[发明专利]一种基于微动和面波勘探的地铁沿线场地内孤石探测方法

权利要求书

1.一种基于微动和面波勘探的地铁沿线场地内孤石探测方法，其特征在于，其步骤包括：

步骤1、测线布设，在左右隧道中线布设微动探测测线2条，左线编号为ZL1，右线编号为YL1；在北山道站附近球场处的连续墙待挖段布设2条测线，测线编号为AL1、BL1；

步骤2、利用微动勘探探测不同岩土层的波速，根据波速差异配合工程地质划分不同岩土层、查明岩体的完整性和风化程度、寻找孤石不良地质体：

a.测点布置：用GPS进行上述测线的控制点定位，用测绳或皮尺测定距离，等间距布设测点，保证测线、测点准确布设在设计要求的位置上；

b.数据采集：在测点上设置智能面波仪，通过智能面波仪进行面波微动数据的采集；

c.数据处理：使用骄佳Surface Plus 8.3软件进行数据处理，绘制面波波速等值线图，再结合钻探资料进行地质解释，划分不同岩土层、查明岩体的完整性和风化程度、寻找孤石不良地质体；

步骤3、结合面波勘探通过测定不同频率的面波速度，了解地下地质构造的性质并计算相应地层的动力学特征参数：

a.测点布置：在测线上设置测点，用a1、a2......表示同一剖面上不同的测点，现场使用喷漆标志每个测点；

b.数据采集：采用瞬态激振法进行探测，以大锤和垫板作为激震震源，等间距设置检波器进行探测；

c.数据处理和解释：(1)单点资料解释，对于单张面波记录，在其时间-空间域内拾取面波成份，并通过快速傅立叶变换将其转到频率-波速域中，在频率-波速域中拾取面波，并滤除其它干扰波的频率成份，完成面波的2次提取，并计算得出面波的频散曲线，根据实测曲线的变化规律进行地层划分，计算公式如下：

式中，VRin为第n层面波层速度，VRn-1和Hn-1、VRn和Hn分别为第n-1层的面波平均速度与界面深度及第n层的面波平均速度与界面深度；

根据上述公式获得地层速度-深度模型，再利用Geogiga Surface处理系统做正演计算，得出理论频散曲线和实测频散曲线拟合，使两者曲线有最佳的拟合系数，结合工程地质资料，对获取结果进行地质分析，由此获得准确的单张面波成果；

(2)生成初步地层剖面，由剖面上各个面波点的地层结构成果，参照地层速度参数，将各面波点横波速度相近的区域划分为同一层，连成剖面；

(3)地质解释，将获得的地层剖面与地质剖面图、钻孔柱状图资料进行对比，在地质、物探资料综合解释的基础上，进一步对地层进行划分并推断出孤石、基岩凸起等所引起的高速区位置。

2.根据权利要求1所述的一种基于微动和面波勘探的地铁沿线场地内孤石探测方法，其特征在于：上述步骤2中数据处理过程包括：

(1)资料预处理，对原始资料进行整理核对、编录，并结合测区不同地质单元对瑞雷波法勘察资料进行分类；

(2)建立频率F-波速V域的谱，利用空间自相关法从微动信号中提取瑞利波相速度中圈定基阶面波的能量极大值形成频散曲线图，若频散点点距过大则不收敛，变化的起点处解释为地质界线，不收敛的频散曲线段不能用于地层速度的计算；

(3)对频散曲线进行逐段分层，根据有无已知勘探孔资料进行解释，有资料时根据已知资料进行正、反演拟合计算，获得各面波点岩层厚度和剪切波速度，最终构造解释成果剖面，无勘探孔资料时，根据曲线的曲率和频散点的疏密变化综合分析，而后反演计算剪切波层速度和层厚，反演过程遵循由浅及深逐层调试，使正、反演结果相接近，完成剪切波层速度和层厚的反演处理，最终绘制面波波速等值线图，再结合钻探资料进行地质解释。

3.根据权利要求2所述的一种基于微动和面波勘探的地铁沿线场地内孤石探测方法，其特征在于：上述频散曲线图是利用空间自相关法从微动信号中提取瑞利波相速度形成。

4.根据权利要求3所述的一种基于微动和面波勘探的地铁沿线场地内孤石探测方法，其特征在于：上述步骤3中瞬态激振法探测的具体方法是：工作道数12道，检波器为仪器配备的4Hz专用检波器，道间距Δ基于微动和面波勘探的地铁沿线场地内孤石探测方法取1m，偏移距基于微动和面波勘探的地铁沿线场地内孤石探测方法1取4m，仪器采样间隔取0.64ms，采样点数2048点，激震震源使用大锤，配以软质垫板以使得震源激发频率更丰富，垫板选择视勘察所需埋深而定，当探测深度相对较深时宜使用软质垫板，当探测深度相对较浅时使用硬质垫板，选择合适的垫板使震源激发频率更丰富，从而达到更精确的探测成果，测量记录点取第6道与第7道检波器之间的中心点。