèi)。如果涉及風(fēng)化層或者硬塑性的砂質(zhì)粘土，那么瑞雷波將會(huì)表現(xiàn)為更高層次的傳播速率，其甚至可以超出覆蓋土層。在最大的限度內(nèi)，其波速能夠達(dá)到250m/s的傳播速率。如果待測(cè)的滑坡土層并沒(méi)有超出20m的深度，則會(huì)表現(xiàn)為稀疏性的頻散點(diǎn)，與之有關(guān)的拐點(diǎn)也將會(huì)呈現(xiàn)模糊性。據(jù)此可以推斷得出，受到各異地質(zhì)條件帶來(lái)的強(qiáng)烈影響，在相對(duì)較淺的土層中通常都很難精確分辨瑞雷面波。某些地層呈現(xiàn)相對(duì)較小的水平變化幅度，因此在確定探測(cè)深度時(shí)應(yīng)當(dāng)密切結(jié)合道間距與最小偏移距的要素。為了全面杜絕粗略性的探測(cè)效果，那么應(yīng)當(dāng)更多關(guān)注探測(cè)的可信度以及分辨率。

對(duì)于現(xiàn)有的探測(cè)頻率如果要加以適度的調(diào)整，則要將其限制于特定比例的面波能量以及有效深度范圍內(nèi)。具體在操作時(shí)，應(yīng)當(dāng)可以運(yùn)用橡膠墊、激發(fā)板以及沙袋等輔助設(shè)施來(lái)調(diào)整其低頻成分，對(duì)于當(dāng)前的激發(fā)信號(hào)予以全面提高。在低頻檢波設(shè)施的配合下，對(duì)于某些潛在性的誤差能夠予以全面減少，同時(shí)也優(yōu)化了分辨率。此外，針對(duì)巖層揭露的探測(cè)過(guò)程應(yīng)當(dāng)輔以相應(yīng)的鉆探措施，確保將其作為后期勘察的必要條件，對(duì)于解釋精度著手進(jìn)行全面優(yōu)化。