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摘要：本文介绍了瞬态面波法勘探的基本原理和技术方法，并结合勘察的实例，说明了瞬态面波法在岩土工程勘察中应用的可行性和有效性。
关键词：瞬态面波法； 岩土工程；勘察
1.概述
瞬态面波勘探探测速度快、测点密度大、成本相对较低， 随着科学技术的发展，特别是物探硬件、软件技术的发展，该项在岩土工程中发挥更大的作用。某建设场地长、宽约为962.0m×407.6m，面积392125.0m2，约588.2亩。但其中约196.8亩，占总面积的1/3为垃圾填埋区。
该场地在岩土工程初步勘察阶段，通过利用工程物探的瞬态面波法对该新征场地进行了工程物探勘察工作，了解了该新征场地的岩土工程地质条件，为工程的初步设计提供地质依据。
2.工程地质条件
该场地由两部分组成，北部为垃圾填埋区；南部为砂坑区。砂坑区因挖砂形成平面范围不规则、深度不等的砂坑，砂坑又成为垃圾倾倒区而形成垃圾填埋区。垃圾填埋区地形较平坦；砂坑区地形起伏较大，有多处挖砂后遗留的土坎、土堆。垃圾填埋区与砂坑区高差较大，最大高差达16m。
该场地地貌单元属灞河高漫滩。地层土主要有新近堆积填土，第四纪全新统的粉质粘土、砂类土及碎石土。
据城市地裂缝区域资料，该场地内无地裂缝分布。
据区域资料，A-B断裂从该新征场地及铁路南侧通过，距离约为900m。
3.物探技术原理、方法与工作量
面波勘探，也称弹性波频率测深，是国内外近几年发展起来的一种新的浅层地震勘探方法。面波分为瑞利波（R波）和拉夫波（L波），而R波在振动波组中能量最强、振幅最大、频率最低，容易识别也易于测量，所以面波勘探一般是指瑞利面波勘探。
瞬态面波法是利用瑞利面波在地下地层传播过程中，其振幅随深度衰减，能量基本限制在一个波长范围内，某一面波波长的一半即为地层深度（半波长解释法）。即同一波长的面波的传播特性反映地质条件在水平方向的变化情况，不同波长的面波的传播特性反映不同深度的地质情况。在地面通过锤击、落重或炸药震源，产生一定频率范围的瑞利面波，再通过振幅谱分析和相位谱分析，把记录中不同频率的瑞利波分离开来，从而得到VR～f曲线或V ～λ曲线，通过解释处理，可获得地层深度与面波速度的分布。
R波在非均匀介质中传播具有频散特性，所以不同频率（波长）的R波具有不同的传播速度。模型试验和实测结果表明，当探测的岩土层介质较为均一时，R波的相速度随深度的加大而按线性增加，只有出现不同介质的分界面时，频散曲线会出现一个所谓“Z”字型变化，该变化特征是由于地表接收到的波从上一层漏能型波转入下一层漏能型面波，且此转折点与两介质间的界面埋深有密切的关系，由此可依据实测频散曲线的“Z”字型变化点来划分地下岩性变化的分界面。通过几年的实践和初步研究，R波在岩土工程勘察中的应用大致分为以下几个方面：
（1）查明工程区地下介质速度结构并进行地层划分；
（2）对岩土体的物理力学参数进行原位测试；
（3）工业与民用建筑的地基基础勘察；
（4）地下空洞、岩溶、古墓及废弃矿井的埋深、范围等探测；
（5）软土地基加固处理效果评价及饱和砂土层的液化判别；
（6）公路、机场跑道质量的无损检测；
（7）江河、水库大坝（堤）中软弱夹层的探测和加固效果评价等；
（8）场地土类别划分及滑坡调查等；
（9）断层及其它构造带的测定与追踪等。
野外资料采集采用GeoPenSE2404NT96道分布式数字地震仪一台；动态范围为138db，采集站：3台；4.5Hz 检波器接收，锤击震源激发。该仪器广泛应用在矿产、工程检测与工程探测和灾害地质等方面，已被人们所熟知。
依据技术规范的规定和任务要求，在勘探范围内布置瞬态面波测线3条，剖面总长860m，面波总点数53，点间距10～20m。 在每条测线上分别布置1个钻探点，以验证瞬态面波测试结果。
4. 物探成果及与钻探结果的比对分析
4.1 钻探结果。
为验证瞬态面波测试结果，在三条测线上各布设1个钻探点。1、2、3号钻探点所探测的填土底界深度分别为15.20m、17.10m和15.50m。
4.2 物探成果及比对分析。
分析判断填土分布情况时，结合钻孔资料进行分析，浅层面波较发育，各测线段内的主要干扰为声波、车辆震动及折射等干扰。
