在高速公路邊坡勘察中瞬態(tài)瑞雷波法的應(yīng)用分析

【摘要】瞬態(tài)瑞雷波法是一種比較常見的勘探技術(shù)，其在地質(zhì)勘查中的應(yīng)用比較廣泛。將瞬態(tài)瑞雷波法應(yīng)用于高速公路邊坡勘察中，能夠提升地質(zhì)勘察的效果，對(duì)邊坡防治具有一定的促進(jìn)作用。本文主要對(duì)瞬態(tài)瑞雷波法進(jìn)行探討，并對(duì)瞬態(tài)瑞雷波法在高速公路邊坡勘察中的應(yīng)用進(jìn)行分析。

【關(guān)鍵詞】高速公路邊坡勘察；瞬態(tài)瑞雷波法；應(yīng)用分析

邊坡問題是高速公路建設(shè)過程中需要面臨的重點(diǎn)問題，及時(shí)對(duì)高速公路邊坡進(jìn)行勘察和處理，能夠保障高速公路的穩(wěn)定發(fā)展。在實(shí)際勘察過程中，高速公路邊坡的數(shù)據(jù)資料難以獲取，易對(duì)邊坡穩(wěn)定分析結(jié)果造成影響，從而為高速公路埋下安全隱患。瞬態(tài)瑞雷波法可通過瑞雷波的擴(kuò)散對(duì)淺層地質(zhì)進(jìn)行勘察，其在工程地質(zhì)勘察中的應(yīng)用效果比較優(yōu)越。

1、瞬態(tài)瑞雷波法

地震波可分為兩類，包括面波與體波。當(dāng)體波在非均勻介質(zhì)中傳播時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)投射現(xiàn)象與反射現(xiàn)象。瑞雷波的出現(xiàn)是由于反射縱波與橫波縱波相互干涉形成的。瑞雷波勘探屬于無損探測(cè)，其在工程建設(shè)中的應(yīng)用范圍相對(duì)廣泛。由于傳統(tǒng)的瑞雷波勘探效果有限，已經(jīng)無法滿足工程建設(shè)的勘探要求，因此出現(xiàn)了瞬態(tài)瑞雷波勘探方式。這種勘探方式可通過數(shù)據(jù)分析，從而得出地下不同深度的數(shù)據(jù)資料。在進(jìn)行瞬態(tài)瑞雷波的振動(dòng)信號(hào)處理時(shí)，可選擇瑞雷波處理軟件。這種軟件可處理各種不同頻率的瑞雷波，從而得出瑞雷波頻散曲線。然后對(duì)瑞雷波頻散曲線進(jìn)行分析，得出對(duì)應(yīng)的深度，并將各深度介質(zhì)中的瑞雷波速值求解出來。檢波器能夠?qū)θ鹄撞ㄐ盘?hào)進(jìn)行接收和傳輸，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行初步的處理與保存。在進(jìn)行瞬態(tài)瑞雷波法應(yīng)用時(shí)，可對(duì)多個(gè)檢波器進(jìn)行聯(lián)用，只需一次瞬發(fā)便可得到橫向上的速度剖面，使橫向分辨率與勘探效率得到提升[1]。自由表面?zhèn)鞑サ娜鹄酌娌ň哂幸欢ǖ奶匦?，其質(zhì)點(diǎn)會(huì)處于振動(dòng)狀態(tài)。若瑞雷面波傳播深度上升，則質(zhì)點(diǎn)的垂直振幅便會(huì)快速降低，瑞雷面波質(zhì)點(diǎn)垂直振幅與水平振幅的能量多數(shù)處于二分之一波長(zhǎng)范圍內(nèi)。瑞雷面波在均勻介質(zhì)中傳播時(shí)，其傳播的頻率和波速之間并沒有關(guān)聯(lián)性。而在多層介質(zhì)中，瑞雷面波的頻率和波速便會(huì)存在關(guān)聯(lián)性。當(dāng)波長(zhǎng)出現(xiàn)變化時(shí)，瑞雷面波的穿透深度也會(huì)發(fā)生改變。因此，可以通過瑞雷面波的傳播特點(diǎn)對(duì)水平方向上的地質(zhì)條件進(jìn)行了解，利用波長(zhǎng)的變化將不同深度地質(zhì)狀況反映出來。

2、分析瞬態(tài)瑞雷波法應(yīng)用

在進(jìn)行瞬態(tài)瑞雷波法應(yīng)用時(shí)，需要對(duì)場(chǎng)地信號(hào)進(jìn)行采集，并對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析。本文主要從采集信號(hào)和數(shù)據(jù)處理等方面對(duì)瞬態(tài)瑞雷波法在高速公路邊坡勘察中的應(yīng)用進(jìn)行分析。

2.1采集信號(hào)

