張陳, 張偉, 易永杰, 姚世民, 何全華

(1.成都理工大學(xué)地球物理學(xué)院， 成都 610059; 2.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心， 成都 610082; 3.四川省川冶陸零伍工程物探檢測(cè)有限公司， 成都 610082)

中國(guó)城市軌道交通行業(yè)發(fā)展迅猛，截至2020年底，有44座城市已經(jīng)開(kāi)通運(yùn)營(yíng)軌道交通線里程達(dá)7 715.31 km，此外，規(guī)劃將要修建的軌道線路總里程達(dá)6 701 km，行業(yè)發(fā)展?jié)摿薮骩1]。軌道交通工程建設(shè)必須有完備的軌道沿線地質(zhì)資料做支撐，城市內(nèi)的地質(zhì)勘探往往受到眾多人文因素干擾，常規(guī)地質(zhì)勘探手段難以達(dá)到設(shè)計(jì)要求，目前常用的勘探方法是鉆探和原位測(cè)試相結(jié)合的綜合勘探方法[2]，這類方法因?yàn)閷?duì)人工建筑有損，在許多情形下不能使用，造成局部地質(zhì)資料的缺失。

微動(dòng)勘探作為一種利用天然源的面波勘探技術(shù)，具有無(wú)損、抗干擾能力強(qiáng)、能適應(yīng)多種特殊工作環(huán)境、效率高成本低等多種優(yōu)點(diǎn)[3-4]，它利用低頻天然源信號(hào)，因此常用它來(lái)解決一些深部地質(zhì)問(wèn)題[5]，例如，侯超[6]用微動(dòng)勘探方法探查壓煤區(qū)的深層地質(zhì)情況；付微等[7]用微動(dòng)勘探圈定深部含水破碎帶和熱儲(chǔ)水層的區(qū)域分布取得了良好的效果；程建設(shè)等[8]等將微動(dòng)勘探方法應(yīng)用在病險(xiǎn)水庫(kù)的隱患探測(cè)上，為堤壩隱患治理提供了精確的指導(dǎo)；李巧靈等[9]用微動(dòng)測(cè)深技術(shù)探明了新生界厚覆蓋層的地質(zhì)結(jié)構(gòu)。一般來(lái)說(shuō)，微動(dòng)勘探利用的信號(hào)頻率較低，因此，它對(duì)高頻信號(hào)的信息獲取能力不足，所以往往淺表層是探測(cè)盲區(qū)，黃真萍等[10]通過(guò)對(duì)比分析主動(dòng)源與被動(dòng)源的面波勘探方法后，認(rèn)為可以通過(guò)主動(dòng)源與被動(dòng)源相結(jié)合的方式進(jìn)行面波勘探；李凱[11]從理論上系統(tǒng)闡述了主動(dòng)源與被動(dòng)源相結(jié)合的面波勘探方法的有效性和可行性。在城市建成區(qū)的實(shí)際工作中，主動(dòng)源面波勘探方法存在產(chǎn)生噪聲、損傷人工建筑結(jié)構(gòu)、物權(quán)條件不允許等弊端，對(duì)城市居民生活造成影響，常不被允許使用。

在此基礎(chǔ)上，現(xiàn)提出一種新的微動(dòng)觀測(cè)技術(shù)，僅使用被動(dòng)源信號(hào)對(duì)城市建成區(qū)進(jìn)行淺部精細(xì)化探測(cè)，并結(jié)合實(shí)際案例分析微動(dòng)勘探方法在城市軌道交通領(lǐng)域應(yīng)用的實(shí)用性和有效性。

1 微動(dòng)方法技術(shù)

微動(dòng)勘探的理論基石是建立在平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程理論和彈性波場(chǎng)理論上的，根據(jù)平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程理論提取出采集時(shí)間段內(nèi)的有效信號(hào)，再依據(jù)彈性波場(chǎng)理論中面波的頻率與波速隨時(shí)間和空間的變化而變化的特性，用相應(yīng)的方法找出頻率與速度的關(guān)系，即提取頻散曲線，進(jìn)而對(duì)頻散曲線反演估算地下介質(zhì)的橫波速度結(jié)構(gòu)，最終推斷地層分布情況。

