多道瞬态瑞雷波探测方法技术

本发明专利技术涉及工程地质勘察领域，具体而言，涉及一种多道瞬态瑞雷波探测方法，包括：获取由相邻两个测点上的两道检波器采集的两道瞬态瑞雷波之间的到时差τ；其中，在保证两个测点间地基土体性质不变的前提下，将两个测点的间距布置为任意距离；求取测线上所有相邻两个测点的两道瞬态瑞雷波不同频率成分之间的相位差ΔΦ(f)：ΔΦ(f)＝ΔΦ0(f)+2πfτ；式中，2πfτ定义为道间时差相位；根据求取的相位差，按相位差法求得相应的多道瞬态瑞雷波相速度。本发明专利技术通过在不同频率成分瑞雷波相位差的提取中引入2πfτ，摆脱了道间距的羁绊，用两道检波器就可以提取多种频率成分瑞雷波相位差，从而显著提高了瞬态瑞雷波探测的工作效率、横向分辨力及高频分辨力。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及工程地质勘察领域，具体而言，涉及一种，包括：获取由相邻两个测点上的两道检波器采集的两道瞬态瑞雷波之间的到时差T;其中，在保证两个测点间地基土体性质不变的前提下，将两个测点的间距布置为任意距离；求取测线上所有相邻两个测点的两道瞬态瑞雷波不同频率成分之间的相位差A(t(f)=AO0(f)+2^ft；式中，定义为道间时差相位；根据求取的相位差，按相位差法求得相应的多道瞬态瑞雷波相速度。本专利技术通过在不同频率成分瑞雷波相位差的提取中引入2nft，摆脱了道间距的羁绊，用两道检波器就可以提取多种频率成分瑞雷波相位差，从而显著提高了瞬态瑞雷波探测的工作效率、横向分辨力及高频分辨力。【专利说明】
本专利技术涉及工程地质勘察领域，具体而言，涉及一种。
技术介绍
利用弹性波探测方法了解岩土介质性质、解决工程问题是岩土工程和工程地质勘 察的重要手段之一，在工程中发挥了重要的作用。弹性波探测方法的物理基础是岩土介质 弹性波传播速度与岩土体力学性质的密切相关性，通过对探测记录数据处理提取介质弹性 波速在岩土体内的空间分布，从而了解岩土体力学性质的空间变化，并揭示相关的工程地 质问题。 测点布置、波动数据的采集和处理解释是构成弹性波探测方法的基本要素，其中， 震相分析是提取地震波动中所蕴含的岩土体信息的核心技术和基本途径。根据具体工程需 要，可以利用直达波、反射波、折射波和面波等震相对岩土体进行探测。 瑞雷波（R波）是沿岩土体自由表面或岩土体内的某个界面传播的一种面波，是沿 相应界面传播的不均匀平面P波和不均匀平面SV波这两种体波叠加而成的一种次生波，波 动能量主要集中在波传播的界面附近，在界面附近引起的质点振动轨迹为界面法线与波传 播方向所在平面内的逆进椭圆，椭圆长轴方向与界面法向方向一致。在分层均匀介质或不 均匀介质中传播的瑞雷波具有频散特性，即，瑞雷波由一系列不同频率成分的单频波动组 成，不同频率成分的波动具有不同的传播速度（相速度）；另外，单频瑞雷波的有效穿透深 度（具有足够振动能量的波动影响深度）与波长成正比，即，瑞雷波的高频（短波）成分反 映浅部岩土介质性质，低频（长波）成分反映深部岩土介质性质。 瑞雷波的上述特点使得瑞雷波探测方法与其他弹性波探测方法相比更加便捷：只 需在地表布置测线，测定不同频率成分的瑞雷波沿测线传播的相速度，并通过瑞雷波有效 穿透深度与波长之间的关系，即可建立瑞雷波相速度与对应深度范围的关系，从而达到了 解不同深度范围内岩土体特性的目的。 正确提取实测瑞雷波相速度，从而获得实测瑞雷波频散曲线，是利用瑞雷波探测 工程介质内部特征的基础。瑞雷波频散曲线的提取方法与瑞雷波现场测试方法直接相关。 按照震源激发方式，瑞雷波现场测试方法可分为稳态法和瞬态法两种。稳态法利用特制的 激震装置输出一定单频成分的简谐振动，从而在介质中激发出单频简谐瑞雷波。不断改变 输出频率，即可得到不同频率所对应的瑞雷波相速度。