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实验四地震勘探实验（面波法）一、实验原理瑞雷面波法用于勘探，与以往的弹性波法（反射波法和折射波法）差别在于：它应用的不是纵波和横波，而是以前反射波法和折射波法视为干扰的面波。其原理是：面波具有频散的特性，其传播的相速度随频率的改变而改变。这种频散特性可以反映地下介质的特性。瑞雷面波的特点：瑞雷面波速度低、瑞雷面波在介质中泊松比在0.4~0.5范围内，面波速度与横波速度关系基本接近、瑞雷面波对地层的分辨能力，决定于频率，频率高则分辨能力强。上图为72道的面波采集记录：震源在左上角，同一震源下的直达波、折射波、反射波和面波遵循各自的传播规律，分布在不同的区域。其中面波传播的特征：近震源处发育、震幅大、传播速度低。上图为实际勘探过程中采集得到的面波记录：以近震源、小道距、长采样、宽频率激发、低频率接收。工程检测方面的应用实例：上图采集地点为：云南某高速公路的路基检测，检测深度为4米。由图中的“频散曲线”分层可以看出：每层的厚度约在0.3米-0.5米。填筑路基施工是分层进行，松散料经过压实，达到压实度后再进行下一层的填料。图中频散曲线的拐点清晰，分析的层厚度在0.35米-0.5米之间。二、实验目的1.了解面波法的原理；2.了解面波法工作布置及观测方法；3.掌握面波法数据采集、处理和解释，熟练操作相关软件。三、实验仪器SWS型多波列数字图像工程勘察与工程检测仪。该系统由主机、多芯电缆、检波器、触发器、震源（大锤或炸药）、铁板、直流电源、直流电源线以及数据采集、处理和解释软件等组成。四、实验步骤1.在工区布设测线在工区布设测线，原则：由南向北、由西向东测线号与测点号依次增大。使用皮尺标注检波器位置与激发点位置。2.连接仪器的各个部分将主机、电源、多芯电缆、检波器、大锤、触发器按正确的方式一一连接起来。注意：各接口均使用“防呆”设计，电缆插头与对应的插槽才能连接，电缆插头与非对应的插槽不能连接。禁止暴力插拔各插头、插槽，以防仪器损坏。3.采集开机后，仪器通过检索，自行进入采集系统。（1）回车即进入仪器采集系统的主菜单；选择“面波勘察”（2）根据工作时户外光线的强弱，选择“面波采集(1)”或“面波采集(2)”。移动光标至选中的采集方式回车，仪器屏幕显示如图：分别设置文件名、采集道数、采样时间间隔、道间距、偏移距等采集参数后，选择“采集击发、叠加、存盘”后进入下图：（3）在键盘数字区键入“5”（即选择“击发/叠加”），再按“ENTER”，进入下图：（4）开始激发面波（以大锤锤击地面），屏幕上显示采集得到的记录如下图。同时在屏幕下部显示操作提示。根据提示，确认记录满意，按“End”即实现记录文件存盘；记录不好需重新采集按“Del”，重新开始采集。按水平箭头键[←,→]可以调整记录波形的幅值。（5）退出面波采集主菜单，回SWS型仪器采集系统主菜单。在现场“面波勘察”菜单中可选择“资料处理”进入面波数据处理阶段，分析“速度-波长”域频散曲线的特征。4.处理解释（1）Loadfile:（调入面波记录）：按[F1]键，屏幕右侧显示当前驱动器和路径下的文件：调入面波采集记录文件后，进入下图：ViewGain／ColorCursorHeaderUtility…X－VWindowF－KSearch…图象显示方式及比例尺调节图象增益与色彩调节光标控制记录头参数工具确定面波时间—空间域窗口在频率—波数域内提取面波（2）X-V/F－KSearch…分别在时间-频率域和频率-波数域提取面波：X-VWindow…（在时域和频域内提取基阶面波）：利用视速度V1、V2和面波沿地面测线布置的空间坐标X1、X2，以及面波时间长度的选取，确定面波时间-空间域窗口。F－KSearch…（在频率—波数域内提取面波）：把数据由时间-空间域转换到频率-波数域（即F－K域），得到二维振幅谱；在振幅谱等值线图像上利用窗口（窗口大小可调）选取极大值，并计算面波频散曲线，为下一步反演地层速度结构（深度-速度曲线）提供依据。ViewGain／ColorCursorHeaderUtility…SearchDiagram…Extract…New…图象显示方式及比例尺调节图象增益与色彩调节光标控制记录头参数工具确定面波频域窗口计算面波频散曲线在频域内提取面波重新绘制F－K振幅谱其中：Search（确定面波频域窗口）、Extract…（在频率-波数域内提取面波）、Diagram…（计算面波频散曲线）：ViewLayerFitAuto-FitH-VsshowUtility…Source（3）Z－VsInversion…（面波资料的反演解释）根据面波频散曲线进行地质分层，以该地层速度结构参数（层厚、层速度等）为模型，计算出理论频散曲线；反复修改各层参数，使实测频散曲线与理论频散曲线得到最好的拟合，从而获得较准确的地层速度结构。①layer（确定地层参数）：根据频散曲线形态（拐点、斜率等特征）按层位确定地层参数，为拟合反演处理提供依据。②Fit（曲线拟合）：根据“Layer”功能项中确定的地层结构参数，计算出理论频散曲线，并与实测频散曲线比较。反复修改地层结构参数，再计算理论频散曲线，使两条频散曲线拟合得最好。③Auto-Fit（自动拟合）：如果对经人工拟合以后得到的曲线还是不满意，可再用“Auto-Fit”进行自动拟合：反复修改地层结构参数，计算理论频散曲线，使两条频散曲线拟合得最好。④H-Vsshow（标注地层结构参数）：在地层速度结构的直方图上标注地层厚度和剪切波速值，用于成图打印。（4）SaveSWSfile…（处理结果“.SWS”文件存盘）五、实验要求1.完成一条测线的采集、处理、解释工作；2.编写实验报告。六、思考题瑞雷面波相对体波，不同点在哪些方面？