1.1 擴(kuò)展空間自相關(guān)法

根據(jù)Aki[12]提出了空間自相關(guān)法(spatial auto-correlation，SPAC)的理論，其基本原理是假定臺(tái)陣周圍不同方向入射的信號(hào)具有平穩(wěn)隨機(jī)特征，在同一頻率具有相同的相速度，在此前提下，考慮兩個(gè)不同位置的臺(tái)站接收到的信號(hào)空間坐標(biāo)的互相關(guān)，然后對(duì)不同方位相同距離的臺(tái)站對(duì)求方位平均，可以得到方位平均后的空間自相關(guān)系數(shù)，用空間自相關(guān)系數(shù)去擬合第一類零階貝塞爾函數(shù)，從而計(jì)算出不同頻率的相速度，最終得到面波的頻散曲線。

SPAC法的觀測(cè)臺(tái)陣需要布設(shè)成規(guī)則多邊形，對(duì)于多個(gè)不同半徑的圓形陣列，空間自相關(guān)法要求分別計(jì)算各自半徑的頻散曲線，再合并成完整頻散曲線，效率比較低，并且在實(shí)際工作中，施工場(chǎng)地往往不能滿足布設(shè)規(guī)則臺(tái)陣的條件。為解決這個(gè)問(wèn)題，擴(kuò)展空間自相關(guān)法(extended spatial auto-correlation, ESPAC)[13]被提出，這一方法的理論基礎(chǔ)與SPAC方法大致相同，即將采集的微動(dòng)信號(hào)代入式(1)，可解出某一組的空間自相關(guān)系數(shù)ρ(ω，r)。

(1)

式(1)中：ω為角頻率；r為半徑或者指參與計(jì)算的兩點(diǎn)之間的距離；θ為方位角；Sox(ω,r,θ)為圓心到圓周的空間自相關(guān)函數(shù)；Re[·]表示取復(fù)數(shù)的實(shí)部；So(ω)和Sx(ω,r,θ) 分別是圓心和圓周上微動(dòng)記錄的功率譜[13]。

空間自相關(guān)系數(shù)中有頻率ω和半徑r兩個(gè)變量，若兩個(gè)變量同時(shí)存在，則式(1)是多解的，SPAC法的思想是，由于臺(tái)陣是規(guī)則的，相同的半徑r對(duì)應(yīng)多個(gè)接受點(diǎn)，于是先固定半徑r，分別解出與之對(duì)應(yīng)的所有ω，再換新的r，重復(fù)之前的操作。與之相對(duì)的，ESPAC的思想是，先固定頻率ω，把半徑r作為唯一變量。具體來(lái)說(shuō)就是，對(duì)于某一頻率ω，不同半徑r和對(duì)應(yīng)的空間自相關(guān)系數(shù)ρ(ω，r)組成r-ρ(ω，r)序列，通過(guò)最小二乘法尋求最優(yōu)化貝塞爾函數(shù)來(lái)擬合r-ρ(ω，r)序列，并求出貝塞爾函數(shù)的宗量rk，接著由式(2)求出瑞雷波相速度c(f)，重復(fù)上述過(guò)程，計(jì)算其他頻率的瑞雷波相速度，最終獲得頻散曲線。

(2)

式(2)中：rk為零階貝塞爾函數(shù)宗量；c(f) 為瑞雷波的相速度；f為波的頻率。

這種思路可以同時(shí)處理多個(gè)半徑的圓形陣列，提高了數(shù)據(jù)處理效率，這就為非規(guī)則臺(tái)陣的應(yīng)用打下了基礎(chǔ)，推動(dòng)微動(dòng)勘探方法從理論走向?qū)嵱肹14]。此后，學(xué)者們對(duì)ESPAC法進(jìn)行了深入研究，Okada[15]詳細(xì)研究了ESPAC法，Ohori等[16]將 EPSAC法應(yīng)用到線性陣列中。

