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土木工程微動(dòng)勘測技術(shù)的運用
我國的土木工程事業(yè)蓬勃發(fā)展。這就要求土木工程在建設過(guò)程中減少對人文環(huán)境和社會(huì )環(huán)境的影響,降低能耗,改進(jìn)施工技術(shù),以縮小與國際標準的差距。下面是小編搜集整理的相關(guān)內容的論文，歡迎大家閱讀參考。
摘要:介紹了微動(dòng)勘探技術(shù)的形成和發(fā)展歷程，根據微動(dòng)勘探的原理，從陳列設計與觀(guān)測、F—K法、自相關(guān)法等方面，闡述了微動(dòng)勘測技術(shù)在土木工程中的應用，指出微動(dòng)勘探方法具有勘測精度高、所需設備簡(jiǎn)單、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)。
關(guān)鍵詞:微動(dòng)勘探技術(shù)，土木工程，觀(guān)測點(diǎn)，地震儀
近年來(lái)，城市建設的進(jìn)程日益加快，通常需要結合地表地下結構數據，比如大型建筑場(chǎng)所在勘探地質(zhì)過(guò)程中需要了解土層構成，需要勘探場(chǎng)地上有沒(méi)有軟土層;在城市活動(dòng)斷層分析過(guò)程中，需要對斷層斷點(diǎn)處的地理方位進(jìn)行識別等，要完成這些任務(wù)往往要在場(chǎng)地擺置非常多的鉆井，同時(shí)抽取巖芯進(jìn)行研究;而鉆孔存在著(zhù)資金成本高、時(shí)間長(cháng)等弊端。而微動(dòng)勘探方法就非常好地解決了這些問(wèn)題，微動(dòng)勘探方法利用提取所測場(chǎng)的土層變化曲線(xiàn)，通過(guò)這些曲線(xiàn)反演來(lái)計算出土層速度和土層結構。因為該方法主要是通過(guò)地下橫波速度構成來(lái)分析場(chǎng)地構成的，所以在測試場(chǎng)地中有低速土層等，在識別這些土層的詳細方位時(shí)非常精確。
一、微動(dòng)勘探技術(shù)的形成和發(fā)展
在土木工程領(lǐng)域，因為利用P—S波來(lái)測井這種方式存在著(zhù)成本高、周期長(cháng)等缺點(diǎn)，除此之外，利用反射法勘查地質(zhì)構成這一方法還存在著(zhù)其技術(shù)要求比較嚴格，對環(huán)境破壞性大等問(wèn)題。在這種形勢下，一種新型的勘探方式出現了———微動(dòng)勘探技術(shù)，該方法通過(guò)指定的檢波器，指定的觀(guān)測臺陣獲得這種來(lái)自地球的微動(dòng)信號，接下來(lái)通過(guò)數據提取來(lái)分析面波信號，然后利用反演獲得地下橫波組織結構。
二、微動(dòng)勘探原理
2.1微動(dòng)勘探原理
地球表面每時(shí)每刻都存在著(zhù)人類(lèi)不易覺(jué)察的震動(dòng)，我們稱(chēng)之為微動(dòng)。微動(dòng)信號并非人為，其源自于大自然和人類(lèi)活動(dòng)，比如天氣變化或者潮漲潮汐等。而人類(lèi)活動(dòng)主要包括機車(chē)、生產(chǎn)活動(dòng)等，其頻率往往超出了1Hz。微動(dòng)并沒(méi)有既定的震源，震動(dòng)波主要是取決于測試點(diǎn)的周?chē)�，從而勘探出跟地球相關(guān)的有用資訊。微動(dòng)勘探方法通過(guò)指定的儀器，指定的觀(guān)測臺陣來(lái)獲取來(lái)自地球的微動(dòng)波，接下來(lái)通過(guò)計算方法來(lái)得出面波信號，利用反演方式得出橫波速度，從而實(shí)現對地質(zhì)構成的勘探。
2.2微動(dòng)勘探技術(shù)方法
微動(dòng)是通過(guò)體波(P波與S波)與面波(瑞利波與拉夫波)構成的復雜震動(dòng)，同時(shí)面波的能量占整個(gè)信號能量的60%以上。即使微動(dòng)信號的震動(dòng)幅度和震動(dòng)頻率并不遵循一定的規律，可是通過(guò)指定的地理范圍能計算出其平穩特征，利用時(shí)間與地理上的平穩隨機環(huán)節來(lái)證明。微動(dòng)勘探方法利用平穩隨機環(huán)節作為數據參考，通過(guò)微動(dòng)信號來(lái)提取頻散曲線(xiàn)，然后利用頻散曲線(xiàn)的反演方式，來(lái)計算出地下成分的橫波速度，從而達到勘察目的。
三、微動(dòng)勘探技術(shù)在土木工程領(lǐng)域的使用詳情
3.1陣列設計與觀(guān)測
