被动源面波线形台阵在路基采空区勘查中的应用

被动源面波勘探又称作微动勘探,以其野外采集布设灵活、抗干扰、环境适应性强等优点,在城市工程勘察中的应用效果越发明显。文章以某地城市道路交通施工前期的采空区勘探工作为例,开展了被动源面波法线性台阵在探测路基下方采空区的应用效果研究,采用Atlas节点地震仪布置线形台阵采集微动数据,利用SWAINS面波处理软件提取微动数据的频散曲线,进而反演地下介质视横波速度剖面。试验结果表明,线形台阵被动源面波法适合于城市道路复杂场地环境下的采空区探测,钻探验证率高。     

微动探测技术在隧道工程勘察中的应用

微动探测技术是一种天然源面波勘探方法,具有绿色环保、探测效率高、抗干扰性强等特点,在工程勘察中应用越来越广泛。本文以隧道勘察为例,通过布置“一”字型台阵采集微动数据,借助ESPAC法提取微动数据的面波频散曲线,通过对面波频散曲线进一步反演,获取地层的速度结构,划分隧道围岩类别。结果表明,微动探测技术在隧道勘察中具有一定效果和实际应用价值。     

交错网格有限差分法模拟微动信号

为了较好地模拟给定模型在随机源激发下产生的稳定波场信息,为微动信号的检验和数据特征分析等提供理论依据,采用交错网格有限差分方法模拟微动信号,并根据瑞雷波和勒夫波的产生机理,通过测区内震源的分布情况估测微动信号中面波的组成成分。首先建立交错网格有限差分法模拟微动信号的数值模型,然后给出估测微动信号中面波组成成分的算式,最后采用典型方法数值模拟微动信号,应用空间自相关方法提取模拟信号中面波的频散曲线进行分析对比。结果表明,交错网格有限差分方法模拟得到的微动信号更符合实测结果。     

利用微动探测研究城市地下空间结构

微动探测技术采用台阵方法来接收天然场源微动信号,提取瑞雷波频散曲线获取面波相速度;通过频散曲线反演获得地层的横波速度,进而分析地下介质的结构特征,最后对土类型进行分层。本文介绍了微动勘探在广西北海市地下空间调查中的应用情况,通过嵌套式等边三角形布置对微动数据进行采集,并利用专业软件提取频散曲线,通过对频散曲线进行反演获得地层的横波速度,对城市软硬土划分、建筑场地类别划分提供了地球物理依据,以此推断城市地下空间结构,并对微动探测的应用进行了探讨。最终根据对北海软硬土的划分分析了北海市坚硬土顶界面起伏情况,为北海地区地下空间资源利用、城市规划建设、城市安全性及重大工程建设等工作提供地质科学支撑,更为我国其他沿海地区开展城市地质调查工作提供示范。     

物探新技术——微动探测技术介绍

微动探测技术是中国科学院地质与地球物理研究所副研究员徐佩芬博士等近年来在传统微动测深的基础上研究发展的一种探测新技术,并率先应用于国内多个勘探领域。该方法是利用拾震器在地表接收各个方向的来波,通过空间自相关法提取其瑞雷面波频散曲线,经反演获取S波速度结构的地球物理探测方法。该方法不受电磁及噪声干扰影响,探测深度大,虽然当前仍存在一定的局限,但其显示的优越性表明该技术是一种很有前景的新技术。     

多道瞬态面波法与微动法联合推断岩溶塌陷区覆盖层的结构和厚度分布

为了大尺度范围内获取岩溶塌陷典型调查区覆盖层的结构和厚度分布,采用多道瞬态面波法与微动法,对柳州市柳城县东泉公社幅岩溶塌陷重点调查区进行了野外观测,根据微动法提取的特征频率与地层厚度的关系,结合已知钻孔资料,得出覆盖层厚度与特征频率的函数关系,获取了覆盖层的厚度分布,根据面波的频散特性,得出覆盖层的横波速度分布,获取了覆盖层的结构分布,结合得出的覆盖层结构和厚度分布,推断出测区内发育4条断层或溶沟等局部构造。研究表明,利用微动法提取的特征频率和面波的频散特性,可以有效地推断出塌陷区覆盖层的结构和厚度分布。      

基于多模态分离的面波谱分析方法

面波频谱分析法(SASW) 作为一种横向分辨率较高的瑞雷面波勘探方法, 由于计算得到的基阶面波频散曲线存在较大误差以及无法获得高阶模式频散曲线而在应用中受到限制.通过应用Fourier变换方法(FT法) 分离提取面波各模态数据, 进而对分离后的各模态数据利用SASW法计算频散曲线.通过模型实例分析得出: (1) 利用SASW计算基阶面波频散曲线时必须分离得到基阶面波数据, 然后计算才能得到正确的结果; (2) 基于多模态分离的SASW法可以计算得到面波高阶模式的频散曲线.      

