微动HVSR法在岩溶区探测地下河管道和溶洞的有效性研究

微动HVSR(Horizontal-to-Vertical Spectral Ratio)法是一种简单有效的被动源地震勘探方法,当测点下方介质存在明显的速度变化时,HVSR曲线会呈现相应的异常形态。为探索该方法在岩溶区探测地下河管道和溶洞的有效性,选择桂林毛村地下河流域内的大岩前村作为研究区,并在此开展野外试验。研究区发育有一条地下河管道,通过精准的洞穴测量,获得了此地下河管道的平面位置和洞高等信息。在研究区的地下河管道上方地面布设3条物探测线,均进行微动HVSR法测量,并用探地雷达法测量作对比。结果表明,两种物探方法的异常位置与测线下方地下河管道的实际平面位置基本一致,证明微动HVSR法可作为一种有效的地下河管道和溶洞探测方法。

利用HVSR法探测渭河盆地浅部构造

利用渭河盆地眉县至扶风段地震测线的连续地震背景噪声数据,基于噪声水平和垂直向谱比(HVSR)法,得到各台站HVSR曲线;再通过频率与深度的转换关系,获得测线下方近地表第四系沉积层结构埋深。结果显示,盆地第四系沉积层厚度呈U型分布,由盆地两侧向中间腹部逐渐变厚,两侧厚度为100~400 m,中部厚度为400~600 m;沉积层深度剖面在距测线起点25 km和33 km处明显表现出沉积界面间断跳跃特征,该变化与岐山-马召断裂和扶风-乾县断裂在空间位置上有较好的一致性。

地震背景噪声HVSR法探测雄安地区场地响应和浅层沉积结构

雄安新区建设是国家战略和千年大计,探查与地震灾害密切相关的沉积结构和地震场地响应特征,可为雄安地区的城市抗震设防提供重要依据。但该地区相对缺少与场地条件相关的研究,一些浅部探察结果由于资料覆盖有限,精度不高。文中利用台间距为1km的短周期密集台阵,基于HVSR法处理台阵背景噪声,结果表明:区域内大部分地区场地的放大系数<5,场地放大作用不显著;场地共振频率和沉积层埋深具有明显的分区特征,西部场地共振频率主要为0.8~1.2Hz,沉积厚度较薄,范围为100~160m。中西部场地共振频率主要为0.5~0.8Hz,沉积层厚度较厚,范围为160~210m;三维沉积层模型与钻孔资料、浅层电阻率法的地质解释图基本吻合,沉积层的起伏特征与断裂带分布、地质构造单元均有较好的对应关系,结果表明容西断裂、容东断裂、牛西断裂、牛东断裂、徐水-大城断裂作为雄安地区次级地质构造单元边界,影响了近地表的沉积层结构。文中通过HVSR法得到了雄安地区的场地参数,如沉积层共振频率、场地放大系数,以及高精度的近地表三维沉积层模型。上述结果可为雄安地区今后的地震小区划和抗震设防提供重要参考。

微动HVSR谱比法在尾矿堆场储量估算勘察中的应用研究

微动HVSR(Horizontal to Vertical Spectral Ratio)谱比法是分辨第四系覆盖层、松散层、尾矿堆积物厚度较为有效的方法,且工作方便快捷,利于施工。柳州市融水县多个矿区急需查明矿区内尾矿堆场储量,为更加清楚地获得矿区内尾矿堆场储量情况,本文开展微动HVSR谱比法测量,结合矿区相关资料,划分了尾矿堆积物与基岩的分界线并分析其起伏情况,对尾矿堆积场厚度进行推断,并估算其储量。通过多个钻孔验证,钻孔揭露的尾矿堆积物厚度与物探异常推断的成果基本一致,取得了比较良好的物探勘查效果,为下一步尾矿库的处理及下一步工作提供了物探依据,该法可为划分尾矿库堆积物厚度工作提供参考。

基于HVSR谱比法研究场地反应非线性特征

针对汶川地震近断层的众多量大面广的Ⅱ类场地,选用理县木卡台作为研究对象,采用主震、余震和地脉动记录,基于傅里叶谱HVSR谱比和速度反应谱HVSR谱比结果,研究场地反应的非线性特征。结果表明:主震、余震、地脉动的速度反应谱HVSR谱比曲线平滑,峰值突出,清楚地给出了场地的卓越频率;场地地震反应随着PGA的变化出现明显的非线性反应,随着PGA的增大,小于100 gal余震、100~200 gal余震、200~300 gal余震以及主震的记录中场地卓越频率有向低频偏移的趋势。

基于微动HVSR法的基岩面探测研究--以深圳16号线共建管廊项目为例

盾构掘进穿越上软下硬地层属于高风险工程,在盾构施工前需根据基岩面特征优化掘进参数的设置,管控施工风险,保障经济效益.灰岩地区易受溶蚀作用影响,部分区域形成溶洞,部分区域发育溶沟溶槽,导致基岩面的深度变化大,对盾构施工造成重大影响,我们亟待寻找一种能快速准确识别岩溶区基岩面的解决方案.微动HVSR法是一种简单有效的被动源地震勘探方法,已被广泛应用于场地类型评价、地震放大效应评估等方面.本文以深圳16号线共建管廊项目为依托,将HVSR法用于快速地层分界面识别,通过对比分析不同的HVSR法界面深度估计经验公式,总结出一套快速准确识别基岩面的方法,经实际钻孔验证,达到了95%的识别准确率.微动HVSR法可以快速准确地识别基岩面,满足城市地下空间精细探测的需求,具有绿色环保、经济、施工便捷等优点,值得推广应用.

