瑞雷面波勘探及软件应用摘要本文主要介绍SWS型多波列数字图象工程勘察与工程检测仪和其配套的SWS瞬态面波数据处理软件的使用方法，通过对其工作原理和瑞雷面波理论的介绍，说明多道面波采集系统在发展瞬态面波法方面的关键作用。

并且通过一个实例具体说明如何使用该仪器进行野外数据的采集及数据处理软件的使用。

关键词SWS瞬态面波数据处理软件；多道面波采集系统；瞬态面波法AbstractThis text introduce SWS type many wave arrange digital vision project reconnoitre wave operation method ,data processing of software the related to project detector and its SWS transient state mainly，Pass to its operation principle and theoretical introduction of auspicious Ray a wave，Prove many dishes of surface wave gather system wave key effect ,law of developing transient state。

And concrete to prove how about to use this software to go on datum gathering ,graph processing and analysing through one instance。

KeywordsWave data processing software SWS; Many dishes of surface wave gather the system; Wave law the transient state目录前言 (1)1．工作目的及原理 (2)1.1工作目的 (2)1.2瞬态瑞雷面波法的原理 (2)2. 野外工作方法 (4)2.1仪器介绍 (4)2.2数据采集 (4)2.3注意事项 (6)3瞬态面波数据处理软件 (8)3.1 软件简述 (8)3．1．1 数据处理概要 (8)3．1．2 SWS软件依据的原理 (8)3.2处理过程 (8)3．2．1 文件处理流程页面 (8)3．2．2 X-T域处理页面 (10)3．2．3 F-K 域处理页面 (10)3．2．4 Z-V 域处理页面 (11)3.2.5 辅助页面（清理X-T文件，对比SWS文件，共用图形工具） (14)4 应用实例 (15)致谢 (19)参考文献 (20)附图 (21)前言瑞雷面波是沿地表传播的一种弹性波。

早在1887 年，英国数学物理学家瑞雷(Rayleigh) 在求解自由表面半空间中的平面弹性波场时，就预言了一种振幅沿纵向呈指数衰减的面波的存在，后来人们从天然地震记录中证实了这种面波，并称其为瑞雷波或瑞雷面波。

之后大量的学者对瑞雷面波在各种介质中的传播理论进行了广泛的研究。

20 世纪50年代初，Haskell 用矩阵方法对层状介质中瑞雷面波频散曲线的计算，奠定了利用天然地震面波信号研究地球内部结构、利用人工地震面波信号进行工程勘探和工程质量无损检测的基础。

目前瑞雷波勘探法在工程中已经得到了十分广泛的应用。

近十年来，地球物理勘探领域的一些专家学者们在瑞雷面波勘探的方法技术及处理解释方面作了大量有益的工作，取得了许多具有实用价值的成果。

由于瑞雷波勘探法具有很多其他弹性波勘探法所不具备的优点，这使得人们对瑞雷波勘探技术研究的兴趣大增。

最近几年，国内外参与瑞雷面波勘探技术研究的人已越来越多。

可以预料瑞雷面波勘探将会成为本世纪浅层或超浅层地球物理勘探和工程施工质量检测的主要手段之一。

但就目前的情况来看，应用瑞雷面波进行工程地质勘察和工程检测在技术上还不够完善，人们对瑞雷面波的很多问题的认识还不是很清楚，在瑞雷面波的提纯、高模式瑞雷面波的激发和利用、瑞雷面波的反射特性等方面的研究工作还十分欠缺。

因此，分析总结瑞雷波勘探技术的历史和现状，探讨其未来的研究方向很有必要。

本文通过对瑞雷面波勘探技术的历史回顾和现状分析，就上述问题进行讨论。

1．工作目的及原理1.1 工作目的面波勘探技术，一方面能准确反映和区分地下不同岩层的界面，指出其精确厚度和各层的波速，探测深度能够满足水利水电工程、工民建工程、市政工程等的需要，另一方面，所测波速能够直接反映岩土的物理力学性质，即通过测试的波速计算场地的类型类别、卓越周期以及各层的标准贯人、承载力等。

因此，该方法不仅大大节省投资，而且明显地简化了现场工作程序，缩短勘察周期，提高了工作质量和效率。

1.2 瞬态瑞雷面波法的原理当锤击地面，产生一个包含所需频率范围的瞬态激励时，安置在波的前进方向上，离震源一定距离的两个相距f1(t)﹑f2(t),根据付式变换，其频谱为：F 1(ω)=⎰+∞∞-f1(t)e t iω-dt (1-1)F2(ω)=⎰+∞∞-f2(t) e t iω-dt (1-2)且(1)(2)之间又下列关系：F 2(ω)=F 1(ω)e -i X∆ω/VR(ω)(1-3)VR(ω)是圆频率为ω的瑞雷面波的相速度。

令：φ = ϖ•∆X/V R(ω) (1-4)则： VR (ω)=2fπ•φ/X∆ (1-5)根据(4)式，(3)可写成：F 2(ω)=F 1(ω)eφi- (1-6)其中：φ是F2(ω)和F 1(ω)之间的相位差。

根据(5)式只要知道两接收器间的距离X∆和每一频率的相位差φ，就可以求出每一频率的相速度VR(ω).对于同一测点，根据一系列不同频率f i对应的V Ri值，就可以得出一条VR-f曲线，即所谓的频散曲线。

