sws工程勘探与工程检测系统使用方法.ppt

sws工程勘探与工程检测系统使用方法.ppt

《sws工程勘探与工程检测系统使用方法.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《sws工程勘探与工程检测系统使用方法.ppt（95页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

SWS系统功能与使用介绍系统功能与使用介绍北京市水电物探研究所金荣杰技术推广技术推广作为中国勘察设计学会工程物探专业委员会挂靠单位，在进行物探新技术研究与物探仪器研发的同时，会同成员单位积极开展物探学术交流活动，以推动工程物探技术的发展。

技术开发技术开发工程勘察与检测工程勘察与检测：

多道瞬态面波勘察技术、高密度地震映像技术、水域走航式高密度地震反射波技术。

隧道超前预报隧道超前预报：

TGP隧道地质超前预报技术。

仪器研发仪器研发SWS型工程勘探与工程检测系统（1994年）TGP型隧道地质超前预报系统（2005年）标准编制标准编制主编国家行业标准多道瞬态面波勘察技术规程（JGJ/T143-2004）l北京市水电物探研究所专门从事工程物探技术的开发与应用l北京市水电物探研究所一直致力于地震波技术的研究与地震波仪器的研发l高性能、多功能的岩土工程勘察、检测新设备。

l彩色成果图显示地层层序和物性，使勘察施工快捷化、勘察成果定量化。

l1996年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；1998年获国家重点新产品证书。

SWS型工程地震仪2424通道通道4848通道通道SWS-6SWS-7A/7Sl主机：

整机密封方式。

l工控级主板，信噪比高，抗干扰能力强，适应恶劣环境。

l显示屏具有强背光显示功能，适应野外勘察环境。

l存储介质：

CF卡，稳定性高。

l界面友好：

数据采集与处理皆为Windows操作系统。

l数据传输：

USB方式，方便数据传输。

SWSSWS系统的特点系统的特点1多道瞬态面波勘察、检测2水域与陆域高密度地震映像勘察3工程测振分析评价4超长采样的地脉动测试、基桩无损检测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。

（*此功能仅限于SWS-6/7S型仪器）SWSSWS系统主要功能系统主要功能11各类岩土工程勘察、检测各类岩土工程勘察、检测22水域工程勘察水域工程勘察33资源环境勘查资源环境勘查44堤坝隐患检（监）测堤坝隐患检（监）测55地基加固效果检测地基加固效果检测66地质灾害调查地质灾害调查77地基动力特性测试评价地基动力特性测试评价88工程振动测试评价工程振动测试评价99基桩无损检测基桩无损检测SWSSWS系统应用领域系统应用领域地震波勘探方法的工作流程地震波勘探方法的工作流程一、多道瞬态面波勘察方法一、多道瞬态面波勘察方法面波作为地震波家族中的一员在之前的地震波勘探中是很不受欢迎的，属于干扰波。

1993年刘云祯所长在对地震反射波记录中的干扰面波进行分析时，发现面波的传播特征与覆盖层介质的性质有关。

通过对大量稳态面波勘探资料的研究，并结合其多年从事地震波勘探的经历，确立了“采用多道接收和瞬态激振研究面波勘察”的课题，最终形成了现在广泛应用的“多道瞬态面波勘察技术”。

多道瞬态面波技术不仅已建立国家行业标准，而且已经列入岩土工程勘察规范、水利水电物探规范等国家标准及铁路和公路的物探规程中，成为岩土工程勘察行业中的热门技术。

面波勘察的原理面波勘察的原理在地表激振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，会形成一种新的能量很强（地震记录中，面波的能量占2/3、体波的能量占1/3）、主要集中在地表附近、沿介质层面滚动滚动传播的波，称为面波，主要有瑞雷波与拉夫波。

但是拉夫波只在水平方向振动，其速度与横波速度相差不大，很难从地震记录上看出，因此目前的面波勘察采用的是质点在垂直方向振动、速度略小于横波的瑞雷波。

瑞雷波沿界面传播时，其穿透深度约为1个波长。

当深度为波长的一半时，面波的能量最强；深度与波长相当时，其能量迅速衰减。

因此某一波长的面波速度主要与深度小于波长的地层物性有关，该特性为利用面波进行浅层勘探定量解释提供了依据。

通常认为面波的勘探深度约为半个波长。

在地面测得的Vr被认为是/2范围内介质的平均速度值。

面波勘察，适用于地层横向变化不明显，随深度增加速面波勘察，适用于地层横向变化不明显，随深度增加速面波勘察，适用于地层横向变化不明显，随深度增加速面波勘察，适用于地层横向变化不明显，随深度增加速度逐渐增加的地层勘察。