根据地震各测线面波测试点反演结果（详见图1），分别编绘了3条剖面的Vs速度剖面，并根据反演结果与1、2、3号钻探孔结果进行比对分析，进行了填土层位的标定（详见图2）。各条剖面情况详述如下：
1号剖面（DZ1）：1号钻孔旁面波测试点反演深度为15.05m，钻探揭露回填层深度15.2m，层内Vs速度变化为220～340m/s，层底面有局部起伏变化，整个填土层埋深变化为9.7～17.0m，相应标高为181.3～188.7m。此外，该剖面范围内，有分布不均的松散填土层，Vs速度变化为100～200m/s。
2号剖面（DZ2）：2号孔旁面波测试点反演深度为17.36m，钻探揭露回填层深度17.1m，层内Vs速度变化为200～280m/s，层底面起伏变化相对较大，整个填土层埋深变化为3.9～17.8m，相应标高为181.1～191.9m。此外，该剖面范围内，有相对稳定的松散填土层，Vs速度变化为100～200m/s。
3号剖面（DZ3）：3号孔旁面波测试点反演深度为15.7m，钻探揭露回填层深度15.5m，层内Vs速度变化为220～340m/s，层底面起伏变化相对较大，整个填土层埋深变化为7.3～22.3m，相应标高为176.2～190.4m。此外，该剖面范围内，有相对稳定的松散填土层，Vs速度变化为100～220m/s。
5. 结论和建议
根据钻探及瞬态面波勘查结果，垃圾填埋区填土层层底深度为3.9～22.3m，相应标高为176.2～191.9m。呈现填埋区东西两侧填土层深度较浅，中间较深且局部变化较大的形态。
由于该新征场地垃圾填埋区面积大，填土厚度大，仅靠钻探方法查明填土的分布，在经济上要花费较大的成本，在钻探难度上也有较大的困难，在时间上也需较长的时间进行钻探施工。采用瞬态面法不仅节约了成本和时间，而且查明了填土的空间分布，为后期的建设工作提供了依据。
物探方法在岩土工程勘察中的作用正在被大多数勘察工作者接受并给予重视。实践证明，在适当的时期和条件下投入物探方法可提高勘察效率，降低造价，对提高勘察成果的质量也很有益处。
参考文献：
[1]JGJ/T143-2004 多道瞬态面波勘察技术规程[S].
[2] 刘金华，白华军.瞬态面波勘探原理及存在问题研究.商情，2009，6：129-130
关键词：瞬态面波法； 岩土工程；勘察
1.概述
瞬态面波勘探探测速度快、测点密度大、成本相对较低， 随着科学技术的发展，特别是物探硬件、软件技术的发展，该项在岩土工程中发挥更大的作用。某建设场地长、宽约为962.0m×407.6m，面积392125.0m2，约588.2亩。但其中约196.8亩，占总面积的1/3为垃圾填埋区。
该场地在岩土工程初步勘察阶段，通过利用工程物探的瞬态面波法对该新征场地进行了工程物探勘察工作，了解了该新征场地的岩土工程地质条件，为工程的初步设计提供地质依据。
2.工程地质条件
该场地由两部分组成，北部为垃圾填埋区；南部为砂坑区。砂坑区因挖砂形成平面范围不规则、深度不等的砂坑，砂坑又成为垃圾倾倒区而形成垃圾填埋区。垃圾填埋区地形较平坦；砂坑区地形起伏较大，有多处挖砂后遗留的土坎、土堆。垃圾填埋区与砂坑区高差较大，最大高差达16m。
该场地地貌单元属灞河高漫滩。地层土主要有新近堆积填土，第四纪全新统的粉质粘土、砂类土及碎石土。
据城市地裂缝区域资料，该场地内无地裂缝分布。
据区域资料，A-B断裂从该新征场地及铁路南侧通过，距离约为900m。
3.物探技术原理、方法与工作量
面波勘探，也称弹性波频率测深，是国内外近几年发展起来的一种新的浅层地震勘探方法。面波分为瑞利波（R波）和拉夫波（L波），而R波在振动波组中能量最强、振幅最大、频率最低，容易识别也易于测量，所以面波勘探一般是指瑞利面波勘探。
瞬态面波法是利用瑞利面波在地下地层传播过程中，其振幅随深度衰减，能量基本限制在一个波长范围内，某一面波波长的一半即为地层深度（半波长解释法）。即同一波长的面波的传播特性反映地质条件在水平方向的变化情况，不同波长的面波的传播特性反映不同深度的地质情况。在地面通过锤击、落重或炸药震源，产生一定频率范围的瑞利面波，再通过振幅谱分析和相位谱分析，把记录中不同频率的瑞利波分离开来，从而得到VR～f曲线或V ～λ曲线，通过解释处理，可获得地层深度与面波速度的分布。
