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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(cái)團(tuán)法人國土技術(shù)研究中心）
1. 序言
以前已經(jīng)報(bào)道過（除鈴木外，2001），在表面波探測(cè)的填土地基及河川堤防中采用人工振源的表面波探測(cè)應(yīng)用實(shí)例。其結(jié)果顯示PS測(cè)井結(jié)果和標(biāo)準(zhǔn)侵入試驗(yàn)結(jié)果好的對(duì)應(yīng)，如果快速簡(jiǎn)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(cè)量分析簡(jiǎn)單的表面波探測(cè)就可以確認(rèn)。
該報(bào)告中，介紹一下河川堤防中非常具體的調(diào)查對(duì)象的調(diào)查結(jié)果。對(duì)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(cè)測(cè)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(dòng)態(tài)受振器，2m間距設(shè)置24個(gè)。在這展開的一端，利用榔頭對(duì)地面施加振動(dòng)力，激發(fā)表面波。沿著測(cè)線方向使地震檢波器展開前進(jìn)4m，再進(jìn)行測(cè)量。起振點(diǎn)間隔是4m。舊河道域確認(rèn)調(diào)查300m測(cè)線的測(cè)量大約需要半天完成、地基改良區(qū)間確認(rèn)調(diào)查150m測(cè)線的測(cè)量大約需要兩個(gè)小時(shí)就完成了。表1顯示了表面波探測(cè)的調(diào)查和分析效率。
表1 表面波探測(cè)調(diào)查 分析效率
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測(cè)線
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測(cè)線長
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測(cè)量時(shí)間
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測(cè)量人數(shù)
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分析時(shí)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(jì)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(duì)速度的方法（Park et al.,1999），林（2001）通過CMP分析計(jì)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(jì)算表面波的波長，計(jì)算粗略的速度模型（初期模式）。初期模式要計(jì)算理論離散曲線，從觀測(cè)波形計(jì)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(jì)算每次模擬相同起振記錄的1次元S波速度模型，在測(cè)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(cè)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(duì)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(jì)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(cè)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(cè)（利用小型地震儀原理的小型動(dòng)態(tài)錐形侵入試驗(yàn)）及簡(jiǎn)單采樣（用振動(dòng)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(cè)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(huì)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(cè)根據(jù)過去的擠密砂樁地基改良在施工處實(shí)施。地基改良以基礎(chǔ)地基薄層狀分布的松軟砂層為對(duì)象，實(shí)施防止液狀化對(duì)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(duì)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(cè)結(jié)果及地質(zhì)結(jié)構(gòu)截面圖。據(jù)探測(cè)結(jié)果證實(shí)，在堤體的最下部，側(cè)面打樁施工法施工時(shí)修筑的側(cè)面護(hù)襯和估計(jì)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(duì)速度分布（下圖）
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