工程地震仪-SWS系统及应用.ppt
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1、SWS系统及应用简介北京市水电物探研究所金荣杰电话:,SWS-6(24道),SWS-7(48道),SWS型工程勘探与工程检测系统是北京市水电物探研究所自主研发的、高性能、多功能的岩土工程勘察检测新设备。其中多道瞬态面波勘察、高密度地震映象和水域走航式高密度地震反射波勘察新技术具有自主知识产权。SWS系统处理结果直接以彩色图显示地层层序和物性,是勘察施工快捷化、勘察成果定量化的创新技术。SWS系统于1996年3月15日通过国家科委主持的专家评审鉴定,鉴定结论为SWS系统属世界领先水平,并于1998年荣获国家重点新产品证书。,SWS系统主要功能:1 多道瞬态面波勘察、检测 2 水域与陆域高密度地震
2、映像勘察3 工程测振分析评价 4 超长采样的地脉动测试、基桩检测5 地震反射波、折射波勘察 6 弹性波CT检测与波速测井7 伪随机叠加采集功能,采用伪随机叠加技术,以连续冲击叠加采集方式代替炸药,摆脱炸药震源施工的困难,可使地震波记录实现高分辨效果,同时使地震反射波勘探深度方便地达到600-700米,使面波勘探深度方便地达到30-60米,SWS系统应用领域:1 各类岩土工程勘察检测 2 水域工程勘察 3 资源环境勘查 4 堤坝隐患检(监)测 5 地基加固效果检测 6 地质灾害调查 7 地基动力特性测试评价 8 工程振动测试评价 9 基桩无损检测,SWS系统技术指标:1 24通道(SWS-6),
3、48通道(SWS-7)2 瞬时浮点放大,双AD采集,A/D位数20+,精度高3 动态范围大:120132db,噪音低4 频带宽度0.54000Hz5 采样率:0.0120ms多档可选6 超长采集记录功能7 数字滤波8 接口:USB接口9 操作系统:Windows XP系统10 工控级主板,地震波勘探方法简介及应用实例一、多道瞬态面波方法1、面波勘探的基础 地表震源不仅激发纵波和横波,同时纵波与横波相互干涉叠加形成一种新的能量很强、主要集中在地表附近、沿介质层面滚动传播的波,称为瑞雷面波。一般情况下,岩土体都可以近似认为是层状介质。瑞雷波在层状介质中具有频散特性,瑞雷波勘探的直接成果是瑞雷波的频
4、散曲线,频散曲线的特征及其变化与地下地质条件(如地层的厚度、波速等)密切相关。瑞雷波的传播速度依赖于波长。同一波长的瑞雷波的传播特性反映了地质条件在水平方向的变化情况,不同波长的波反映不同深度的地质情况。瑞雷波在沿界面传播时,其穿透深度相当于它的波长。实际工作中,在地面测得的Vr被认为是/2范围内介质的平均速度值。面波勘探,要求地层横向变化不明显,随深度增加速度逐渐增加。,瑞雷面波的特性:1、在分层介质中,瑞雷波具有频散特性;2、瑞雷波的波长不同,穿透深度也不同;3、瑞雷波的传播速度与横波传播速度具有相关性。4、竖向激振时,瑞雷波能量占总能量的绝大部分,而且比纵波、横波衰减得慢。频散又称波散,
5、是指正弦波传播的速度随其波长而变化。形象地讲就是:面波最初传播的时候,“队列整齐”地前进,逐渐地,这支队伍发生了“分化”,有些频率的面波“比较敏捷”,跑在前面;而有些频率的面波“比较迟缓”,落在后面这种情况称为“频散”。面波的频散是由它所经历的“路程”上的地球结构决定的,因此它对地球内部结构也有明显的反映。,瑞雷波法的特点:1、浅层分辨率高;2、不受各地层速度关系的影响:折射波法要求下伏层速度大于上覆层速度;反射波法要求各层具有波阻抗差异;瑞雷波法只要求具有波速差异,即使差异只有10%也可以精确进行分辨。3、工作效率高,费用低。,面波勘探可解决的问题利用人工激发的瑞雷波,可以解决如下几方面的浅