度逐渐增加的地层勘察。

度逐渐增加的地层勘察。

度逐渐增加的地层勘察。

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频散特性，面波的频散是由它所经历的“路程”上的地层结构决定的，瑞雷波勘探的直接成果是瑞雷波的频散曲线，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。

频散又称波散，是指正弦波传播的速度随其波长/频率而变化。

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”。

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。

瑞雷面波的特性瑞雷面波的特性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。

多道瞬态面波勘察方法的特点多道瞬态面波勘察方法的特点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、土层的横波速度、纵波速度，进而计算出其它参数。

面波勘探可解决的问题面波勘探可解决的问题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。

面波勘探可解决的问题面波勘探可解决的问题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。

面波勘探可解决的问题面波勘探可解决的问题85%的工程，应用面波勘探可得到解决。

多道瞬态面波勘察技术规程多道瞬态面波勘察技术规程（JGJ/T143-2004JGJ/T143-2004）条文说明条文说明总则总则1.0.21.0.2条详细列明了面波的应用范围：

条详细列明了面波的应用范围：

“本条说明的是面波勘察适用于各行业利用多道瞬态面波方本条说明的是面波勘察适用于各行业利用多道瞬态面波方法进行的各类岩土工程勘察、检测。

可应用于探查覆盖层厚度、法进行的各类岩土工程勘察、检测。

可应用于探查覆盖层厚度、划分松散地层沉积层序；探查基岩埋深和基岩界面起伏形态，划分松散地层沉积层序；探查基岩埋深和基岩界面起伏形态，划分基岩的风化带；探测构造破碎带；探测地下隐埋物体、古划分基岩的风化带；探测构造破碎带；探测地下隐埋物体、古墓遗址、洞穴和采空区；探测非金属地下管道；探测滑坡体的墓遗址、洞穴和采空区；探测非金属地下管道；探测滑坡体的滑动带和滑动面起伏形态；地基动力特性测试；地基加固效果滑动带和滑动面起伏形态；地基动力特性测试；地基加固效果检验等。

这里所列的工程领域，基本上覆盖了岩土工程勘察、检验等。

这里所列的工程领域，基本上覆盖了岩土工程勘察、检测与监测的各个方面，但并不排斥随着方法技术的进步所带检测与监测的各个方面，但并不排斥随着方法技术的进步所带来的应用范围的拓展或延伸。

例如，在堤坝隐患的勘察等方面，来的应用范围的拓展或延伸。

例如，在堤坝隐患的勘察等方面，也有成功的实例。

也有成功的实例。

”面波方法测试的深度主要取决于震源，震源激发的频率越低勘察的深度就越深。

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3050m3、炸药震源：

800g药量，测深160m（济南）；1Kg药量，测深240300m（新疆）面波测试的深度面波测试的深度SWS主机（主机（SWS-5）SWS面波勘察的设备。

24个4Hz检波器24磅大铁锤长度：

22cm锤头直径：

8cm2条12通道电缆面波勘察测线示意图面波勘察测线示意图检波器排列检波器排列面波勘察现场面波勘察现场检波器排列检波器排列震源形式震源形式现场采集现场采集地基勘察边坡勘察路基检测1、数据采集数据采集道间距：

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/T143-2004）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。

面波勘察方法注意事项面波勘察方法注意事项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小偏移距。

2、规避干扰源，善于借助处力。

如波的前进方向（地面或地下）出现反射波干扰时，需要改变激振方向。

若在公路旁边测试，测线需垂直公路，在公路一侧敲击。

若不能使车辆限行，最好等车行至与测线方向一致时敲击。

1为基阶面波，2为震源后方界面反射回来的面波，3为震源前方界面反射回来的面波。

偏移距的数值有正负之分：

激振点在第1个检波器延长线外敲击，为正值；激振点在第24个检波器延长线外敲击，为负值。

地震勘探的电缆规格是每条有12道，进行24道测试时，需要用两条电缆连接检波器，这两条电缆规格是相同的，放置电缆时需要注意的是：

两条电缆要按同一个方向摆放，即大线插头朝向同一个方向。

频散曲线的第一个点离地表总有