略谈瑞利波法在工程抗震中的作用

摘要：在工程抗震工作中，对各个层土的剪切波速度资料的掌握是很重要的，通过实际性能运用以及对岩土力学特性指标的测定所进行的地震危险性分析和规划，表明瑞利波法便于操作，简单易行。

关键词：瑞利波法；岩土力学性能；剪切波速度；抗震；

中图分类号：TU352.1+1 文献标识码：A 文章编号：

引言

工程抗震把动力机械与地震对建筑物的影响称之为动力作用，在设计之前往往需要测定天然地基的动刚度系数以及阻尼比，采用强迫振动等方法进行测试。周期性作用有时候会引起建筑物及构件共振从而出现许多不利的情况，也许基土强度会降低，对人类的生产力和安全劳动产生干扰。而将歇性冲击作用会对建筑物造成极大的毁灭性破坏，其引起的剧烈冲击则会毁坏正常运转的机器。而关键在于阻尼比和动刚系数的准确测定，瑞利波法则更有力于解决此类问题。

瑞利波法无需钻探，其在地表进行，用于测定岩土的瑞利波速度可建立岩土物理力学性质指标获得所需参数，测定已知钻孔岩土的瑞利波速度计算剪切波速度，在城市的防灾抗震工作中实用并且节省时间与精力。人们常用的相位谱法将两通道间的相位差限制在-π～π范围之间,严格控制着拾振器之间的间距。提取的瑞利波频散曲线,不仅避免了对相位差的限制还具备有高度的准确与精密，奠定坚实的基础，为土层剪切波速结构的计算提高了效率。在不需要钻孔的情况下瑞利波法已广泛应用于地震工程及岩土工程测试中。结合瑞利波测试土层剪切波速结构的理论，测试，数据处理方法，在 Gabor变换提取频散曲线及反演土层剪切波速结构的处理方法上;编制了相应的计算软件与单孔法的结果实行比较,瑞利波法测得的结果能够满足工程实测的要求，剪切波速与单孔法测出误差较小，有效得出频散曲线与土层剪切波速之间的关系。

岩土工程勘察是地基设计的基础,岩土参数合理提供关系到基础设计安全性、经济性和可行性。岩土工程勘察过程中常存在一些间题,这些问题有些是技术人员对规范理解不透、执行不当,有些是规范本身存在不足。瑞利波法勘探大致依据瑞雷利波传播的频散特性，利用波速随频率的变化关系和人工震源激发产生多种频率成分的瑞利面波，从而最终确定出地表岩土的瑞雷波速度与场地间的关系，解决了地基岩土的地震工程和浅层工程地质问题，例如：地下空洞及掩埋物的探测，地基加固处理效果评价 ，岩土的物理力学参数原位测试，地层划分等：而在于其他方面则可以用于滑坡调查，基岩的完整性评价和桩基入土深度探测堤坝危险性预测等。其特别之处在于它不受地层速度差异影响，但是折射波法和反射波法对于波阻抗差异较小的地质体界面反映较弱因此不易分辨，尤其是折射波法要求下伏层速度大于上覆层速度，否则为其勘探中的盲层，瑞雷波法则不存在这类问题。利用其频散特征和传播速度与岩土物理力学性质的相关性可以解决诸多的工程地质问题,与其他地震波法相比具有浅层分辨率高和不受各地展速度关系的影响的优点，广泛应用于工程地质勘察、地基加固处理效果评价、岩土的物理力学参数原位测试和公路质量无损探测等领域，从理论上探讨了瑞利波勘探中波长与深度的内在依托关系 ,计算了不同泊松比时瑞利波质点运动椭圆轨迹的椭圆率随单位波长深度的关系曲线 ;通过大量的正演模型计算 ,探索了瑞利波波长与对应探测深度之间的转换关系问题。

随着城市人口的增加和工业化、城镇化水平的提高,导致非农建设用地需求增大,人地矛盾日益突出,盲目增加建设用地需求量,会增大城市的危险性系数。采用地理信息系统技术,在分析北京市地震烈度对土地影响的基础上,对土地利用的数量结构和空间结构进行了优化,以实现对土地资源的合理利用、安全规划和优化配置。复合地基检测手段中以传统的静载荷试验为主,瑞利波法是一种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物探方法,可以大范围检测地基加固效果,间接提供地基的承载力，在详细分析国内外对瑞利面波的理论研究和应用现状之后，模拟研究发现：当瑞利导波存在多个模式时，各模式的相速度频散曲线是永远不相交的，只是随着频率的增大，相邻两频散曲线可能相交的趋势更强烈，这完善了前人对此问题的认识，为瑞利波研究及在工程中的应用奠定了理论基础。于传统的地震层析成像法依赖于地震,故在地震分布较稀疏的地区很难得到高分辨率的层析成像结果。基于背景噪声的层析成像法是目前地震学层析成像领域的前沿方法。该方法可以通过对从台站记录的连续波形进行互相关计算,提取台站对间地下的结构信息。本文利用噪声层析成像法不依赖台站的优点,选择台站分稳态瑞利波法成功地应用到许多大、中、小型工程项目之中，解决了一些复杂的工程地质问题，在勘探深度、解释精度和空洞判断准确率方面都达到了较高水平。稳态法所具有的优势是其它类似物探方法包括目前的瞬态面波法很难比拟的。可以预见，随着稳态和瞬态方法、仪器的发展，两者互相促进，互为补充，必将进一步提高瑞利面波勘探的水平和解决各种复杂地质问题的能力。 更多还原布密集的中国大陆中东部作为研究区,对地壳上地幔结构展开高分辨率层析成像研究。

总结：传统的表面波谱分析方法(SASW)采用两道互相关方法处理频散曲线,这种方法难以获取多模式的频散曲线。本文采用频率-波数(f-k)分析方法对瑞利波多模式频散曲线进行了研究和分析,选取了实际中经常碰到的三种分层介质模型,利用数值模拟方法对瑞利波的激发和传播特性进行了深入的研究,详细分析了接收道数目、源检距等参数对频散曲线的影响。

胡钧,李昊.岩土工程瑞利波勘探新进展[J]. 上海地质. 1996(02)

袁文福,王喜臣.利用瑞利波法检测地基波速中的测点布置问题探讨[J]. 内陆地震. 2004(03)