1.2 新型微動(dòng)觀測(cè)臺(tái)陣

一般來(lái)說(shuō)，地震勘探觀測(cè)系統(tǒng)的設(shè)置要滿足3個(gè)要求：一是采集數(shù)據(jù)的質(zhì)量符合相關(guān)規(guī)范，二是探測(cè)有效深度要達(dá)到設(shè)計(jì)要求，三是實(shí)地施工要方便、高效、適應(yīng)性強(qiáng)。

傳統(tǒng)的微動(dòng)勘探觀測(cè)方法中，SPAC法與ESPAC法各有優(yōu)勢(shì)，圓形或嵌套三角形臺(tái)陣采集的數(shù)據(jù)波場(chǎng)方向性較強(qiáng)，精度較高，但臺(tái)陣布置需要較寬闊平坦的場(chǎng)地，線型、L形或T形臺(tái)陣布置靈活，能適應(yīng)狹窄的采集環(huán)境，但它接收信號(hào)的方向較單一，采集的數(shù)據(jù)抵抗不規(guī)則人為干擾的能力差，會(huì)影響頻散譜的能量集中度，給相速度頻散曲線的提取帶來(lái)一定的誤差[17]，為提高數(shù)據(jù)質(zhì)量，往往需要更長(zhǎng)的采集時(shí)間。其次，無(wú)論是SPAC法還是ESPAC法，一個(gè)多道的觀測(cè)臺(tái)陣只對(duì)應(yīng)一個(gè)測(cè)點(diǎn)，要想得到一幅二維剖面圖，則必須將臺(tái)陣整體平移以測(cè)出測(cè)線上每個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，這樣施工效率較低；此外，微動(dòng)勘探利用的是低頻信號(hào)，一般用來(lái)探查深部地質(zhì)構(gòu)造，若想探明淺部地層的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，對(duì)地層精細(xì)劃分，則必然要獲取有效的相對(duì)高頻的信號(hào)，即要獲取前文提到的因人類活動(dòng)產(chǎn)生的常時(shí)微動(dòng)信號(hào)。

針對(duì)上述問(wèn)題，借鑒于分布式高密度電阻率法的布極方式和常規(guī)地震勘探方法中多次覆蓋的原理，提出設(shè)置連續(xù)滾動(dòng)的線性觀測(cè)臺(tái)陣，如圖1所示，至少有兩種類型的布置方式，它們都有一條沿測(cè)線方向的主線，另外還有一條旁側(cè)線，主線檢波器的間距為a，旁側(cè)線檢波器間的間距為b，旁側(cè)線的檢波器布置頻率低于主測(cè)線檢波器的頻率。圖1中，類型1類似十字形臺(tái)陣，適用于車流量較少的步行街、巷道等；類型2類似于T形臺(tái)陣，適用于車流量較大的街道。通過(guò)調(diào)整側(cè)方向檢波器間的間距b，使車輛可以從中間順利通過(guò)，這樣既不影響道路上車輛的正常行駛，還可獲取更多常時(shí)微動(dòng)信號(hào)。在實(shí)際操作中，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況混合使用兩種類型。

圖1 新型觀測(cè)臺(tái)陣Fig.1 New type of observatory array

對(duì)單獨(dú)一個(gè)測(cè)點(diǎn)來(lái)說(shuō)，由于是多個(gè)檢波器組成的臺(tái)陣同時(shí)采集數(shù)據(jù)，在對(duì)某一個(gè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行自相關(guān)運(yùn)算時(shí)，參與計(jì)算的檢波器個(gè)數(shù)是可以任意選擇的。

