技术方案
深圳市工勘岩土集团有限公司
二O—四年十二月
1、 前言 ......................................................................................................................... 1
2、 主要勘探目的 ......................................................................................................... 1
3、 执行规范 ................................................................................................................. 1
4、 方法原理 ................................................................................................................. 2
5、 测线布置 ................................................................................................................. 3
6、 瑞利波法现场测试方法 ........................................................................................ 5
7、 资料处理与解释 .................................................................................................... 6
8、 提交成果 ................................................................................................................. 8
9、 工期 .......................................................................... 8 10、投入人员及仪器设备
丄 、八
1、前言
受中国水电四局的委托， 我公司拟对深圳地铁 7号线福赤盾构区间 进行面波（瑞利波）法勘探。本区间自福田河南岸的福临站北端开始， 至滨河大道的赤尾站西端结束，里程桩号大致范围为：
左线 ZDK20+360.11&ZDK20+845.492 右线 YDK20+347.717-YDK20+844.001
线路下穿福田河、 福临小区、滨河大道等， 线路经过区地面环境复 杂多变，将会给面波勘探带来诸多不便和影响， 有的区段可能难以展开 勘探，即使是积极创造条件勉强开展慨叹的区段， 也需要投入更多的时 间、人力、物力等，并且在诸多不利因素背景下所解算的成果资料的可 信度会大打折扣。为了尽可能全面地完成地质任务，编制此方案。
2、主要勘探目的
通过面波（瑞利波）勘探，揭示盾构区间隧道穿越区岩土强度的 分布，提请盾构施工时提前采取相应措施。
3、执行规范
本次探测执行如下技术规范：
1） 《多道瞬态面波勘察技术规程》 （JGJ/T143—2004）； 2） 《物化探工程测量规范》 （DZ/T0153-95）；
3） 《城市工程地球物理探测规范》 （中华人民共和国行业标准 JJ7-2007）；
4） 《水利水电工程物探规程》 （中华人民共和国水利水电行业标准
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SL326-2005);
5)《工程测量规范》(GB/50026-2007)
4、方法原理
瑞利波是面波的一种。瑞利波法是利用瑞利波的运动学特征和动 力学特征来进行工程质量检测及工程地质勘察的地球物理方法。
在自由界面(如地面)上进行竖向激振时，均会在其表面附近产 生各种波长的瑞利波，其二维和三维波动及传播示意图见图 1和图2 瑞利波有三个与工程质量检测和地质勘察有关的主要特征：
(1) 、在分层介质中，瑞利波具有频散特性；
图1瑞利波的椭圆极化示意图(二维)
(2) 、瑞利波的波长不同，穿透深度也不同；
(3) 、瑞利波的传播速度与介质的物理力学性质密切相关。
2
各频率的瑞利波的能量主要集中在地表下一个波长的范围内， 而传播速度代表着半个波长（R 2 ）范围内介质震动的平均传播速度。 因此，一般认为瑞利波法的测试深度为半个波长。波长与速度及频率 三者有如下关系：
设瑞利波的传播速度为VR ,频率为fR ，则瑞利波的波长■ R为:
_ VR
R
一
f R
当速度不变时，频率越低，测试深度就越大。
瑞利波波速与岩土物理力学参数密切相关，波速高介质的刚度 大，同时不同波长的瑞利波，反映不同深度范围内的波速变化。所以 测试出地面以下不同深度处的瑞利波传播速度和波长，就可区分岩土 体的地球物理特征，从而划分不同岩土体的界限，识别空洞、、塌陷、 富含水区、孤石等。
5、测线布置
1）根据水电四局的意向和要求，本区间面波勘探的测线布置在 隧道中轴线两侧各2.5m处，左右线共布置4条测线，自左线左侧至 右线右侧的测线分别命名为 1#测线、 2#测线、 3#测线和 4#测线，理 论测线总长度1963m左右。
2）遇有障碍物无法实施现场勘探时，跨过。