可见，稳态法提取瑞雷波相速度的方 法简单明了，但是现场测试时需要多次改变激震装置的输出频率才能获得同一测段上的频 散曲线，现场测试比较费时。瞬态法利用重锤冲击地面，在激发点产生垂向脉冲作用，从而 在介质中激发出具有一定频率带宽的混频瑞雷波动。利用频谱分析技术提取各个单频成分 的瑞雷波相速度，即可得到瑞雷波的频散曲线。与稳态法相比较，瞬态法提取瑞雷波相速度 的分析方法比较复杂，但是现场测试只需重锤一击即可完成，激震装置简单，现场测试工作 量远远小于稳态法，比较适合现场工作条件复杂、测试工作量大而现场工期又比较紧的探 测工作。 现有多道瞬态瑞雷波探测技术建立在相位差法相速度提取的基础上，采用相位差 法提取瑞雷波相速度所依据的基本公式为： 【权利要求】1. 一种，其特征在于，包括： 获取由相邻两个测点上的两道检波器采集的两道瞬态瑞雷波之间的到时差τ ;其中， 在保证两个测点间的地基土体性质不变的前提下，将所述两道检波器的道间距布置为任意 距离； 根据下式求取测线上所有相邻两个测点的所述两道瞬态瑞雷波不同频率成分之间的 相位差Λ Φ (f):式中，为两道瞬态瑞雷波中频率为f的简谐分量波形对应各自采样时窗起始 时刻的初始相位之差；2π?·τ定义为道间时差相位，具体为两道瑞雷波之间的到时差τ按 波动频率f折合的相位； 根据求取的相位差，按相位差法求得相应的多道瞬态瑞雷波相速度。2. 根据权利要求1所述的，其特征在于，获取由相邻两个测 点上的两道检波器采集的两道瞬态瑞雷波之间的到时差τ之前还包括： 根据工程要求的探测深度和浅层分辨率确定瞬态瑞雷波工作频段； 根据场地土层性质的横向变化及地基平面分布形态确定测点间距、测线长度及测线间 隔，布置多道瞬态瑞雷波观测系统； 激发瞬态瑞雷波并记录瞬态瑞雷信号。3. 根据权利要求2所述的，其特征在于，根据求取的相位差 按相位差法求得相应的多道瞬态瑞雷波相速度之后，还包括： 根据求得的瑞雷波相速度获取瑞雷波相速度一深度曲线； 联合同一条测线上的所有瑞雷波相速度一深度曲线形成沿测线的瑞雷波相速度一深 度二维成像； 联合观测系统中所有瑞雷波相速度一深度曲线形成探测场地的地基土体瑞雷波相速 度三维成像。4. 根据权利要求3所述的，其特征在于，还包括：在地基土体 瑞雷波相速度三维成像的基础上，获取不同深度以上地基土体瑞雷波相速度分布的水平切 片。【文档编号】G01V1/28GK104216003SQ201410484466【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年9月20日 优先权日:2014年9月20日 【专利技术者】孙进忠, 祁生文, 何华, 梁向前, 陈祥, 田小甫, 熊峰, 葛晓斐 申请人:中国地质大学（北京）本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多道瞬态瑞雷波探测方法，其特征在于，包括：获取由相邻两个测点上的两道检波器采集的两道瞬态瑞雷波之间的到时差τ；其中，在保证两个测点间的地基土体性质不变的前提下，将所述两道检波器的道间距布置为任意距离；根据下式求取测线上所有相邻两个测点的所述两道瞬态瑞雷波不同频率成分之间的相位差ΔΦ(f)：ΔΦ(f)＝ΔΦ0(f)+2πfτ；式中，ΔΦ0(f)为两道瞬态瑞雷波中频率为f的简谐分量波形对应各自采样时窗起始时刻的初始相位之差；2πfτ定义为道间时差相位，具体为两道瑞雷波之间的到时差τ按波动频率f折合的相位；根据求取的相位差，按相位差法求得相应的多道瞬态瑞雷波相速度。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙进忠，祁生文，何华，梁向前，陈祥，田小甫，熊峰，葛晓斐，
申请(专利权)人：中国地质大学北京，
类型：发明
国别省市：北京;11