瞬態(tài)瑞雷波法的應(yīng)用需要由多個(gè)檢波器對(duì)面波進(jìn)行接收，且檢波器在直線排列時(shí)需要以震源和間距為依據(jù)。在應(yīng)用瞬態(tài)瑞雷波法采集信號(hào)時(shí)，可以選擇24道檢波器接收面波，也可以選擇12道檢波器。在進(jìn)行間距安排和檢波器數(shù)量選取時(shí)，應(yīng)該根據(jù)高速公路邊坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)和邊坡勘察深度進(jìn)行合理選擇。從以往高速公路邊坡勘察來看，可將偏移距控制在最大勘察深度的三分之一至二分之一內(nèi)。在道間距選擇方面，可以將最薄地層厚度作為間距，排列長(zhǎng)度可以勘察深度為基準(zhǔn)。在進(jìn)行檢波器安裝前，需要對(duì)所有的檢波器進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，以確保信號(hào)采集的有效。且在進(jìn)行檢波器安裝時(shí)，應(yīng)該控制好地面耦合效果。以某高速公路邊坡勘察為例，該邊坡高度有5米到42米，坡長(zhǎng)有230米，坡度在15度到65度。邊坡表層有種植土，土質(zhì)比較松軟，厚度在0.3米到0.5米左右，下方有砂巖塊石，間隙中有黏土。在進(jìn)行瞬態(tài)瑞雷波法應(yīng)用時(shí)，首先以高速公路邊坡地形為依據(jù)，對(duì)探測(cè)線的垂直邊坡走向進(jìn)行安排，共安排了三條測(cè)線，順著測(cè)線測(cè)量瑞雷波數(shù)據(jù)。當(dāng)瑞雷波數(shù)據(jù)采集結(jié)束后，又在測(cè)線上選擇了9個(gè)測(cè)點(diǎn)，對(duì)高速公路邊坡進(jìn)行鉆孔勘探。在進(jìn)行檢波器應(yīng)用時(shí)，選擇了24道檢波器，其中偏移距有7米，道間距有1米。檢波器接地方面，其插入深度超過了8厘米，通過直接插入以確保檢波器的接地效果。在滾動(dòng)測(cè)量應(yīng)用方面，檢波器每次滾動(dòng)的距離有2米；在邊坡注漿加固效果檢測(cè)方面，選擇40磅重的大錘進(jìn)行錘擊處理。在瞬態(tài)瑞雷波法激發(fā)時(shí)，對(duì)于同一激發(fā)點(diǎn)需要采用大錘錘擊地面7次，以確保信號(hào)的傳播效果[2]。

2.2數(shù)據(jù)處理

當(dāng)采集完數(shù)據(jù)之后，需要通過結(jié)果成圖、原始數(shù)據(jù)預(yù)處理和波形處理等步驟進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。在實(shí)際地震波數(shù)據(jù)采集方面，采集的第一手?jǐn)?shù)據(jù)資料可能會(huì)出現(xiàn)信號(hào)失敗問題，易對(duì)數(shù)據(jù)處理的效果產(chǎn)生影響。因此，當(dāng)原始數(shù)據(jù)預(yù)處理結(jié)束時(shí)，應(yīng)該對(duì)原始波形進(jìn)行處理，從而降低數(shù)據(jù)干擾。在頻散曲線處理方面，雖然相位差法的處理效果較好，但這種處理方式在高階面波和反射面波等方面的處理效果易被噪聲影響。在瑞雷波數(shù)據(jù)處理方面，可以選擇瞬態(tài)瑞雷波處理軟件。瞬態(tài)瑞雷波處理軟件可以實(shí)現(xiàn)人機(jī)互交，其在波長(zhǎng)分離方面的應(yīng)用效果比較良好。在進(jìn)行頻散曲線處理時(shí)，可以選擇相鄰道法進(jìn)行信息量的提取。對(duì)比相位差法和瞬態(tài)瑞雷波處理軟件的應(yīng)用效果，瞬態(tài)瑞雷波處理軟件在頻散曲線信息量提取和橫向分辨率處理方面的效果更加優(yōu)越。在進(jìn)行深度間隔和頻率間隔給定方面，可以選擇對(duì)數(shù)積分方式。與傳統(tǒng)的富士變換方式相比，數(shù)積分方式可隨意給定深度間隔和頻率間隔，其在深層縱向分辨率方面的處理效果比較顯著。高速公路邊坡地質(zhì)中可能會(huì)存在物理場(chǎng)地疊加現(xiàn)象，從而對(duì)瞬態(tài)瑞雷波法的邊坡測(cè)量質(zhì)量造成影響，且測(cè)量數(shù)據(jù)也會(huì)出現(xiàn)變化。瞬態(tài)瑞雷波處理軟件能夠去除干擾，保障數(shù)據(jù)處理的效果，其在高速公路邊坡勘察方面具有一定的應(yīng)用效果。

結(jié)語：

綜合上述分析，邊坡問題是高速公路建設(shè)過程中需要面臨的問題，需要及時(shí)對(duì)高速公路邊坡進(jìn)行勘察與預(yù)防。瞬態(tài)瑞雷波法是一種新型的地質(zhì)勘察技術(shù)，其在高速公路邊坡勘察中具有良好的應(yīng)用效果。因此，相關(guān)地質(zhì)勘察部門應(yīng)注重瞬態(tài)瑞雷波法在高速公路邊坡勘察中的應(yīng)用研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉曉敏.瑞雷波法在路基填筑質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用研究[J].中國(guó)水運(yùn)（下半月）.2016（12）

[2]姚建雄，江凡.瞬態(tài)瑞雷波法在泉州某公路路基檢測(cè)中的應(yīng)用[J].福建工程學(xué)院學(xué)報(bào).2013（03）

作者簡(jiǎn)介：

丁卓為（1985—），男，本科，目前職稱：中級(jí)工程師，研究方向：勘測(cè)巖土。