圖2 檢波器組合模式Fig.2 Geophone combination mode

如圖2所示，該方法的臺(tái)陣組合模式并不是單一的，有多種臺(tái)陣組合模式可以選擇，在室內(nèi)資料處理之前，可以先選定一種檢波器組合模式作為本測(cè)區(qū)資料處理的標(biāo)準(zhǔn)模式，在滿足對(duì)大多數(shù)點(diǎn)處理效果質(zhì)量達(dá)標(biāo)的同時(shí)，還要兼顧處理效率，檢波器參與運(yùn)算少，處理速度越快。對(duì)重點(diǎn)探測(cè)區(qū)域可以選擇多種臺(tái)陣組合模式進(jìn)行運(yùn)算，相互印證以提高處理精度；對(duì)于某些檢波器的數(shù)據(jù)受到干擾質(zhì)量不佳時(shí)，由于檢波器布置密度較大，可直接剔除壞道，從周圍較遠(yuǎn)處選擇更多檢波器參與運(yùn)算，獲取更多有效信息，因此只要現(xiàn)場(chǎng)操作符合規(guī)范，一般不存在對(duì)壞點(diǎn)重測(cè)的情況，即它的容錯(cuò)率較高。

此外，根據(jù)面波傳播的規(guī)律，當(dāng)深度z與波長(zhǎng)λ接近相等時(shí)，其能量迅速衰減，這表明，某一波長(zhǎng)為λ的面波速度與深度小于λ的地層物性有關(guān)，通常認(rèn)為，面波的勘探深度約為半個(gè)波長(zhǎng)。

大量實(shí)驗(yàn)表明，微動(dòng)勘探的最大有效深度H與檢波器的自然頻率、工區(qū)地層環(huán)境、臺(tái)陣的最大計(jì)算距離D有關(guān)，最大計(jì)算距離D指在進(jìn)行自相關(guān)計(jì)算時(shí)，計(jì)算中心與離中心最遠(yuǎn)檢波器之間的距離。在工作中能靈活調(diào)整的參數(shù)只有D，線性滾動(dòng)臺(tái)陣的檢波器排列是連續(xù)的，對(duì)單點(diǎn)的運(yùn)算，選用更多主線上的檢波器就意味著更大的計(jì)算半徑，也就增加了探測(cè)深度。

對(duì)一整條測(cè)線來(lái)說(shuō)，由于同時(shí)布置多道檢波器，它的優(yōu)勢(shì)在于：

(1)檢波器的利用率顯著提高，同一時(shí)間可以測(cè)量多個(gè)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，大大提高了采集的效率。

(2)側(cè)方向檢波器的存在，可以獲取更多方向的信號(hào)，可以壓制單一方向上人為因素的干擾。

(3)通過(guò)調(diào)整檢波器間距b，能很好地適應(yīng)城市建成區(qū)內(nèi)的公路、步行街、小巷道等復(fù)雜采集環(huán)境。

(4)與常規(guī)微動(dòng)臺(tái)陣相比工作效率大幅提高，施工人員更少，更輕松。

1.3 臺(tái)陣對(duì)比實(shí)驗(yàn)

在城市建成區(qū)這樣的特殊工況背景條件下，干擾源眾多，工作時(shí)間一般只能選擇在夜晚，數(shù)據(jù)的采集不僅要保證質(zhì)量，還要保證效率，因此選擇一種合適的采集臺(tái)陣非常重要。近年來(lái)，相關(guān)地質(zhì)工作者已經(jīng)把微動(dòng)方法應(yīng)用在多種勘探環(huán)境中，并取得了顯著的成果，圓形、三角形、L形、T形等多種臺(tái)陣布置方法已經(jīng)被證實(shí)是有效的方法。為驗(yàn)證本文提出的連續(xù)滾動(dòng)臺(tái)陣的有效性，在市內(nèi)某寬闊街道上設(shè)計(jì)一條實(shí)驗(yàn)測(cè)線，分別用嵌套三角形臺(tái)陣、線性滾動(dòng)臺(tái)陣進(jìn)行測(cè)量，提取各類型的單點(diǎn)頻散圖譜做對(duì)比分析。

從圖3可以看出，在各類型臺(tái)陣單點(diǎn)頻散能量譜清晰收斂的范圍內(nèi)，特別是低頻區(qū)域，具有較高的相似度，因此據(jù)此反演后的視橫波速度及地層劃分也將大致相同，探測(cè)深度均能達(dá)到30～35 m。但在高頻區(qū)域，存在一定差異。