多道瞬态面波在复杂地形条件下岩层划分中的应用研究

在复杂地表条件下,利用瑞雷面波进行勘探时,需要考虑地形对瑞雷波场传播地影响。针对倾斜地表两层地质模型,通过设计不同展布方向的检波器排列进行瑞雷波信号采集,利用高精度交错网格有限差分法,讨论经过快速傅里叶变换后的地震记录F-V频率谱,通过对比信号频率谱与理论多阶频散曲线,分析在不同地形条件下瑞雷波传播能量的变化特征,并提取叠加频散曲线;运用遗传算法对采集到的地震记录进行基阶与高阶瑞雷波联合反演得到目的层厚与初始模型层厚进行误差对比;并对理论正演初始模型的频散曲线与各地质模型利用F-K法提取的频散曲线进行全局拟合误差计算。分析表明:倾斜地形进行多道瞬态瑞雷面波勘探,相对于下部激发、上部激发会产生高阶频散趋势,因此对下部激发的地震记录进行反演产生的厚度误差相对较小。     

微动技术台阵探测能力分析与应用

基于近年来微动技术的应用成果,提出了可用于评价微动技术观测台阵探测能力的两项指标：探测深度、纵向分辨力。其中,影响台阵探测深度的主要因素为台阵边长和检波器主频;影响观测台阵纵向分辨力的主要因素为台阵形式和采样间隔。在对比试验的基础上,建立了微动技术在厚覆盖区实现大探测深度的技术路线,并在乌鲁木齐八钢石化断裂西段进行了验证,探测成果与已知资料相符,证明试验结论有效可靠。     

微动勘探在灰岩矿山软弱地质体勘查中的应用研究

川西南地区某露天水泥用石灰岩矿场,地处典型的西南裸露型岩溶发育区,矿体赋存于地表出露的二叠系茅口组（P2m）中。矿山的开采活动使在岩土体中产生破裂位移、压密下沉、振动液化、塑流变形等破坏效应,加上西南地区温暖湿润、多雨的气候使地下水循环交替强烈,极大地促进了地表和地下软弱地质体（岩溶）的发育,影响到矿山的正常生产。采用微动勘探对灰岩矿山种软弱地质体进行调查,资料解释依据平稳随机过程理论,采用空间自相关(SPAC)法从微动信号中提取瑞雷面波频散曲线,通过对频散曲线的反演,获得地下介质的横波速度结构。利用面波在破碎带、岩溶塌陷区等软弱地质体和致密原生岩体之间的波速差异,来推测矿区的破碎带、岩溶的等软弱地质体的发育情况,为矿山安全生产,采空区的预研判和综合治理提供基础依据。     

天然源槽波勘探的可行性研究

常规炸药震源在高瓦斯矿井受到了十分严格的管制,迫切需要一种新型非炸药震源的槽波勘探方法作为替代。基于此,开展了矿井中天然源槽波勘探方法的可行性实验研究。通过理论分析和数值模拟实验,论证了煤层具备天然源槽波发育的地球物理基础。通过构建“三随机”天然源槽波模型,即震源的空间位置随机、震源初始激发时刻随机和震源的振幅随机,成功实现了天然源槽波的时间域数值模拟实验。采用相移法对天然源槽波数值模拟数据进行了频散谱计算,结果具有明显的频散特征。数值模拟实验结果证明了理论模型中天然源槽波的存在,且基阶和高阶形态均发育。在安徽淮南某煤矿工作面进行实测实验,成功采集到天然源槽波三分量数据,对实测数据进行频散谱计算,结果表明3个分量均具备频散特征,其中X分量频散曲线能量脊较为清晰,达到了验证天然源槽波存在的预期目标。总的来说,数值模拟结果表明天然源槽波的地球物理基础和形成机理是正确的,现场实验结果证明了天然源槽波在煤层中自然存在,该方法在矿井地质勘探中具有可行性和潜力。     

关于微动信息基本性质的初步研究

在简述微动信息的采集技术后，以随机信号的基本理论为基础，详细分析了微动信息的数字特征与物理性质。微动信息的功率谱密度具有分立性与主频特征，道间的规则信息具有同相性，道内信息具有一定的重复性与稳定性，在空间上各分量表现出传播性。这些物理性质表明微动信息虽然不是来源于特定震源，却呈现不是任意随机的特征。带通滤波后的微动信息在高频范围内，相位谱出现分叉现象，即由微动频带内混沌状态经过一个简短的过渡进入有     

微动和浅震反射技术在威宁-水城断裂构造隐伏地段的探测应用

威宁-水城断裂近年来地震较为频繁,历史地震最大震级为5.5级,为贵州地震发育较为频繁的一条较大断裂。本文为探查该断裂的隐伏部位的延续,进而判定该断裂隐伏段的位置、走向、倾向、断距等特征,利用微动和浅层地震反射两种物探方法对威宁-水城断裂重点位置进行精确定位。由于面波干扰的影响,根据地震反射剖面很难准确判定浅地表断层的精确位置。本文根据浅地表地层的错断往往会引起地层横向的速度变化的原理,利用微动方法提取2-5Hz频率范围的瑞雷面波相速度频散曲线,再利用面波层析成像方法反演获取面波二维相速度图像,从而反映出浅地表地层速度结构的变化,可以从另一方面揭示浅地表地层断层的精确位置。将这两种方法同时应用于威宁-水城断层勘探中,可在一定程度上弥补浅层地震反射勘探方法上判定断层浅地表地层精确位置上的不足。同时根据两种物探方法判断断层深浅位置不同,使两种方法能够相互验证。     

