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WZG-24A工程地震仪瑞雷波检测数据处理
日期：2025-04-29 01:34
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摘要：
1 仪器设备及参数的选择
采用WZG-24A工程地震仪
该仪器的主要技术指标如下：
通道数：24/48/96道
采样点数：1024样点、2048样点、4096样点、8192样点、16384样点
地脉动测量1M样点若干档
采样率：10μs、25μs、50μs、100μs、200μs、500μs、1ms、2ms、5ms、10ms、20ms
地脉动测量为1ms～200ms多档可选
A/D 转 换 器：24位
信号迭加增强：32位
动态范围：144dB
通频带：0.1Hz～4000Hz
噪音：全频状态下为1μV
幅度一致性：±0.2%
相位一致性：±0.01ms
失真度：± 0.05%
延时：0～9999ms
输入阻抗：20K
道间串音压制：≥90dB
低截滤波器陡度：软件滤波
高切滤波器陡度：优于72dB/倍频程
50Hz陷波器：40dB
主机（工业控制级微机）：
P(M) 600MHz(相当于英特尔 赛扬1.8GHz)
内存：不小于256MB
硬盘：不小于40GB
显示屏：800×600点阵VGA液晶显示屏（TFT真彩）
输入设备：触摸屏输入、精致小键盘、光电鼠标
接口：双串一并、双USB口、鼠标口、键盘口等标准口
移动存储：1GB电子U盘
数据格式：SEG-2
处理软件（选配）：
浅反处理软件包
瑞利面波处理软件包
地脉动采集处理软件
高密度高分辨剖面测量处理软件
工作温度：-10℃～＋50℃ 90％RH
储存温度：-20℃～＋60℃
电源：DC12V 4A（24道）
DC12V 5.5A（48道）
DC12V 8A（96道）
重量：12Kg（WZG-24A）
15Kg（WZG-48A）
27Kg（WZG-96A）
体积：400mm×310mm×180mm（WZG-24A、48A）
624mm×490mm×302mm（WZG-96A）
通过现场测试选用仪器的采集参数：本次采集选用12道检波器、每道采样数1024点（32bit）、采样间隔0.2ms、检波器等道间距排列且道间距为0.2m、0.6m、1m、偏移距0.3m、0.5m、2m，采用大锤外触发。
采样点数：1024样点、2048样点、4096样点、8192样点、16384样点
地脉动测量1M样点若干档
采样率：10μs、25μs、50μs、100μs、200μs、500μs、1ms、2ms、5ms、10ms、20ms
地脉动测量为1ms～200ms多档可选
A/D 转 换 器：24位
信号迭加增强：32位
动态范围：144dB
通频带：0.1Hz～4000Hz
噪音：全频状态下为1μV
幅度一致性：±0.2%
相位一致性：±0.01ms
失真度：± 0.05%
延时：0～9999ms
输入阻抗：20K
道间串音压制：≥90dB
低截滤波器陡度：软件滤波
高切滤波器陡度：优于72dB/倍频程
50Hz陷波器：40dB
主机（工业控制级微机）：
P(M) 600MHz(相当于英特尔 赛扬1.8GHz)
内存：不小于256MB
硬盘：不小于40GB
显示屏：800×600点阵VGA液晶显示屏（TFT真彩）
输入设备：触摸屏输入、精致小键盘、光电鼠标
接口：双串一并、双USB口、鼠标口、键盘口等标准口
移动存储：1GB电子U盘
数据格式：SEG-2
处理软件（选配）：
浅反处理软件包
瑞利面波处理软件包
地脉动采集处理软件
高密度高分辨剖面测量处理软件
工作温度：-10℃～＋50℃ 90％RH
储存温度：-20℃～＋60℃
电源：DC12V 4A（24道）
DC12V 5.5A（48道）
DC12V 8A（96道）
重量：12Kg（WZG-24A）
15Kg（WZG-48A）
27Kg（WZG-96A）
体积：400mm×310mm×180mm（WZG-24A、48A）
624mm×490mm×302mm（WZG-96A）
通过现场测试选用仪器的采集参数：本次采集选用12道检波器、每道采样数1024点（32bit）、采样间隔0.2ms、检波器等道间距排列且道间距为0.2m、0.6m、1m、偏移距0.3m、0.5m、2m，采用大锤外触发。
2 WZG-24A工程地震仪瑞雷波的数据处理流程
多道瞬态面波勘察数据处理是面波资料内业整理分析的重要基础环节工作之一，处理过程从输入现场采集的多道瞬态面波记录入手，设置X——T窗口，通过F——K算法，提取面波的频散数据，对于整体速度递增类型的频散曲线，可以由频散数据进一步反演出地层的剪切波速度(Vs)的分层断面，达到地质勘察的目的。（数据处理流程图如图4.6所示）
图1面波记录处理流程图
图1面波记录处理流程图
对于瑞雷波检测结果可以依据《建筑抗震设计规范》（GB50011） 中关于不同软硬程度土场与剪切波波速范围之间的对应关系，来判定检测点的软硬程度和土的密实度。
图2瑞雷波测试厚度分层及波速反演图 
图3瑞雷波测试厚度分层及波速反演图 
表1 场地土的类型划分和剪切波速范围
| 场地土类型 | 上层剪切波速m/s | 场地土类型 | 上层剪切波m/s |
| 坚硬场地土 | Vs>500 | 中软场地土 | 250≥Vs>140 |
| 中硬场地土 | 500≥Vs>250 | 软弱场地土 | Vs≤140 |
3 瑞雷波检测结果及分析