HVSR谱比法应用于强震数据时基本假定合理性讨论

采用日本KiK-net台网中9个台站的实测场地模型及多个地震的强震观测记录等数据,对HVSR方法应用于强震数据时“基岩处水平-竖向谱比为1”的假定进行了讨论,并探讨了利用不同系数计算场地水平传递函数TF H的差异,最后对表征不同TF H差异的系数进行了相关性分析。结果表明:强震观测数据揭示的基岩内水平-竖向谱比不一定为1,仅在某一频率范围内可以视为一个常数;表征用不同TF H差异的系数C取为1/√2αB/βB时,计算得到的水平向传递函数与实际观测得到的水平向经验传递函数一致性较好;HVSR B与1/√2αB/βB在所考虑的频率范围内存在一定的弱相关性。

HVSR谱比法在李仙江大桥主墩桩位地下岩溶勘察中的应用研究

李仙江大桥主墩桩位周围地区的初步钻探结果表明工区场地为岩溶强发育区,在桥梁工程的桩基作业中,岩溶会引发一系列的安全事故,并且增大桥梁施工的成本延长施工工期。微动探测是一种被动源勘探方法,具有场地适应能力强、工作效率高等优点。基于微动探测的HVSR谱比法的台站布设更为简单,具有更好的适应性。为更加清楚地获得李仙江大桥主墩桩位地下岩溶溶洞的分布发育情况,同时探索HVSR谱比法结合少量的钻孔资料在工程建设项目中对岩溶探测的有效性及其特征,在施工场地布设了5条微动测线共计72个微动数据采集点进行探测,仪器采样率设为200 Hz,采集时长1―3 h。对采集到的数据运用HVSR谱比法进行处理成像,本次HVSR单台处理基于Geopsy软件,频带选取0.2~100 Hz,时间窗口选为60 s,而后选取数据质量好的2 h进行单台处理。最终将单台数据处理获得的HVSR曲线通过构建频率和深度的关系,获得5条测线的垂直切片和三维成像结果。HVSR谱比法所得结果与初步的钻探结果较吻合,最后结合已有的钻孔资料进行分析讨论,圈定了五处岩溶溶洞发育区,并对其特征进行剖析。结果表明,HVSR谱比法结合少量的钻孔资料可以较好地探测工程建设场地地下的岩溶发育及空间分布情况。

运用广义反演法研究汶川地震场地效应

选取从96个汶川地震余震中由28个强震动台站获取的602组强震动记录,假设地表观测到的地震动由震源、路径和场地三项因素组成,运用广义反演法(GIT)分离这三项因素,获得这些台站的场地反应,并与采用HVSR法获得的结果进行比较。结果表明:两种方法获得的场地卓越频率具有较好的一致性,但是对于1.0～5.0Hz、5.0～10.0Hz和1.0～10.0Hz频段内的平均场地放大,HVSR法获得的结果要普遍小于广义反演法。进一步说明了HVSR方法可以合理精确地估计场地的卓越频率但却低估平均场地放大。最后统计这三个频段内的平均场地放大与台站上覆土层20m的平均剪切波速(V s20)间的函数关系,结果表明两者之间存在较强的相关性。

微动勘探技术在建筑岩土工程勘察中应用研究

建筑场地地球物理勘探条件非常复杂,各种不明机械振动、强电磁波干扰、建筑垃圾、场地狭小及高精度要求等因素均影响着各种地球物理方法的开展,从而使得地球物理勘探在建筑场地岩土勘察中一直未得到广泛应用。首次将微动勘探技术应用于建筑场地岩土勘察,结果表明,该方法在建筑场地类别判别、岩土地层分层、风化残留体探测等方面均有较好的应用效果。文章对微动勘探技术原理进行了简要介绍,对野外观测方式和室内资料处理进行了较详细的论述。首次将微动探测中与地层相关的属性(如:频散曲线、空间自相关系数、H/V谱比、振幅谱、能量谱占比)用于微动资料的综合地质解释,较好地提高了微动资料的地质解释精度和准确度。微动勘探技术应用于建筑场地岩土勘察具有经济、快捷、无损、抗干扰能力强、分辨率高、不需人工震源等优点,在建筑场地勘察中会发挥越来越重要的作用。

环境噪声测试在滑坡体场地快速勘探中的应用——以赵家山滑坡为例

滑坡体动力响应特征和场地信息是研究滑坡破坏机理与地层结构的关键因素.在震后山地地区,高陡的工程条件限制了常规地球物理方法的应用,环境噪声测试方法在波阻抗比差异较大场地有不错的适用性.本文在青川县赵家山滑坡场区内布置22个监测站采集环境噪声数据,采用HVSR谱比法及反演等方法,对该滑坡场地地震动力响应特征、覆盖层等效剪切波速与覆盖层厚度分析,监测表明研究区放大系数在1.44~2.66,覆盖层卓越频率为2.03~13.98 Hz;滑坡内覆盖层土体为中软-中硬碎石土层,其等效剪切波速反演揭示剪切波速介于350~760 m/s,其厚度为5.0~21.0 m;滑坡边界覆盖土层等效剪切波速介于200~580 m/s,其厚度为4.5~6.7 m;滑坡外围场地覆盖土层等效剪切波速介于250~560 m/s,其厚度为3.0~13.0 m,据反演滑坡体厚度结果揭示了赵家山滑坡主剖面特征.研究表明,环境噪声测试可快速获得场地效应与浅地表地层结构,赵家山滑坡滑源区覆盖土层厚度小于堆积区;滑坡外围覆盖层厚度小于堆积区,大于滑源区.滑坡场地的动力响应特征与覆盖层堆积厚度特征结合,可研究滑坡的破坏机理,为震后山区滑坡灾害场地快速勘探提供参考.