微动谱比法在构造发育地区试验效果的应用研究

微动-谱比探测方法的联合应用可以克服传统物探方法在山区、植被茂密地区或地质情况复杂地区勘探效果不佳的缺陷,微动-谱比探测法具有地形适应能力强、施工快捷安全并具备一定抗干扰能力的优点,成为山区物探技术的重要补充手段。文章选择东南沿海某构造发育地区开展微动-谱比法的试验工作,布置微动测线2条,谱比法测线1条,分别拾取频散曲线和计算H/V谱曲线,获得横波速度剖面和微动-谱比法联合反演剖面。通过与试验区地质资料和大功率电法资料对比,证实微动谱比法技术在山区浅层(0～120 m)具备一定的勘查效果,尤其对构造、侵入岩体反应灵敏,可区分大套地层,所得横波速度信息可直接为工程建设提供弹性参数,为在山区复杂地形地质条件下确定构造、侵入岩体和地层分布情况提供了快速准确的解决方案。     

微动物探方法探测采空区

采空区探测通常采用瞬变电磁法与地震勘探方法,前者采用人工电场,后者采用人工震源,但二者施工难度大,数据采集也困难.微动探测是从台阵微动记录的垂直分量中提取瑞利波相速度频散曲线,再通过对频散曲线的反演估算地下介质S波速度,利用其低速异常解释采空区.以铜川东坡煤矿某区的探测为例,在煤层埋深50m左右、微动探测深度100m的情况下,即解释的采空区与地面电法解释的结果高度一致.     

安徽省地球物理地球化学勘查技术院微动工作室

正安徽省地球物理地球化学勘查技术院微动工作室成立于2016年,现有技术骨干10余人,均具有硕士研究生以上学历。5年来,工作室合作开发了MicroGS微动数据采集系统、自主研发了拥有自主知识产权的高性能MicroSWP微动处理软件,立足于国外先进科研成果,通过对数据采集和处理技术的创新,将微动技术成功应用于资源勘查和地下空间探测等领域。该技术从天然微动信号中提取面波(瑞雷波)频散曲线,通过反演获得地下介质的S波速度结构,以探查地质构造,具有无损、分辨率高、抗干扰强、经济高效的特点,在城市等人口     

WD智能天然源面波数据采集处理系统及其应用试验

我国自主研发的WD智能天然源面波数据采集处理系统,改变了迄今为止现场仪器只采集天然微振动波形记录的现状。该系统利用大数据计算、筛选、叠加、归一化等技术,创先性研制出现场仪器在采集微震信号的同时,可直接显示勘探成果的面波频散曲线;信号采集过程中,无需震源,无需人工控制;装置系统安置在地面,10~30min可获得上百米深度地层的面波频散曲线,得知土层软硬。在不同岩性地区的试验结果证实,该系统能快速、准确地进行地层划分,操作便捷,适应性强,为天然源面波勘探广泛应用于工程勘查提供了技术保障。     

综合利用多道瞬态面波和微动探测分析斜坡内部结构

针对杭州部分地区残坡积层厚度薄、地形条件较差的特点,在余杭区鸬鸟镇典型斜坡段,开展了多道瞬态面波和微动探测工作,对这二项技术在斜坡内部结构调查中的适用性和有效性进行分析.分别基于频率—波数(F-K)和空间自相关(SPAC)法提取频散曲线,计算得到速度剖面,进而对表层含角砾粉质黏土、全风化凝灰岩、强风化凝灰岩及中—微风化...     

关于微动信息基本性质的初步研究

在简述微动信息的采集技术后，以随机信号的基本理论为基础，详细分析了微动信息的数字特征与物理性质。微动信息的功率谱密度具有分立性与主频特征，道间的规则信息具有同相性，道内信息具有一定的重复性与稳定性，在空间上各分量表现出传播性。这些物理性质表明微动信息虽然不是来源于特定震源，却呈现不是任意随机的特征。带通滤波后的微动信息在高频范围内，相位谱出现分叉现象，即由微动频带内混沌状态经过一个简短的过渡进入了有规则的变化带。     

微动信号的数据处理与岩土频谱特性分析

频谱是微动信号的一个重要动力学参数,微动信号的频谱特性与场地覆盖层厚度和地基土刚度的变化密切相关,既可反映岩土层的类型特征,又能反映工程场地的动力特性。详细探讨了目前较为常用的利用微动信号进行场地动力特性分析的方法,并对这些方法进行了研究和比较。简要介绍了功率谱估计方法,同时,通过实例分析了微动信号的变化规律和场地微动信号的频率响应特性。