R波在非均匀介质中传播具有频散特性，所以不同频率（波长）的R波具有不同的传播速度。模型试验和实测结果表明，当探测的岩土层介质较为均一时，R波的相速度随深度的加大而按线性增加，只有出现不同介质的分界面时，频散曲线会出现一个所谓“Z”字型变化，该变化特征是由于地表接收到的波从上一层漏能型波转入下一层漏能型面波，且此转折点与两介质间的界面埋深有密切的关系，由此可依据实测频散曲线的“Z”字型变化点来划分地下岩性变化的分界面。通过几年的实践和初步研究，R波在岩土工程勘察中的应用大致分为以下几个方面：
（1）查明工程区地下介质速度结构并进行地层划分；
（2）对岩土体的物理力学参数进行原位测试；
（3）工业与民用建筑的地基基础勘察；
（4）地下空洞、岩溶、古墓及废弃矿井的埋深、范围等探测；
（5）软土地基加固处理效果评价及饱和砂土层的液化判别；
（6）公路、机场跑道质量的无损检测；
（7）江河、水库大坝（堤）中软弱夹层的探测和加固效果评价等；
（8）场地土类别划分及滑坡调查等；
（9）断层及其它构造带的测定与追踪等。
野外资料采集采用GeoPenSE2404NT96道分布式数字地震仪一台；动态范围为138db，采集站：3台；4.5Hz 检波器接收，锤击震源激发。该仪器广泛应用在矿产、工程检测与工程探测和灾害地质等方面，已被人们所熟知。
依据技术规范的规定和任务要求，在勘探范围内布置瞬态面波测线3条，剖面总长860m，面波总点数53，点间距10～20m。 在每条测线上分别布置1个钻探点，以验证瞬态面波测试结果。
4. 物探成果及与钻探结果的比对分析
4.1 钻探结果。
为验证瞬态面波测试结果，在三条测线上各布设1个钻探点。1、2、3号钻探点所探测的填土底界深度分别为15.20m、17.10m和15.50m。
4.2 物探成果及比对分析。
分析判断填土分布情况时，结合钻孔资料进行分析，浅层面波较发育，各测线段内的主要干扰为声波、车辆震动及折射等干扰。
根据地震各测线面波测试点反演结果（详见图1），分别编绘了3条剖面的Vs速度剖面，并根据反演结果与1、2、3号钻探孔结果进行比对分析，进行了填土层位的标定（详见图2）。各条剖面情况详述如下：
1号剖面（DZ1）：1号钻孔旁面波测试点反演深度为15.05m，钻探揭露回填层深度15.2m，层内Vs速度变化为220～340m/s，层底面有局部起伏变化，整个填土层埋深变化为9.7～17.0m，相应标高为181.3～188.7m。此外，该剖面范围内，有分布不均的松散填土层，Vs速度变化为100～200m/s。
2号剖面（DZ2）：2号孔旁面波测试点反演深度为17.36m，钻探揭露回填层深度17.1m，层内Vs速度变化为200～280m/s，层底面起伏变化相对较大，整个填土层埋深变化为3.9～17.8m，相应标高为181.1～191.9m。此外，该剖面范围内，有相对稳定的松散填土层，Vs速度变化为100～200m/s。
3号剖面（DZ3）：3号孔旁面波测试点反演深度为15.7m，钻探揭露回填层深度15.5m，层内Vs速度变化为220～340m/s，层底面起伏变化相对较大，整个填土层埋深变化为7.3～22.3m，相应标高为176.2～190.4m。此外，该剖面范围内，有相对稳定的松散填土层，Vs速度变化为100～220m/s。
5. 结论和建议
根据钻探及瞬态面波勘查结果，垃圾填埋区填土层层底深度为3.9～22.3m，相应标高为176.2～191.9m。呈现填埋区东西两侧填土层深度较浅，中间较深且局部变化较大的形态。
由于该新征场地垃圾填埋区面积大，填土厚度大，仅靠钻探方法查明填土的分布，在经济上要花费较大的成本，在钻探难度上也有较大的困难，在时间上也需较长的时间进行钻探施工。采用瞬态面法不仅节约了成本和时间，而且查明了填土的空间分布，为后期的建设工作提供了依据。
物探方法在岩土工程勘察中的作用正在被大多数勘察工作者接受并给予重视。实践证明，在适当的时期和条件下投入物探方法可提高勘察效率，降低造价，对提高勘察成果的质量也很有益处。
参考文献：
[1]JGJ/T143-2004 多道瞬态面波勘察技术规程[S].
[2] 刘金华，白华军.瞬态面波勘探原理及存在问题研究.商情，2009，6：129-130