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應(yīng)用于河川堤防調(diào)查例
鈴木 晴彥 佐藤 信一（應(yīng)用地質(zhì)股份公司）、辻 孝廣（財團(tuán)法人國土技術(shù)研究中心）
1. 序言
以前已經(jīng)報道過（除鈴木外，2001），在表面波探測的填土地基及河川堤防中采用人工振源的表面波探測應(yīng)用實例。其結(jié)果顯示PS測井結(jié)果和標(biāo)準(zhǔn)侵入試驗結(jié)果好的對應(yīng)，如果快速簡單地把握廣大范圍S波速度模型的調(diào)查法是有力的方法，那么測量分析簡單的表面波探測就可以確認(rèn)。
該報告中，介紹一下河川堤防中非常具體的調(diào)查對象的調(diào)查結(jié)果。對象是舊河道域的把握及地基改良區(qū)間的確認(rèn)。
2. 表面波探測測量法及分析法
數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)采用OYOGEOSPACE公司生產(chǎn)的DAS-1。地震檢波器采用固有頻率4.5Hz的縱向波動態(tài)受振器，2m間距設(shè)置24個。在這展開的一端，利用榔頭對地面施加振動力，激發(fā)表面波。沿著測線方向使地震檢波器展開前進(jìn)4m，再進(jìn)行測量。起振點(diǎn)間隔是4m。舊河道域確認(rèn)調(diào)查300m測線的測量大約需要半天完成、地基改良區(qū)間確認(rèn)調(diào)查150m測線的測量大約需要兩個小時就完成了。表1顯示了表面波探測的調(diào)查和分析效率。
表1 表面波探測調(diào)查 分析效率
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測線
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測線長
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測量時間
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測量人數(shù)
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分析時間
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舊河道域確認(rèn)調(diào)查
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286m
4m間隔起振
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0.5天
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4人
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1天
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地基改良區(qū)間確認(rèn)調(diào)查
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146m
4m間隔起振
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0.25天
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4人
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1天
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位相速度的計算方法是根據(jù)位相漂移采用了將該波形轉(zhuǎn)換成頻率-相對速度的方法（Park et al.,1999），林（2001）通過CMP分析計算模擬相同起振點(diǎn)記錄。
位相速度逆分析中，從頻率和位相速度計算表面波的波長，計算粗略的速度模型（初期模式）。初期模式要計算理論離散曲線，從觀測波形計算與得到的離散曲線之差（余數(shù)），余數(shù)越小，采用最小平方法修正模式，最后求出速度模式。計算每次模擬相同起振記錄的1次元S波速度模型，在測線上排列顯示，作為二維S波速度模型來表現(xiàn)。
3. 舊河道域確認(rèn)調(diào)查應(yīng)用例
測線在治水地形分類圖上選定舊河道顯示處。
圖1是CMP距離-114m中模擬相同起振點(diǎn)記錄和頻率領(lǐng)域的相對速度分布。圖1下圖的黑圓點(diǎn)是讀取的表面波位相速度。圖2是計算的所有位相速度。CMP距離在-126m到-10m間位相速度形狀產(chǎn)生變化，暗示著速度模型橫向變化
（圖2（c）（d）（e））。CMP距離在-6m到46m間，頻率10Hz以上的位相速度與其他點(diǎn)70-80m/s相比極端晚（圖2（f）），據(jù)推斷該領(lǐng)域分布著低速度層。
圖3是表面波探測結(jié)果及地質(zhì)縱向截面圖。地質(zhì)縱向截面圖是通過聲波檢測（利用小型地震儀原理的小型動態(tài)錐形侵入試驗）及簡單采樣（用振動錘打進(jìn)小口徑采樣機(jī)選?。┑牡刂氛{(diào)查結(jié)果為基礎(chǔ)制成的。
下面總結(jié)了舊河道域確認(rèn)調(diào)查結(jié)果。
（1）距離-200m~-110m區(qū)間
標(biāo)高12m左右S波速度朝深度方向產(chǎn)生急劇變化。該速度界面幾乎是水平的（圖3中灰色和黑色區(qū)域部分）。該速度層界面以下部分的S波速度大于160m/s，上部的S波速度在
80m/s~110m/s之間產(chǎn)生大的變化就不能看見。如果通過聲波檢測及采樣結(jié)果，是松散砂質(zhì)土層分布區(qū)間。
（2）距離-110m~-20m區(qū)間
S波速朝深度方向急劇變化的深度，在距離0m左右處漸漸加深，在距離-20m左右處達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)高度9m附近。在該速度界面以下部分的S波速在160m/s以上幾乎不變，而速度界面以上部分的S波速，在距離-70m～-40m左右處，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)高度13m附近稍微偏大。
此區(qū)間與松軟的沖擊粘土比較厚的堆積區(qū)間基本一致。
（3）距離-20m~+50m
S波速朝深度方向急劇變化的深度，在上流側(cè)若干淺的傾向就產(chǎn)生（從標(biāo)高從9m到10m）。其下部分S波速度與其他區(qū)間相同，上部分速度會比較小，大約是80m/s，與其他區(qū)間相比有較大差異。該區(qū)間與沖擊腐質(zhì)土壤和沖擊有機(jī)質(zhì)粘土堆積區(qū)間的厚度幾乎一致。
4.地基改良區(qū)間確認(rèn)調(diào)查應(yīng)用例
 為了討論能否通過非破壞充分理解地基改良等工程措施范圍，該探測根據(jù)過去的擠密砂樁地基改良在施工處實施。地基改良以基礎(chǔ)地基薄層狀分布的松軟砂層為對象，實施防止液狀化對策。
圖4顯示了CMP距離63m中模擬相同起振點(diǎn)記錄和頻率領(lǐng)域的相對速度分布。查看該圖，如果頻率越高，位相速度就越快，異常分散的傾向就越顯著。圖5，在CMP距離59m附近，從所有位相速度中，能確認(rèn)位相速度形狀的廣泛變化（圖5（d）。
圖6所示為地面波探測結(jié)果及地質(zhì)結(jié)構(gòu)截面圖。據(jù)探測結(jié)果證實，在堤體的最下部，側(cè)面打樁施工法施工時修筑的側(cè)面護(hù)襯和估計很緊密的部分，大約有1m的厚度，連續(xù)均勻地分布在距離50m左右的上游部位。
圖-4 CMP距離63m內(nèi)擬似共同起振點(diǎn)記錄（上圖）和頻率領(lǐng)域相對速度分布（下圖）
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