瑞利面波法.pptVIP

瑞利面波法;一、基础知识;;介质的泊松比越大，转换为面波的能量越多；对于不同的介质，随深度增大，面波的水平和垂直位移振幅达到极大值后迅速降低，其主要能量均集中在小于一个波长的深度范围内，由此认为面波的穿透深度约为一个波长。;;;;;;实测面波地震记录的 频率波数图，并标出某一频率所对应的高阶面波和基阶面波的相速度。不同模态面波的能量大小和地层的速度结构有关。将不同模态面波分开的方法是在远距离处布置检波器排列，因为不同模态的波以不同的相速度传播，在远处的不同时间到达。;图是地面激发，在10－480米范围内接收的具有不同模态面波的记录。记录中A 所指的部分为折射波或反射波；B所指的部分为高阶面波；C 所指的部分为基阶面波。;;;; 然而，在层状大地上，面波的频散曲线中包含可以区分的多个模态，各模态面波特征表现在以下三方面： 各模态面波的相速度随频率的变化规律； 各模态面波所传播弹性能量随频率的变化规律； 各模态面波沿地表传播的规律。 这些变化规律，与地层的速度结构有密切关系，是值得研究和探索的。; 面波沿地表由震源向外传播，其波阵面是圆柱面。面波勘探的核心问题是准确地获得不同频率面波的相速度，同一频率的相速度 在水平方向上的变化反映出地质条件的横向不均匀性，不同频率的面波速度相速度的变化则反映出介质在深度方向上的不均匀性。 由于面波相对于体波而言，其能量较强，速度较低，频率较低，容易分辨，因此在揭示地下地层结构的物探方法中具有一定的优越性。在面波勘探中由于震源、接收方式和资料处理方法不同分为稳态面波法和瞬态面波法。;二、稳态面波法;;;;;稳态面波法的特点 稳态面波法资料处理简单直观，观测结果准确，受其他类型地震波的干扰较小。但对震源的要求较高，需要能产生稳定的、可调控频率的、激发时仅发射单一频率的机械震源。 ;三、瞬态面波法; 瞬态面波法勘探利用瞬态冲击力作震源激发面波，地表在脉冲荷载作用下，产生波动。在离震源稍远处，用传感器记录面波的垂直分量。对记录的面波信号作频谱分析和处理，计算并绘制 频散曲线???根据频散曲线特征分析解决地质问题。 瞬态面波法的数据采集方式与反射波或折射波法相似，以SWS 型多功能瞬态面波仪为例，数据采集系统如图所示。;;（一）、瞬态面波法的观测系统 面波采集一般采用常规地震勘探中的共炮点排列，在要求的勘探深度较小的情况下（小于50米） ，可采用锤击震源，落重或炸药震源，野外工作方法方便简单。 共炮点排列一般选择12－24个地震道，用低频检波器接收面波的垂直分量，记录点设在整个排列的中点，由此排列获得的频散曲线实际上是整个排列下方、一定深度范围内介质面波速度的综合反映。在场地条件允许的情况下，尽量采用多个检波器采集数据。 ; 为了保证激振的频率成分能够满足需要的勘探的深度范围，要适当的设计偏移距、道间距及仪器的各种采集参数。这些采集参数，应根据野外现场试验工作选择，即在分析干扰波调查剖面的基础上，选取面波采集参数。 ;（1） 偏移距的选择 采集数据的道间距和道数确定后，选择偏移距实际就是选择面波的最佳接收地段。根据试验剖面，应选取面波和反射波已经分离的接收地段。在基、高阶可能分离的情况下，选取基阶面波明显的接收地段。;（2） 排列长度的选择 瞬态面波排列的长度主要考虑探测工作要求达到的深度，一般要求排列的长度达到1/2波长。探测深度较大时，检波排列与探测深度相当；反之，采用小排列。;（3）道间距的选择 道间距应小于最小勘探深度所需波长的二分之一。 （4）检波器的选择 一般土层中传播的面波频率较低，可采用4赫兹或10赫兹 的低频检波器；在要求精度较高的浅地层探测中，可采用频率为38赫兹的检波器。;（5）记录长度的选择 要使所有的面波记录道上有完整的面波波形，即有足够的记录长度。;（二）、面波的激发 瞬态面波法的震源多用锤击或落重，敲击置于地面的垫板。为了获得对应于不同深度的波速，要求震源能产生各种频率成分的波。测试浅地层时应激发高频率波，用小锤或较轻的大锤锤击地面的垫板获得高频信号并采用小道间距；测试深度大时则相反。;（三）、瞬态面波法资料处理 瞬态面波资料处理的主要步骤为： 时间域－空间域提取面波； 对面波信号进行二维傅里叶变换； 建立频率－波数域振幅谱等值线； 提取面波频散数据； 计算1/2波长并绘制频散曲线;（1）时间－空间域提取面波 在如图所示的共炮点记录中，包含各种波的信息，但只有面波是有效波，利用干扰波与面波的视速度差异，用窗口提取面波，消除干扰波，如图中虚线所围的范围。;面波记录的一般情况可分为： 1）同相轴清晰，相位少。由于地质条件的差异，面波的波形千差万别，较规则的、易于识别的面波记录如图所示，面波群仅由1个或2个周期