用人工振源应用于表面波探测的土木调查
发布时间:2012-05-25

应用于河川堤防调查例

铃木  晴彦  佐藤  信一(应用地质股份公司)、辻 孝广(财团法人国土技术研究中心)

1. 序言

以前已经报道过(除铃木外,2001),在表面波探测的填土地基及河川堤防中采用人工振源的表面波探测应用实例。其结果显示PS测井结果和标准侵入试验结果好的对应,如果快速简单地把握广大范围S波速度模型的调查法是有力的方法,那么测量分析简单的表面波探测就可以确认。

该报告中,介绍一下河川堤防中非常具体的调查对象的调查结果。对象是旧河道域的把握及地基改良区间的确认。

 

2. 表面波探测测量法及分析法

数据收集系统采用OYOGEOSPACE公司生产的DAS-1。地震检波器采用固有频率4.5Hz的纵向波动态受振器,2m间距设置24个。在这展开的一端,利用榔头对地面施加振动力,激发表面波。沿着测线方向使地震检波器展开前进4m,再进行测量。起振点间隔是4m。旧河道域确认调查300m测线的测量大约需要半天完成、地基改良区间确认调查150m测线的测量大约需要两个小时就完成了。表1显示了表面波探测的调查和分析效率。

表面波探测调查  分析效率

测线

测线长

测量时间

测量人数

分析时间

旧河道域确认调查

286m

4m间隔起振

0.5

4

1

地基改良区间确认调查

146m

4m间隔起振

0.25

4

1



位相速度的计算方法是根据位相漂移采用了将该波形转换成频率-相对速度的方法(Park et al.,1999),林(2001)通过CMP分析计算模拟相同起振点记录。

位相速度逆分析中,从频率和位相速度计算表面波的波长,计算粗略的速度模型(初期模式)。初期模式要计算理论离散曲线,从观测波形计算与得到的离散曲线之差(余数),余数越小,采用最小平方法修正模式,最后求出速度模式。计算每次模拟相同起振记录的1次元S波速度模型,在测线上排列显示,作为二维S波速度模型来表现。

 

3. 旧河道域确认调查应用例

测线在治水地形分类图上选定旧河道显示处。
 

1CMP距离-114m中模拟相同起振点记录和频率领域的相对速度分布。图1下图的黑圆点是读取的表面波位相速度。图2是计算的所有位相速度。CMP距离在-126m-10m间位相速度形状产生变化,暗示着速度模型横向变化

(图
2c)(d)(e))。CMP距离在-6m46m间,频率10Hz以上的位相速度与其他点70-80m/s相比极端晚(图2f
)),据推断该领域分布着低速度层。
 

3是表面波探测结果及地质纵向截面图。地质纵向截面图是通过声波检测(利用小型地震仪原理的小型动态锥形侵入试验)及简单采样(用振动锤打进小口径采样机选取)的地址调查结果为基础制成的。

下面总结了旧河道域确认调查结果。
 

1)距离-200m~-110m区间

标高12m左右S波速度朝深度方向产生急剧变化。该速度界面几乎是水平的(图3中灰色和黑色区域部分)。该速度层界面以下部分的S波速度大于160m/s上部的S波速度在

80m/s~110m/s之间产生大的变化就不能看见。如果通过声波检测及采样结果,是松散砂质土层分布区间。
 

2)距离-110m~-20m区间

S波速朝深度方向急剧变化的深度,在距离0m左右处渐渐加深,在距离-20m左右处达到标准高度9m附近。在该速度界面以下部分的S波速在160m/s以上几乎不变,而速度界面以上部分的S波速,在距离-70m-40m左右处,达到标准高度13m附近稍微偏大。

此区间与松软的冲击粘土比较厚的堆积区间基本一致。

3)距离-20m~+50m
























 







        S波速朝深度方向急剧变化的深度,在上流侧若干浅的倾向就产生(从标高从9m10m)。其下部分S波速度与其他区间相同,上部分速度会比较小,大约是80m/s,与其他区间相比有较大差异。该区间与冲击腐质土壤和冲击有机质粘土堆积区间的厚度几乎一致。

 

 

 

 

 

 

 

 


 

 

 

 











 

4.地基改良区间确认调查应用例

为了讨论能否通过非破坏充分理解地基改良等工程措施范围,该探测根据过去的挤密砂桩地基改良在施工处实施。地基改良以基础地基薄层状分布的松软砂层为对象,实施防止液状化对策。
 

4显示了CMP距离63m中模拟相同起振点记录和频率领域的相对速度分布。查看该图,如果频率越高,位相速度就越快,异常分散的倾向就越显著。图5,在CMP距离59m附近,从所有位相速度中,能确认位相速度形状的广泛变化(图5d)。
 

6所示为地面波探测结果及地质结构截面图。据探测结果证实,在堤体的最下部,侧面打桩施工法施工时修筑的侧面护衬和估计很紧密的部分,大约有1m的厚度,连续均匀地分布在距离50m左右的上游部位。









 

-4 CMP距离63m内拟似共同起振点记录(上图)和频率领域相对速度分布(下图)

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