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瑞雷面波勘探及软件应用-毕业论文.doc
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瑞雷面波勘探及软件应用-毕业论文.doc
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东华理工学院毕业论文 摘要
瑞雷面波勘探及软件应用
摘要
本文主要介绍 SWS 型多波列数字图象工程勘察与工程检测仪和其配套的 SWS 瞬
态面波数据处理软件的使用方法,通过对其工作原理和瑞雷面波理论的介绍,说明多
道面波采集系统在发展瞬态面波法方面的关键作用。并且通过一个实例具体说明如何
使用该仪器进行野外数据的采集及数据处理软件的使用。
关键词
SWS 瞬态面波数据处理软件;多道面波采集系统;瞬态面波法
Abstract
This text introduce SWS type many wave arrange digital vision project reconnoitre
wave operation method ,data processing of software the related to project detector and its
SWS transient state mainly,Pass to its operation principle and theoretical introduction of
auspicious Ray a wave , Prove many dishes of surface wave gather system wave key
effect ,law of developing transient state 。 And concrete to prove how about to use this
software to go on datum gathering ,graph processing and analysing through one instance。
Keywords
Wave data processing software SWS; Many dishes of surface wave gather the
system; Wave law the transient state
东华理工学院毕业论文 目录
目录
前言....................................................................1
1.工作目的及原理.......................................................2
1.1 工作目的 ..........................................................2
1.2 瞬态瑞雷面波法的原理 ..............................................2
2. 野外工作方法.........................................................4
2.1 仪器介绍 ..........................................................4
2.2 数据采集 ..........................................................4
2.3 注意事项 ..........................................................6
3 瞬态面波数据处理软件 ..................................................8
3.1 软件简述............................................................8
3.1.1 数据处理概要 ................................................8
3.1.2 SWS 软件依据的原理...........................................8
3.2 处理过程 ..........................................................8
3.2.1 文件处理流程页面 ............................................8
3.2.2 X-T 域处理页面.............................................10
3.2.3 F-K 域处理页面 ............................................10
3.2.4 Z-V 域处理页面 ............................................11
3.2.5 辅助页面(清理 X-T 文件,对比 SWS 文件,共用图形工具) .........13
4 应用实例.............................................................15
致谢...................................................................19
参考文献...............................................................20
附图...................................................................21
东华理工学院毕业论文 前言
1
前言
瑞雷面波是沿地表传播的一种弹性波。早在 1887 年,英国数学物理学家瑞雷
(Rayleigh) 在求解自由表面半空间中的平面弹性波场时,就预言了一种振幅沿纵向
呈指数衰减的面波的存在,后来人们从天然地震记录中证实了这种面波,并称其为瑞
雷波或瑞雷面波。之后大量的学者对瑞雷面波在各种介质中的传播理论进行了广泛的
研究。20 世纪 50 年代初,Haskell 用矩阵方法对层状介质中瑞雷面波频散曲线的计
算,奠定了利用天然地震面波信号研究地球内部结构、利用人工地震面波信号进行工
程勘探和工程质量无损检测的基础。目前瑞雷波勘探法在工程中已经得到了十分广泛
的应用。近十年来,地球物理勘探领域的一些专家学者们在瑞雷面波勘探的方法技术
及处理解释方面作了大量有益的工作,取得了许多具有实用价值的成果。由于瑞雷波
勘探法具有很多其他弹性波勘探法所不具备的优点,这使得人们对瑞雷波勘探技术研
究的兴趣大增。最近几年,国内外参与瑞雷面波勘探技术研究的人已越来越多。可以
预料瑞雷面波勘探将会成为本世纪浅层或超浅层地球物理勘探和工程施工质量检测
的主要手段之一。但就目前的情况来看,应用瑞雷面波进行工程地质勘察和工程检测
在技术上还不够完善,人们对瑞雷面波的很多问题的认识还不是很清楚,在瑞雷面波
的提纯、高模式瑞雷面波的激发和利用、瑞雷面波的反射特性等方面的研究工作还十
分欠缺。因此,分析总结瑞雷波勘探技术的历史和现状,探讨其未来的研究方向很有
必要。本文通过对瑞雷面波勘探技术的历史回顾和现状分析,就上述问题进行讨论。
东华理工学院毕业论文 工作目的及原理
2
1.工作目的及原理
1.1 工作目的
面波勘探技术,一方面能准确反映和区分地下不同岩层的界面,指出其精确厚度
和各层的波速,探测深度能够满足水利水电工程、工民建工程、市政工程等的需要,
另一方面,所测波速能够直接反映岩土的物理力学性质,即通过测试的波速计算场地
的类型类别、卓越周期以及各层的标准贯人、承载力等。因此,该方法不仅大大节省
投资,而且明显地简化了现场工作程序,缩短勘察周期,提高了工作质量和效率。
1.2 瞬态瑞雷面波法的原理
当锤击地面,产生一个包含所需频率范围的瞬态激励时,安置在波的前进方向上,
离震源一定距离的两个相距 f
1
(t)﹑f
2
(t),根据付式变换,其频谱为:
F
1
(
�
)=
�
��
��
f
1
(t)e
ti
�
�
dt (1-1)
F
2
(
�
)=
�
��
��
f
2
(t) e
ti
�
�
dt (1-2)
且(1)(2)之间又下列关系:
F
2
(
�
)=F
1
(
�
)e
-i
X�
�
/VR(
�
)
(1-3)
V
R
(
�
)是圆频率为
�
的瑞雷面波的相速度。
令:
�
=
�
�
�
X/V
R
(
�
) (1-4)
则: V
R
(
�
)=2
f
�
�
�
/X�
(1-5)
根据(4)式,(3)可写成:
F
2
(
�
)=F
1
(
�
)e
�
i�
(1-6)
其中:
�
是 F
2
(
�
)和 F
1
(
�
)之间的相位差。
根据(5)式只要知道两接收器间的距离
X�
和每一频率的相位差
�
,就可以求出每
一频率的相速度 V
R
(
�
).对于同一测点,根据一系列不同频率 f
i
对应的 V
Ri
值,就可
以得出一条 V
R-f
曲线,即所谓的频散曲线。
瑞雷面波频率的 f、速度 V
R
、相应的波长
�
R
之间有:
�
R
=V
R
/f (1-7)
根据弹性波理论,瑞雷面波的振幅随深度呈指数急剧衰减,能量主要集中在介质
的自由表面附近,其深度差不多在一个波长深度范围内。由半波长理论可知,所测量
的瑞雷面波平均速度 V
R
可以认为是 1/2 波长深度处介质的平均弹性性质,即勘探深
东华理工学院毕业论文 工作目的及原理
3
度 H 有:
H=
�
R
/2= V
R
/2f (1-8)
根据(8)式,可把 V
R-f
曲线转换为 V
R
-H 曲线,该曲线的变化规律反映了该点介质
随深度的变化规律,拐点、突变点等特征点反映了地层地质的力学特征。
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