微動(dòng)勘探是基于陣列設計和陣列形狀的。目前，地質(zhì)結構信息比較豐富，在一定程度上可以事先估算出地下結構，按照感度分析法完成定量策劃。假如地質(zhì)信息不足，不能事先估算出地質(zhì)構成，可以通過(guò)跟勘探長(cháng)短相同的陣列長(cháng)度。在通常情況下會(huì )通過(guò)二重正三角形，即同一個(gè)圓心位置放置地震儀，同時(shí)在兩個(gè)同心圓里面分別擺放三個(gè)地震儀。微動(dòng)勘探利用地震儀的寬頻帶特點(diǎn)，因此需要地震儀有著(zhù)非常高的統一性，一般情況下，地震儀的統一性需要高出0.9。微動(dòng)勘探過(guò)程中每個(gè)機器都是獨自運行的。為了使每個(gè)觀(guān)測點(diǎn)同步進(jìn)行，日本國家普遍會(huì )通過(guò)衛星標準信號來(lái)對儀器的精確度進(jìn)行驗證和調校。
3.2F—K法
現如今，F—K法與相關(guān)法在微動(dòng)勘探技術(shù)中比較常用。F—K法在20世紀60年代的時(shí)候形成。在20世紀60年代，美國為了實(shí)現對其他國家核武器的監督和控制，其地震觀(guān)測網(wǎng)的直徑超出了400km。為了獲得核武器基地所發(fā)出的信號，美國研發(fā)了F—K，從此該方法就形成了，并且在土木工程領(lǐng)域得到了廣泛的應用。
3.3自相關(guān)法
自相關(guān)法利用定義而得出。假如在空間領(lǐng)域微動(dòng)信號符合隨機過(guò)程，除此之外微動(dòng)中所有占優(yōu)波形成一個(gè)面波震動(dòng)。假如滿(mǎn)足以上條件，那么圓形觀(guān)測矩陣中的全部點(diǎn)和與中心點(diǎn)信號相關(guān)的函數平均值就可以計算出來(lái)。不論在上述哪種方法中，務(wù)必得出任意兩點(diǎn)所觀(guān)測到的定義交叉譜與功率譜。采取的測試辦法不同，利用頻散曲線(xiàn)得出的結果值也會(huì )存在一定差距，可是總體上跟最終測試結果出入不大。
3.4基于反演方式得出的地下橫波速度
由于地質(zhì)結構較為復雜，一般情況下會(huì )通過(guò)地下模型來(lái)分析和研究地下構成，利用該模型可以算出頻散曲線(xiàn)值，然后通過(guò)反演方法計算出地下橫波速度。不論工程大小，其頻散曲線(xiàn)反演方法是一樣的，往往利用最小二乘法�？墒沁@種方式是依托初始模型才能得出穩定實(shí)用的解，這在土木工程中完成地下構成的勘測并不容易。目前，相關(guān)領(lǐng)域的專(zhuān)家和學(xué)者基于遺傳算法發(fā)明了一種新的計算方法，這種方法對最初模型的精確度要求并不高，推演環(huán)節也比較可靠，作為目前計算地下橫波速度值的主要方法。
四、微動(dòng)勘探方法在土木工程領(lǐng)域中的特征
1)土木工程領(lǐng)域中，所需要的勘探設備比較簡(jiǎn)單，往往需要勘探儀器實(shí)用性強。微動(dòng)勘探方法往往需要超出3個(gè)以上的地震儀器就可以進(jìn)行現場(chǎng)勘測。假如利用7個(gè)地震儀器，可以擺放成同心正三角形，那么僅僅需要3d左右的時(shí)間就可以實(shí)現對地下橫波速度的測試。2)對周?chē)┕きh(huán)境沒(méi)有任何要求，特別是車(chē)流量比較大的繁華街區，微動(dòng)勘探技術(shù)跟之前的反射法有著(zhù)本質(zhì)的區分。微動(dòng)勘探法利用信號源就可以實(shí)現勘測。如果在繁華的市中心進(jìn)行勘測，不會(huì )影響勘測結果，而且來(lái)自機動(dòng)車(chē)輛的噪聲還為勘測提供了大量的勘測信號。3)微動(dòng)勘測方法并不是主動(dòng)勘測，因此對四周的生態(tài)環(huán)境不會(huì )造成任何破壞作用，特別是對國家生態(tài)保護區進(jìn)行勘探，該方法非常適用。4)微動(dòng)勘探方法得出的勘測結果準確性和分辨率都比較高，基于微動(dòng)勘探方法和鉆孔方法，可以制作出地下二維和三維組織模型。5)基于微動(dòng)勘探方法得出的地下結構和P—S方法所獲得值非常接近，因此該方法的精確度非常高。
五、結語(yǔ)
微動(dòng)勘探方法在土木工程領(lǐng)域中，所需要的測量設施并不復雜，而且資金成本也不高，有著(zhù)測試周期短，對施工環(huán)境沒(méi)有任何要求，對生態(tài)環(huán)境不會(huì )造成破壞等特征。因此微動(dòng)勘探技術(shù)在土木工程領(lǐng)域憑借著(zhù)其他技術(shù)無(wú)法媲美的特性，必將在土木工程領(lǐng)域成為主流勘探方法。
參考文獻:
[1]王磊.建筑工程的發(fā)展趨勢分析[J].江西建材，2015(2):111-112.
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