微动探测技术在地质灾害勘察中的应用研究❋

周 鑫， 王文静， 李 杨， 孟庆生 ，2❋❋

(1. 中国海洋大学环境科学与工程学院，山东 青岛 266100； 2. 山东省海洋环境地质工程重点实验室，山东 青岛 266100)

地球表面时刻都在进行着微弱的振动，它区别于地震或其它有特定震源的振动，位移振幅一般为几微米，这种微弱振动在工程地震领域中被称为微动。微动信号中含有丰富的地层内部结构信息，因此在浅层工程地震勘探中备受关注。微动由体波和面波组成，其中70%以上的微动能量都来自于面波[1]。早在1887年，英国物理学家Rayleigh在其研究中预言了这种波[2]，后来的科研工作中也证实了面波的存在，并将其称为瑞利面波[3]。20世纪50年代初，研究者们又发现瑞利面波在层状介质中具有频散特性，即在均匀水平层状介质中，其速度会随着频率变化。在此基础上Haskell首次采用矩形台阵的方法[4]得到了层状介质中瑞利面波的频散曲线，他的研究成果成为利用瑞利面波探测地层结构的理论基础。Aki和Capon分别用空间自相关法(SPAC)[5]和频率-波数(F-K)法[6]，从微动信号中提取出了面波，进而求出面波的频散曲线。

剪切波只能在土骨架中传播，可以体现土的骨架性质。正是由于剪切波所具有的这种独特性质，使其成为反映场地土动力特性以及作为勘察地质灾害的一项重要指标。因此通过微动探测获得的面波频散曲线反演土层剪切波速成为了工程物探中的一种新方法—微动探测技术。早期微动探测技术主要用于地幔结构[7]、地基土类型划分等研究，近年来，随着城市化进程的发展，传统的工程物探法由于受到噪声源多以及破坏环境等方面的制约，不易在城市及邻近区域开展。……