6、层地质问题:1、工程地质勘察:利用实测的频散曲线,通过定量解释,可以得到各地质层的厚度及弹性波的传播速度,传播速度的大小直接反映了地层的“软”“硬”程度。因此可以对第四系地层进行划分,确定地基的持力层。可方便地划分出地层中软弱层的埋深及范围。2、地基加固处理效果评价:通过实测地基加固前后的波速差异,得到处理后的地基较处理前土体的物理力学性质的改善程度,同时可方便地对处理后场地在水平方向的均匀性做出评价,以及确定加固所影响的深度和范围。3、岩土的物理力学参数原位测试:波速的大小与介质的物理力学参数,如密度、剪切模量、压缩模量、泊松比密切相关。因此通过对实测资料的反演拟合解释,可以得到岩、土层的横
7、波速度、纵波速度,进而计算出其它参数。4、地下空洞及掩埋物探测:当瑞雷波的勘探深度与地下土洞、溶洞、矿区废弃矿井以及各地下掩埋物的深度相当时,频散曲线就会出现异常跳跃,据此可以确定其埋深及范围。,5、公路、机场跑道质量无损检测:利用瑞雷波可以不破坏路面而测出路面、基层和路基的横波速度,结合纵波速度、密度等参数可计算路面厚度、基层和路基的压实度,路面的的抗折、抗压强度及路基的载荷能力,柔性路面的弯沉值,评价挡土墙和边坡的稳定性。该方法用于机场跑道和高等级公路和另一项意义是可实现质量随年代变化的连续监控,做预防性维护期质量的检测。6、饱和砂土层的液化判别:利用瑞雷波法测得横波速度,结合其它条件,如
8、砂的粒度、饱和砂土层的埋深、地下水位的深浅等地质条件,可以计算出该饱和砂土层的液化临界波速值,判别饱和砂土层的液化可能性,为场地地震小区划服务。7、其它方面的应用:软弱地基调查、塌方调查、滑坡调查、破碎带调查、斜面调查、铺砌形状调查、地下结构物调查、基岩的完整性评价、场地土类型与类别划分、堤坝危险性预测,桩基入土深度探测等。85%的工程,应用面波勘探可得到解决。,面波测试的深度 面波方法测试的深度主要取决于震源。1、24磅大锤敲击,测深2030m2、落重做震源(63.5kg的标贯锤从2m高自由落下),测深3040m3、炸药震源:800g药量,测深160m(济南);1Kg药量,测深240300m
9、(新疆),面波勘察方法注意事项1、数据采集道间距:相邻两个检波器之间的距离,其值应不大于所研究最小地层的厚度。采集道数:多道瞬态面波勘察技术规程(JGJ/T 143-2004)规定面波采集时宜用24道。对于一个排列,是排列下部整体地层的平均反映,但以中点处的反映最明显,故定义为反映排列中点的下部地层情况。排列长度:所有检波器的道间距之和,其长度应不小于最大勘探深度。其值由道间距与采集道数决定。,1、如果排列短则高阶面波与基阶面波不易区分。2、面波在传播过程中会发生频散,越往深层频率越低,如果排列短的话,不容易取到深部的资料。,1为纵波的直达波和折射波,2为高阶面波,3为基阶面波。,采集时,最好
10、使排列长度长一些,3、在F-K域中,频率波数谱能够完全确定的面波最大波长取决于采集排列的长度,排列长度长,谱图能正确反映的面波波长就长,区分不同波长的能力越强,各个能量轴都比较窄,空间截断效应也较弱,从而各个模态能量轴的区分比较合理。若测线长度不够,所拾取的基阶面波中的能量不足以抵制其它干扰波的影响,峰值点线易发生速度偏移。,采集时,最好使排列长度长一些,24道记录形成的频谱图 12道记录形成的频谱图 6道记录形成的频谱图,偏移距:激振点到第一道检波器的距离。通常锤击的偏移距为510m,可测深1030m。偏移距的选择原则:1、近震源道不削波,基阶面波不向高阶面波发生偏移。如果发生大的偏移则需减
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