瑞雷面波频率的f、速度VR、相应的波长λR之间有：λR=V R/f (1-7) 根据弹性波理论，瑞雷面波的振幅随深度呈指数急剧衰减，能量主要集中在介质的自由表面附近，其深度差不多在一个波长深度范围内。

由半波长理论可知，所测量的瑞雷面波平均速度VR可以认为是1/2波长深度处介质的平均弹性性质，即勘探深度H有：H= R/2= V R/2f (1-8)根据(8)式，可把VR-f 曲线转换为VR-H曲线，该曲线的变化规律反映了该点介质随深度的变化规律，拐点、突变点等特征点反映了地层地质的力学特征。

2. 野外工作方法2.1仪器介绍仪器名称:SWS型多波列数字图像工程勘探与工程检测仪.主要技术参数为：24道，512、1024，2048、4096、8192样点选择，采样率30 s～8ms数档，瞬时浮点放大，A/D转换20bit，信号增强32bit，高、低通滤波、全通，带宽0.5～4000Hz，工控级CPU板80486，RAM8mb或16mb，硬盘容量HD2.1Gb.2.2数据采集（1）按照要求联结好大缆、检波器、触发线、电源线等以后，在确认连线正确的情况下，接通仪器电源开关。

（2）开机后，仪器通过检索，自行进入采集系统。

（3）进入主菜单后利用水平箭头键[←﹑→]移动至<面波勘察>，选择<面波采集1>，回车即进入面波采集菜单（如图2-1所示）。

图2-1 主菜单（4）进入面波采集主菜单后，先要进行参数设置。

采集文件名：自定；文件名序号步进：+1；记录道数：24；每道采样数：1024；采样时间间隔：0.250ms；道间距：1.00m；偏移距：10m；采集滤波：off。

设置完成后选择[采集激发，叠加，存盘]进入数据采集。

(如图2-2所示)图2-2 面波采集主菜单(5) 进入采集界面后利用水平箭头键[←﹑→]选择功能窗上的选项进行设置，在此不冗述，选择[击发/叠加]或直接按数字键“5”，回车后采集工作开始。

(如图2-3所示)图2-3 图形采集(6) 采集完成后，按[ESC键]退回到面波采集主菜单，选择[存盘记录]，存盘退出，数据采集即完成。

(如图2-4所示)图2-4 存盘退出(7) 原始图(如图2-5所示)图2-5 原始图2.3 注意事项(1) SWS型多波列数字图象工程勘察与工程检测仪系精密贵重仪器，在使用﹑运输﹑保管和维护方面应按相关的规程规范和要求办理。

(2) SWS型仪器的供电系统为外接DC12V。

一般45安时至60安时的电瓶可满足一天连续作业使用。

仪器内设低电压报警装置。

电压不足时，仪器发出“嘟﹑嘟…”的报警声。

此时，应更换新电瓶，重新工作。

(3) SWS型仪器内设有电源正负极接错保护电路，若电源接错，面板上保险座内的保险管熔断，此时须改正接线，更换保险管。

(4) SWS型仪器的工具箱内装配有外置软驱及连线，起主要作用是仪器采集系统遭受病毒侵害工作不正常时，修复系统使用。

当然也可用作少量采集数据的软盘存储。

(5) SWS型仪器的工具箱内装配有数据传输线，连接面板上的对应插座与外置微机的并行口，可方便地传输采集的数据至处理微机。

东华理工学院毕业论文瞬态面波数据处理软件3瞬态面波数据处理软件3.1软件简述3．1．1 数据处理概要面波测深数据处理是从现场采集的多道地震数据，提取面波的频散数据，对于层状的地层，再由频散数据进一步反演出地层的剪切波速(Vs)分层断面，达到测深的目的。

3．1．2 SWS软件依据的原理在原始地震数据中，除面波的能量外，还含有反射、折射和其他干扰波，其中有和面波在时间上不重合的部分，可以在时间距离(X-T)域，加适当的窗口来排除。

层状地层上的面波，又是由不同视速度和能量分布的多个模态合成的。

其中以基阶模态面波的频散规律，能最直观地反映地层的波速断面，也最易于据以作出地层的分层反演。

在频率波数(F-K)域中，不同视速度的地震波分别组成各自的能量轴，可以区分开面波的不同模态，以及靠时距窗口仍未排除的其他干扰，有利于提取基阶面波的频散数据。

目前的分层反演，利用的是基阶面波的频散规律，通过地层参数的优化拟合，在深度速度(Z-V)域作出。

3.2 处理过程SWS面波处理软件处理过程的操作安排在显示不同数据域的分页视窗中进行。

点击各个页面，可以随时了解当前的数据文件，浏览各个数据域的显示图形，反复调整处理参数。

页面具体分为：文件处理流程，X-T域处理，F-K域处理，Z-V域处理，辅助页面(清理X-T文件，对比SWS文件，共用图形工具)。

3．2．1文件处理流程页面文件处理流程页面：管理单个和成批的原始(X-T)和频散(SWS)数据文件。

将它们打开后分别转入提取频散数据或分层反演的相应页面进行处理。

该页面内包含四个栏目框：X-T顺序成批文件，SWS顺序成批文件，搜寻频散数据，反演波速分层。

(1)X-T顺序成批文件栏目框，管理成批的原始数据文件。