如圖3(a)所示，嵌套三角形臺(tái)陣采用3層嵌套，共使用10個(gè)檢波器，最外層三角形外接圓的半徑約為6.93 m。從頻散圖譜中可以看出，嵌套三角形臺(tái)陣的能量譜連續(xù)性好，它對(duì)應(yīng)的信號(hào)高頻端收斂范圍已經(jīng)大于預(yù)設(shè)的頻帶限制，因此，嵌套三角形或者說(shuō)圓形臺(tái)陣的抗干擾性能最強(qiáng)。

如圖3(b)、圖3(c)所示，T形和十字形臺(tái)陣選用11個(gè)檢波器，最大計(jì)算半徑為12 m。在相同的采集時(shí)間內(nèi)，T形臺(tái)陣與十字形臺(tái)陣頻散譜亦能明顯收斂，且連續(xù)性較好，在圖示頻率范圍內(nèi)，高頻端收斂效果較好，有效壓制外界人為干擾，對(duì)淺部地層結(jié)構(gòu)的精細(xì)劃分有重要意義。

如圖3(d)所示，線型臺(tái)陣選用9個(gè)檢波器，最大計(jì)算半徑為12 m。從頻散圖譜中可以看出，線型臺(tái)陣相對(duì)低頻端能量譜收斂效果好，但對(duì)于高頻端能量譜收斂效果差，可能是受到外界干擾導(dǎo)致的，要想達(dá)到與前者相似的效果，應(yīng)該需要更長(zhǎng)的采集時(shí)間。

因此，在條件允許的情況下，應(yīng)該優(yōu)先選用嵌套三角形或圓形臺(tái)陣，但在城市建成區(qū)的微動(dòng)勘探工作中很難達(dá)到此陣型的布置條件，如本試驗(yàn)中，需要最大半徑約為7 m寬的場(chǎng)地，還需要滿足車流量少、行人少、足夠長(zhǎng)的條件，這是很難實(shí)現(xiàn)的。因此，線型滾動(dòng)臺(tái)陣的排列方式以其足夠強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)力、容錯(cuò)性、高效率、高分辨率，應(yīng)該是一種較好的微動(dòng)臺(tái)陣布置方式。

2 工況特征與測(cè)線布置

成都市位于四川盆地西部，介于東經(jīng)102°54′～104°53′和北緯30°05′～31°26′之間，該軌道交通工程位于成都市平原區(qū)，整體北東高，南西低，地勢(shì)平坦，起伏小，地形地貌條件簡(jiǎn)單，地面高程434～462 m。根據(jù)成因類型不同，沿線依次跨越川西平原岷江水系Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級(jí)階地，工區(qū)地貌單元為岷江水系沖積平原Ⅱ級(jí)階地，地勢(shì)平坦，場(chǎng)地整體起伏微小。

2.1 工作區(qū)的工況背景

工區(qū)位于成都市內(nèi)某海鮮市場(chǎng)內(nèi)部，由圖4可見(jiàn)，市場(chǎng)周圍道路眾多，車流量大，建筑物密集，市場(chǎng)內(nèi)部巷道四通八達(dá)，路面普遍很窄，大多在3 m以內(nèi)，地面為水泥硬化路面，水產(chǎn)品商鋪較多，地面潮濕，低洼處有積水，地表下污水管道縱橫交錯(cuò)，不間斷的有水流流過(guò)。整體來(lái)看，工區(qū)地勢(shì)平坦，高程均在439～440.5 m。在白天，顧客絡(luò)繹不絕，完全沒(méi)有布置微動(dòng)臺(tái)陣的空間，因此，勘探工作只能在晚上進(jìn)行。