由于瑞雷波检测手段较难反映路面表层状况的特殊性，检测过程中为尽量得到表层数据对测点进行两次检测：一是检波器采用0.2m小道间距，偏移距0.3或0.5m，获得路面0.6~3m范围内不同深度的剪切波波速；二是检波器采用0.6m或1m大道间距，偏移距2m或3m，获得路面1~5m范围内不同深度的剪切波波速以及路基的软硬程度。
对津滨高速公路K4+180（天津—塘沽方向右侧行车道）、K10+164（天津—塘沽方向右侧行车道）、K4+180（塘沽—天津方向右侧行车道）、K2+500（塘沽—天津方向右侧行车道）四个测点进行了瑞雷波外业数据采集，按照图1所示SWS-2型瑞雷波内业数据处理流程，检测结果及分析如下。
3.1 K4+180（天津—塘沽方向右侧行车道）
3.1.1浅层数据
该测点选用12道检波器采集、检波器道间距为0.2m，偏移距0.5m。
图2瑞雷波测试厚度分层及波速反演图
表2 瑞雷波检测结果
| 编号 | 分层厚度（m） | 总厚度（m） | 剪切波波速（m/s） | 备注 |
| 1 | 0.59 | 0.59 | 395.4 | 该层无法分层 |
| 2 | 0.23 | 0.82 | 372.6 | 强度高 |
| 3 | 0.28 | 1.10 | 301.1 | 强度较高 |
| 4 | 1.08 | 2.08 | 252.3 | 强度较低 |
| 5 | 0.54 | 2.62 | 269.8 | 强度较低 |
由图2和表2中数据可知，在路面0~0.59m范围内无数据，在路表0.82m处出现分层，波速较上一层有所减小；在0.82~1.1m为第三层，波速低于上一层，1.1~2.08m之间为第四层，波速低于上一层，在第三层、第四层即0.82~2.08m范围内波速迅速减小，表明该深度范围内路基较软，强度较低。
3.1.2深层数据
该测点选用12道检波器采集、检波器道间距为1m，偏移距3m。
图3瑞雷波测试厚度分层及波速反演图
表3 瑞雷波检测结果
| 编号 | 分层厚度（m） | 总厚度（m） | 剪切波波速（m/s） | 备注（各层相比） |
| 1 | 0.57 | 0.57 | 387.1 | 该层无法分层 |
| 2 | 0.23 | 0.80 | 376.9 | 强度高 |
| 3 | 0.28 | 1.08 | 364.9 | 强度高 |
| 4 | 0.92 | 2.0 | 269.8 | 强度较低 |
| 5 | 1.1 | 3.11 | 284.4 | 强度较低 |
| 6 | 0.42 | 3.52 | 301.9 | 强度较高 |
| 7 | 1.76 | 5.28 | 328.4 | 强度较高 |
由图3和表3中数据可知，在路面0~0.59m范围内无数据；在路表0.80m处出现分层，波速较上一层有所减小；在0.80~1.08m为第三层，波速低于上一层，1.08~2.0m之间为第四层，波速低于上一层，在第三层、第四层即0.80~2.0m范围内波速迅速减小，表明该深度范围内路基较软，强度较低。2.0~3.11m为第五层波速较上一层有所增加，第六层为3.11~3.52m波速继续增加；3.52~5.28m为第七层，波速增大，该深度范围内较硬。
3.1.3结论
综合该测点浅层和深层瑞雷波检测结果可以得出：该位置在深度0.8m附近出现分层（因0~0.59m无数据，不计其分层）且强度较高，在0.8~2m范围内剪切波波速迅速下降，路基承载力逐渐减小，其中在深度1~2m范围内波速接近于250m/s，路基强度接近于中软场地；在2~3.1m范围内波速略有增加，在3.1~5m范围内承载力逐渐提高。
3.2 K4+180（塘沽—天津方向右侧行车道）
该测点浅层数据发生消波，数据不可用。
深层数据测得时的参数为：检波器道间距为0.6m，偏移距1m。
图4 瑞雷波测试厚度分层及波速反演图
表4 瑞雷波检测结果
| 编号 | 分层厚度（m） | 总厚度（m） | 剪切波波速（m/s） | 备注 |
| 1 | 0.80 | 0.80 | 489.6 | 该层无法分层 |
| 2 | 0.26 | 1.06 | 419.7 | 强度高 |
| 3 | 0.98 | 2.04 | 299.8 | 强度较低 |
| 4 | 1.02 | 3.6 | 309.0 | 强度较高 |
| 5 | 2.32 | 5.92 | 311.1 | 强度较高 |
由图4和表4中数据可知，在路面0~0.80m范围内无数据；在0.80~1.06m为**层，波速低于上一层，1.06~2.04m之间为第三层，波速低于上一层，表明该深度范围内基较软，强度较低。2.04~3.6m为第四层波速较上一层有所增加，第五层为3.6~5.92m波速继续增加，该深度范围内路基强度较高。
3.2.3结论
由瑞雷波检测结果可以得出：该位置在深度0~1.06m范围内强度较高，在1.06m以下范围内剪切波波速迅速下降，路基承载力逐渐减小。
3.3 K10+500（天津—塘沽方向右侧行车道）
该测点数据离散性较大，处理后大致分层情况基本如下图。
图5 路基分层及剪切波波速图
路基大致在在0~3m范围内波速均匀增加，路基承载力强度相对较高，但在3m以下范围内波速发生突变，迅速减小，另外波速能量迅速减小，可能存在较软地层，应根据钻探资料判断其原因。
3.4 K2+500（塘沽—天津方向右侧行车道）
数据不可用，信号干扰严重，消波现象严重，无法进行数据处理。
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