瞬态瑞雷波勘探在绥芬河五花山水库工程勘察中应用

范 荣，王瑞福

(克东县宏图市政工程有限责任公司，黑龙江 克东164800)

1 基本概念

地表震源不仅激发纵波和横波，同时由于纵波和横波的相互干涉叠加，会出现波型的转换，使地下介质质点按一定的轨迹运动，形成一种新的能量很强且主要集中在地表附近的波动，称为瑞利面波，又称为瑞雷波。

2 勘探原理

瑞雷波沿地表由震源向外传播，其波阵面是圆柱面。瑞雷波勘探的核心问题是准确地获得不同频率瑞雷波的相速度VC，同一频率的VC在水平方向上的变化反映出地质条件的横向不均匀性，不同频率的瑞雷波速度VC的变化则反映出介质在深度方向上的不均匀性。由于瑞雷波相对于体波而言，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。在瑞雷波勘探中由于震源、接收方式和资料处理方法不同分为稳态瑞雷波法和瞬态瑞雷波法。瞬态瑞雷波法勘探利用瞬态冲击力作震源激发瑞雷波，地表在脉冲荷载作用下，产生波动。在离震源稍远处，用传感器记录瑞雷波的垂直分量。对记录的瑞雷波信号作频谱分析和处理，计算并绘制VR—λ 频散曲线，根据频散曲线特征分析解决地质问题。

3 资料解释

瞬态瑞雷波资料处理的主要步骤为: 时间域—空间域提取瑞雷波;对瑞雷波信号进行二维傅里叶变换; 建立频散—波数域振幅谱等值线;提取瑞雷波频散数据;计算1/2 波长并绘制频散曲线。

本次瑞雷波勘探的资料解释方法采用核工业部SWS 瑞雷波解释软件，对频散曲线进行拟合，根据瑞雷波的频散特性，在岩性变化的部位频散曲线会出现拐点或其他异常。利用这一特性进行分层，通过对频散曲线的拟合获得横波波速。

4 工程概况

绥芬河市五花山水库工程位于黑龙江省绥芬河市。五花山水库设计指标( 初定) ，上坝址: 设计坝长约600 m，坝高约55 m，左岸河岸式溢洪道和右岸鞍部溢洪道比选方案; 中坝址:设计坝长约600 m，坝高约55 m，左、右岸河岸式溢洪道比选方案。

5 工作情况

本次勘察工作为了探测上坝址左岸溢洪道边墙、石料场Ⅰ及石料场Ⅱ的覆盖层厚度、风化带厚度，共布置了24个瑞雷波勘探点，采用检波点距1 m，偏移距1 m、3 m、5 m。仪器使用GEOPEN SE2404M 型工程地震仪。

6 实例分析

第Ⅱ石料场的G 线共布置了3个瑞雷波点: N10、N11、N12。通过解释计算“瑞雷波解释成果表”。图1 为G 线N11号点的瑞雷波解释成果表。

图1 面波解释成果表

通过对N 10、N 11、N 12 的综合解释，可对第Ⅱ石料场做如下分析:

第一层:全风化花岗岩，横波波速180 ～500 m/s，厚度为1.64 ～2.01 m。

第二层: 强风化花岗岩，横波波速770 ～860 m/s，厚度1.80 ～2.39 m。

第三层:弱风化花岗岩，横波波速1 400 ～1800 m/s，厚度为3.86 ～4.38 m。

第四层:微风化花岗岩，横波波速2 600 ～3 400 m/s。本次探测厚度为11.43 ～15.09 m。

图2 为G 线的横波速度—地质剖面图

7 结束语

瑞雷波勘探是近年来快速发展起来的一种新技术，自问世以来一直在工程勘察中发挥着不可替代的作用，相信随着该方法的不断成熟，其在工程勘察领域一定有着越来越广阔的应用前景。

［1］单娜琳，程志平，刘云祯. 工程地震勘探［M］. 北京: 冶金工业出版社，2006:122－136.

［2］黑龙江省水利水电勘测设计研究院. 绥芬河市五花山水利枢纽工程地质勘察工程物探报告［R］. 哈尔滨: 黑龙江省水利水电勘测设计研究院，2005:1－11.