2.2 測(cè)線位置與外業(yè)施工

該軌道交通線路穿過(guò)此海鮮市場(chǎng)內(nèi)部，由于物權(quán)原因，市場(chǎng)內(nèi)部不能開(kāi)展鉆探作業(yè)，為查明市場(chǎng)內(nèi)部地下地質(zhì)構(gòu)造、不良地質(zhì)體等地質(zhì)情況，劃分地層層位，測(cè)線布置在海鮮市場(chǎng)內(nèi)部巷道內(nèi)。此外，為驗(yàn)證微動(dòng)方法的準(zhǔn)確性，在離工區(qū)最近的3口鉆孔處，采用相同的檢波器、道間距及采集時(shí)長(zhǎng)，布置十字形臺(tái)陣作對(duì)比試驗(yàn)，測(cè)得結(jié)果經(jīng)過(guò)處理后與鉆孔層底劃分作對(duì)比，評(píng)價(jià)微動(dòng)方法的準(zhǔn)確性。

如圖4(a)所示，共布置兩條測(cè)線，分別命名為P1線、P2線，由于場(chǎng)地條件狹窄，利用線型滾動(dòng)排列布置不規(guī)則臺(tái)陣采集數(shù)據(jù)。其中，P1線位于雙車道上路面較寬，布置成類似十字形的線性滾動(dòng)臺(tái)陣，總長(zhǎng)為180 m，點(diǎn)距為5 m，主線上道間距為2.5 m，旁側(cè)線上道間距為2.5 m；P2線位于商鋪間的窄巷道中，布置成類似T形的線性滾動(dòng)臺(tái)陣，總長(zhǎng)為110 m，點(diǎn)距為5 m，主線上道間距為2.5 m，旁側(cè)線上道間距為2 m。從更大比例尺的圖4(b)和圖4(c)可看出，測(cè)線布置在密集的建筑群內(nèi)，施工條件并不理想。

排列布置如圖5所示，兩線單次排列均是共用31道檢波器，一次可同時(shí)測(cè)6個(gè)測(cè)點(diǎn)，單次采集記錄時(shí)長(zhǎng)為45 min，搬站時(shí)長(zhǎng)為5～15 min，一個(gè)排列的采集時(shí)間確保在1 h以內(nèi)，搬站按照高密度電阻率法滾動(dòng)方式向前移動(dòng)，同時(shí)記錄下每個(gè)排列內(nèi)各位置的檢波器編號(hào)。

數(shù)據(jù)采集工作使用深圳面元智能科技有限公司的SmartSolo地震勘探數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及配套的IGU-16HR節(jié)點(diǎn)振動(dòng)傳感器，其自然頻率為5 Hz，采樣率為0.5 ms，各道坐標(biāo)使用搭載千尋知寸-FindCM厘米級(jí)精度定位服務(wù)的RTK設(shè)備采集。數(shù)據(jù)經(jīng)節(jié)點(diǎn)儀搭配的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)分割后，使用北京驕佳技術(shù)公司的Geogiga Surface Plus軟件中提供的ESPAC處理模塊進(jìn)行處理。

圖3 不同臺(tái)陣類型對(duì)比分析Fig.3 Comparison and analysis of different array types

圖4 分級(jí)工區(qū)影像圖Fig.4 Image map of graded work area

圖5 單次排列布置示意圖Fig.5 Schematic diagram of single arrangement

3 工作區(qū)地質(zhì)背景與物性特征

由于微動(dòng)研究的物性主要是介質(zhì)的剪切橫波速度，根據(jù)軌道工程在工區(qū)附近的鉆探工作資料，整理的目標(biāo)區(qū)內(nèi)，地下各層介質(zhì)橫波速度見(jiàn)表1。

圖6 工區(qū)地質(zhì)背景圖Fig.6 Geological background of the working area

表1 工區(qū)鉆孔剪切橫波波速統(tǒng)計(jì)表Table 1 Statistical table of shear wave velocity of borehole in working area

4 勘探成果與鉆孔驗(yàn)證分析

4.1 微動(dòng)推測(cè)結(jié)果與鉆孔層底劃分對(duì)比

為驗(yàn)證微動(dòng)方法的準(zhǔn)確性，在工區(qū)附近一口鉆孔處，采用相同的檢波器、道間距及采集時(shí)長(zhǎng)，布置十字形臺(tái)陣做對(duì)比試驗(yàn)，測(cè)的結(jié)果經(jīng)過(guò)處理后與鉆孔層底劃分作對(duì)比，對(duì)比結(jié)果如圖7所示。

