1.寺廟“活地”簡介
在某寺廟殿廳的一側(cè)出現(xiàn)了地面每年不斷隆起的神奇現(xiàn)象（見圖 1），造成上面的地磚被掀起，當(dāng)?shù)厝罕姺Q之為“活地”，而殿廳內(nèi)的另一側(cè)則無明顯地面隆起，殿廳外的瀝青路面有兩處幅度較小的隆起。該寺廟建在較陡的山坡上，為科學(xué)解釋該現(xiàn)象，地質(zhì)學(xué)者進(jìn)行了一系列的調(diào)查，考慮到寺廟周邊地質(zhì)情況，初步推測該“活地”可能由膨脹土引起，但膨脹土產(chǎn)生膨脹的條件是遇到地下水等類型的流體。在進(jìn)一步詳細(xì)調(diào)查時，考慮到寺廟無法開挖、鉆孔的特殊情況，加用了非破損的瞬態(tài)表面波物探方法進(jìn)行探測。
圖 1 某寺廟“活地”，隆起范圍 2.3m×1.8m 圖 2 寺廟殿廳尺寸及測線位置
2.采用瞬態(tài)表面波勘探方法面臨的問題
寺廟殿廳比較狹小，尺寸僅為 10m×6m（見圖 2），在如此狹小的區(qū)域內(nèi)，地下的地質(zhì)情況存在差異。從寺廟邊上水井的水位看，該區(qū)域的地下水位約在 3m左右。為調(diào)查清楚“活地”下面地基的地質(zhì)及流體情況，面波勘探需要獲得地下 4～5m介質(zhì)的高分辨率的較為精確的縱向二維剖面圖。對于傳統(tǒng)多道瞬態(tài)面波勘察技術(shù)（MASW），Park et al.（1999a）指出，為了在低頻區(qū)更精確的確定相位速度，需要盡可能的使用長的檢波器排列[1]，對于該場地，若采用 24 道檢波器進(jìn)行布置，最大僅可布置 23×0.4m（道間距）的固定排列。但是長的檢波器排列會降低勘探的橫向分辨率，這是因?yàn)閭鹘y(tǒng)的多道瞬態(tài)面波技術(shù)獲得的是整個排列長度的平均速度模型。而且，受場地范圍限制，無法移動排列，僅可獲得一維的剪切波速結(jié)構(gòu)。若減小道間距，又會影響探測的有效深度。另外，數(shù)值模擬表明在橫向非均勻介質(zhì)中存在面波頻散曲線存在分叉現(xiàn)象[2]，這會造成剪切波速結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確程度可能無法滿足項(xiàng)目的要求，無法了解地層的橫向差異。
3.多源激發(fā)、加入 CMP 分析的高分辨率表面波方法
為解決上面提及的一些問題，在項(xiàng)目實(shí)際勘察中采用了日本OYO公司的高分辨率表面波探測方法，地震儀使用McSEIS-SXW 24通道淺層地震儀，解釋軟件為SeisImager/SW表面波反演軟件。該方法采用多點(diǎn)震源激發(fā)，并加入CMP分析，數(shù)值模型和現(xiàn)場觀測的波形數(shù)據(jù)分析表明該方法相比傳統(tǒng)多道瞬態(tài)面波方法，可以大大提高地下S波速度結(jié)構(gòu)的精度和橫向分辨率[2]。在勘察中，為了解“活地”區(qū)域與周圍地下介質(zhì)的差異，在“活地”及其兩側(cè)分別布置了 3 條測線，見圖 2，其中測線 3 位于寺廟殿外、靠山坡的位置。觀測系統(tǒng)如圖 3 所示。
該方法中CMP相關(guān)校正分析的數(shù)據(jù)采集方式類似于二維地震反射勘探。數(shù)據(jù)處理看上去有點(diǎn)類似于二維地震反射勘探數(shù)據(jù)的CDP共深度點(diǎn)分析，但是不同的是，初始波形的相關(guān)校正在CMP分析之前就計算了。
CMP相關(guān)校正分析的數(shù)據(jù)處理包含以下幾個步驟：第一步，對每炮數(shù)據(jù)的每一對的道數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)校正計算。第二步，將具有共中心點(diǎn)的相關(guān)道抽取出來放在一起，那些相同間距的道數(shù)據(jù)在時間域疊加。合成的相關(guān)校正道集類似于炮集，被看作是CMP相關(guān)校正道集。第三步，對CMP相關(guān)校正道集進(jìn)行多道分析，計算表面波的相位速度。最后，通過非線性最小平方反演建立二維的S波速度剖面[2]。
測線 1 現(xiàn)場圖片 測試1和測試2 測線 3 現(xiàn)場圖片 測線 3
圖 3 OYO 高分辨率表面波方法現(xiàn)場圖片及觀測系統(tǒng)
綠色圓點(diǎn)為震源位置，黃色圓點(diǎn)為檢波器位置
最后經(jīng)軟件分析獲得的 3 條測線的地下地層 S 波波速二維縱向剖面圖見圖 4。
測線 1 殿廳隆起區(qū)
測線 2 殿廳非隆起區(qū)
測線 3 殿廳外瀝青地面區(qū)
圖 4 OYO 高分辨率表面波獲取的二維 S 波波速剖面圖
4.結(jié)論
（1）“活地”下 4m 左右深度的地層，S 波波速非常低，而其他兩測線同深度地層的 S 波波速較高。結(jié)合當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)情況判斷，可能是風(fēng)化巖石裂縫中的地下水流體，造成了覆蓋在其上的膨脹土不斷產(chǎn)生膨脹，引起了殿廳內(nèi)地面的隆起。
（2）OYO 高分辨率表面波探測結(jié)果與實(shí)際地面隆起情況相吻合，該方法可有效提高探測的橫向分辨率和準(zhǔn)確性；而且在狹小的受限場地，也可獲得地下介質(zhì)的 S 波速度縱向二維剖面。
參考文獻(xiàn)：
[1] Park, C.B., et.al., Multimodal analysis of high frequency surface waves, Proceedings of the symposium on the application of geophysics to engineering and environmental problems, 1999, 99, 115-121.
[2] Koichi Hayashi, et.al., CMP cross-correlation analysis of multi-channel surface-wave data, Exploration Geophysics, 2004, 35,07-13