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3） 沿隧道轴线方向作业空间不足时，安排横断面或斜交断面进 行面波勘探。测线间距按照沿隧道轴线方向 3m布置，测线长度以在 有限空间内尽可能揭示隧道全断面为限， 并满足面波勘探现场工作方 法和资料处理时扫描窗口宽度的需要。
4） 隧道出福临小区后，即进入滨河大道，并呈斜交状自道路南 测穿越至道路北侧，该段长度约 80m 左右，东延顺行滨河大道段约 120m左右，设想两种方案如下：
（ 1 ）向交通主管部门申请，将滨河大道自皇岗路至赤尾人行天 桥段全部封闭，实施时间为凌晨 0 时至 5 时，约需要两晚上。
采取本方案的缺点是：审批难度大，对交通影响大； 采取本方案的优点是：有安全保障，效率高，工作量相对小成本 低，可杜绝大量的振动干扰，解算成果的可靠程度高。
（2）跨道路段部分，按照平行于滨河大道行车线方向布置斜交 隧道的测线， 选择凌晨 0 点至 6 点时段， 逐步围挡逐步推进施工的方 式穿越滨河大道， 此段施工约需 3 晚上，后续东延顺行滨河大道段分 为施工围挡内和外，约各需 1 个晚上。围挡外（左线）测线仍按局部 围挡逐步推进的方式施工。
采取本方案的缺点是：是安全保障难度大，效率低，工作量大，
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成本高，振动干扰大，解算成果可靠程度低。
采取本方案的优点是：无需专门审批道路封闭，对交通影响小； 5）测线的测放
测线的测放由施工单位完成，现场面波勘探施工时，根据施测并 标记在实地的标志点，参照地形地物，根据测线定稿图，用皮尺丈量 和确定。
具体测线布置图，以最终可实施及实施结果为准。
6、瑞利波法现场测试方法
（1）排列布置标准
测线定位准确，按现场试验所确定排列形式布置，以每排列6通 道，前后排列搭接3通道，采用追逐法施工。测线误差小于 0.5m， 排列位置误差小于0.2m，拾震点前后误差小于5cm，左右误差小于 10cm拾震器要求埋置准、稳、直、紧，在硬化地面区配置检波器靴。 激震点位于拾震点连线的延长线上，其前后误差小于
ioocm左右误
差小于50cm激震时避开周围有影响的振动干扰，保持充足而均匀 的激振能量（单一排列布设示意图3），激震能量不小于660J。
排列长度6~15m
拾震段长度5~11m
偏移距1~5m
激震点
波点距1~2m 1~2m 检波点距
检波点6~12个
多路信号电缆 SWS- 5
计算分析 系统
仪器主机
图3瑞利波排列布置示意图
5
(2)仪器设备及测试方法
本次测试采用我公司 SWS-5型多功能数字图像工程物探与检测 仪，现场测试的工作原理如图4所示。
图4瑞利波法工作原理图
瑞利面波法在现场测试中采用单一电缆，每个排列6道检波器, 道间距2m激震点偏移距15~25m追逐法逐个排列向前移动采集数 据，形成连续测试断面。
瑞利面波仪器及数据采集参数暂设定如表 1所示。
表1仪器及数据米集参数表
仪器型号 SWS-S数 工作道数 6 道间距 2m 偏移距 15~ 25m 采样间隔 0.2ms 采样点 4098 通频带设置 全〜低通、 50Hz陷波 字图像仪
7、资料处理与解释
瑞利波测试采集到的原始资料是瑞利波沿地面传播的振动波形， 对这种资料进行计算处理和解释后，才能得到所需的成果。瑞利波资
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料的主要处理解释内容为:
（1）、原始记录（见图 5）预处理，在预处理阶段对每一排列 采集到的原始记录进行时域和频域的分析， 对直达波，反射波等规则 波动和不规则波动采取限制措施，以最大限度地突出瑞利波，减小其 它波动的影响，达到去粗取细、去伪存真，确保客观反映岩土物理状 态的原始记录进入下一道处理工序。
图5原始记录示意图
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U2 （t ）ui （t）dt
（2） 、对道间波形进行互相关- 。
（3） 、利用互相关函数求出两个测点间各频率波形的相位差 •「（f）
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（4） 、利用％二2二口 计算不同频率不同深度处的瑞利 波速。
（5） 、绘制瑞利波频散曲线（如图 6），生成瑞利波频散数据 库。
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图6频散曲线示意图
（6） 、对频散曲线由浅部到深层进行跟踪扫描和解释，计算 出各测点自地表向下的岩土波速分布及异常位置，建立深度一波速 异常数据库。
（7） 、利用专业软件形成成果图件。
8、 提交成果
所提交的成果资料包括： 1） 瑞利波探测报告； 2） 瑞利波探测解释剖面图； 3） 测线布置图。
9、 工期
福田河南岸范围内现场工作：1天。
福田河北岸至滨河大道以南范围内现场工作：
1天。
滨河大道范围内视方案选择，现场工作： 2天〜5天。 室内工作 10 天。 总有效工期14〜17天。
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10、投入人员及仪器设备
物探高级工程师 1 名； 工程师 3 名； 技术工人 5〜 7 名；
SWS-5型多功能数字图像工程物探与检测仪 1台套； 专业数据处理软件 1 套，配套高速运算计算机 1 台套
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