如圖7所示，通過(guò)微動(dòng)單測(cè)點(diǎn)的橫波反演速度結(jié)構(gòu)與測(cè)點(diǎn)處鉆孔柱狀圖對(duì)比可見(jiàn)，單點(diǎn)探測(cè)結(jié)果能清晰區(qū)分覆蓋層、卵石層、基巖層的界線，與鉆探成果大致吻合，這說(shuō)明在鉆探施工不便的情況下，微動(dòng)方法是一種有效的替換方法。

圖7 單測(cè)點(diǎn)S波速度結(jié)構(gòu)與鉆孔驗(yàn)證Fig.7 S-wave velocity structure at single measurement point and borehole verification

4.2 P1線成果分析

P1線位于市場(chǎng)邊雙車道上，路面較寬，微動(dòng)視橫波速度剖面如圖8所示，該區(qū)域地層由淺至深視橫波速度逐漸增大，淺部地層較平緩，圖上可見(jiàn)存在明顯的波速突變界面，從上至下可明顯看出4個(gè)巖性界面，分別是，雜填土層，沖積、沉積粉質(zhì)黏土，沉積卵石土層，風(fēng)化泥巖層，再根據(jù)工區(qū)周圍巖土工程資料及收集的介質(zhì)波速信心，沉積卵石土層可細(xì)分為稍密、中密、密實(shí)三層，風(fēng)化泥巖層可分為強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化兩層。

由圖8可見(jiàn)，雜填土層海拔437.5～440 m，層厚不均勻，是市場(chǎng)建設(shè)時(shí)，施工平整過(guò)的土層，厚度在0.5～3 m，圖8中里程120～160 m雜填土層較薄，主要成分為砂礫、卵石，部分為粉土、粉質(zhì)黏土，局部上部含大量混凝土塊等建筑垃圾，表層多為瀝青混凝土路面，劃分的標(biāo)志是視橫波速度小于170 m/s。

圖8 P1線視橫波速度剖面圖Fig.8 P1 apparent s-wave velocity profile

粉質(zhì)黏土層海拔435.5～438.5 m，工區(qū)末端埋深較深，整體來(lái)看地層較平，黏土層主要由黏粒組成，土質(zhì)較均勻，層狀構(gòu)造，結(jié)構(gòu)致密，具有弱-中等膨脹性。

卵石土層是成都平原常見(jiàn)的地層結(jié)構(gòu)，海拔約在423～435 m，按壓實(shí)程度從上至下可細(xì)分為稍密、中密、密實(shí)三層，在圖8中，卵石土細(xì)分層界面用洋紅色線條區(qū)分，厚度分布不均勻，其中稍密層層厚2～4 m，中密層層厚1～3 m，密實(shí)層層厚4～7 m，黏土層與卵石層界面劃分的標(biāo)志是速度大于290 m/s。

圖9中基巖層為白堊系上統(tǒng)灌口組泥巖，顏色呈紫紅色、褐紅色，主要由黏土礦物組成，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，中厚層狀構(gòu)造，按風(fēng)化程度分區(qū)強(qiáng)分化和中風(fēng)化。強(qiáng)風(fēng)化泥巖層與卵石層界面海拔在423～428 m間，界面起伏不平，測(cè)線末端界面埋深較深，與卵石層界面區(qū)分的速度標(biāo)志是速度大于500 m/s。中風(fēng)化泥巖層與強(qiáng)風(fēng)化泥巖層界面劃分標(biāo)志為波速大于700 m/s，其界面起伏明顯，深度變化大。

4.3 P2線成果分析

P2線位于市場(chǎng)內(nèi)部小巷道上，路面窄，地面有積水，地下有排水管道，微動(dòng)視橫波速度剖面如圖9所示，該區(qū)域地層由淺至深視橫波速度逐漸增大，淺部地層較平緩，可見(jiàn)存在明顯的波速突變界面，從上至下可明顯看出4個(gè)巖性界面，分別是，雜填土層，沖積、沉積粉質(zhì)黏土，沉積卵石土層，風(fēng)化泥巖層，再根據(jù)工區(qū)周圍巖土工程資料及收集的介質(zhì)波速信心，沉積卵石土層可細(xì)分為稍密、中密、密實(shí)三層，風(fēng)化泥巖層可分為強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化兩層。

圖9 P2線視橫波速度剖面圖Fig.9 Apparent s-wave velocity profile of P2 line

雜填土是市場(chǎng)建設(shè)前平整場(chǎng)地堆砌而成的，海拔437.5～440 m，層厚不均勻，厚度在0.5～3 m，劃分的標(biāo)志是視橫波速度小于170 m/s。

粉質(zhì)黏土層海拔436～438.5 m，層厚分布不均勻，相較于P1測(cè)線，此區(qū)域黏土層相對(duì)較厚，整體來(lái)看地層較平，平均厚度約為2 m，黏土層主要由黏粒組成，土質(zhì)較均勻，層狀構(gòu)造，結(jié)構(gòu)致密，具有弱-中等膨脹性。

卵石土層是成都平原常見(jiàn)的地層結(jié)構(gòu)，卵石層與黏土層界面較平，界面海拔為434.5～436 m，按壓實(shí)程度從上至下可細(xì)分為稍密、中密、密實(shí)三層，在圖9中，卵石土細(xì)分層界面用洋紅色線條區(qū)分，厚度分布不均勻，其中稍密層層厚2.5～4 m，中密層層厚2～3 m，密實(shí)層層厚3～7 m，黏土層與卵石層界面劃分的標(biāo)志是速度大于290 m/s。

強(qiáng)風(fēng)化泥巖層與卵石層界面海拔在423～427 m，劃分的速度標(biāo)志是速度大于500 m/s，界面起伏不平，在水平里程60～68 m，地層橫向不連續(xù)，波速呈“下凹”趨勢(shì)，故推測(cè)為一處斷裂。中風(fēng)化泥巖層與強(qiáng)風(fēng)化泥巖層界面劃分標(biāo)志為波速大于700 m/s，其界面起伏明顯，深度變化大。

5 結(jié)論與建議

(1)微動(dòng)方法具有無(wú)損探測(cè)、抗干擾、設(shè)備輕便的優(yōu)點(diǎn)，能輕松適應(yīng)建筑物密集，交通線路復(fù)雜，強(qiáng)背景干擾的工作環(huán)境，在鉆探工作難以開(kāi)展的地區(qū)，能夠成為一種有效的替代手段，為城市地下空間探測(cè)工作提供有力技術(shù)支撐。

(2)借鑒分布式高密度電阻率法的布極方式和常規(guī)地震勘探方法中多次覆蓋的原理，提出的線性滾動(dòng)臺(tái)陣采集裝置，經(jīng)過(guò)單點(diǎn)和整條測(cè)線的檢驗(yàn)，在探測(cè)精度、施工效率、容錯(cuò)性等方面均有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

(3)傳統(tǒng)微動(dòng)方法中，高頻信號(hào)難以提取，造成淺部盲區(qū)，往往采用主動(dòng)源方式補(bǔ)齊淺部地層的高頻信號(hào)。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)，配合具有較高的自然頻率的檢波器及較小的檢波器間距，可以清晰提取到50～10 Hz范圍內(nèi)高頻信號(hào)，有效減小了微動(dòng)方法的淺部盲區(qū)，同時(shí)也提高了微動(dòng)方法的分辨率。這不僅消除了主動(dòng)源施工對(duì)環(huán)境的干擾，還符合城市地下空間探測(cè)中，探測(cè)深度相對(duì)較淺，探測(cè)精度高的要求。

(4)與高密度電法一樣，文中提出的新型臺(tái)陣布置方法對(duì)單點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算的過(guò)程是一種按特定規(guī)律的重復(fù)運(yùn)算，因此可通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的數(shù)據(jù)運(yùn)算流程。