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管波探测法

伪瑞利波] pseudo-Rayleigh wave 在地层横波速度大于泥浆速度的情况下，从声源以大于横波临界角射向井壁的那部分波，将在井壁发生全反射，并以锥形波的形式在井内传播，这部分波称为伪瑞利波。实际上它是泥浆中反射的锥形波与井壁上传播的面波混合而成。在波列中它紧跟在横波初至的后面。由于没有能量折射到地层中，它的幅度比较大。 瑞利波 Rayleigh wave 是一种面波

一种常见的界面弹性波，是沿半无限弹性介质自由表面传播的偏振波 。由 L.瑞利于 1887 年首先指出其存在而得名。地震学中称其为R波或L波。在表层附近，质点的运动轨迹为椭圆；在离表面为 0.2 个波长的深度以下，其运动轨迹仍为椭圆，但运动方向与表层相反。在自由表面上，质点沿表面法向的位移约为切向的 1.5 倍。瑞利波的波速与频率无关 ，只与介质的弹性常数有关，为同介质中横波波速的 0.862～0.955 倍。在震中附近，不出现瑞利波。从震源射出的纵波在离震源距离为 后才形成瑞利波。由震源射出的横波在离震源距离为 后才形成瑞利波。其中 cR 为瑞利波波速；h 为震源深度 ；c1、c2 分别为纵波和横波波速。瑞利波沿二维自由表面扩展，在距波源较远处，其摧毁力比沿空间各方向扩展的纵波和横波大得多，因而它是地震学中的主要研究对象。

由地震震源发出的在地球介质中传播的弹性波。地震发生时，震源区的介质发生急速的破裂和运动，这种扰动构成一个波源。由于地球介质的连续性，这种波动就向地球内部及表层各处传播开去，形成了连续介质中的弹性波。 地球介质，包括表层的岩石和地球深部物质，都不是完全弹性体，但因地球内部有很高的压力，地震波的传播速度很大，波动给介质带来的应力和应变是瞬时的，能量的消耗很小，因此可以近似地把地震波看作弹性波。

从震源发出的波动有两种成分: 一种代表介质体积的涨缩，称为涨缩波，其质点振动方向与传播方向一致，所以又称纵波。另一种成分代表介质的变形，称为畸变波，其质点振动方向与传播方向垂直，所以又称横波。纵波的传播速度较快，在远离震源的地方这两种波动就分开，纵波先到，横波次之。因此纵波又称P波，横波又称S波。在没有边界的均匀无限介质中，只能有P波和S波存在，它们可以在三维空间中向任何方向传播，所以叫做体波。但地球是有限的，有边界的。在界面附近，体波衍生出另一种形式的波，它们只能沿着界面传播，只要离开界面即很快衰减，这种波称为面波。面波有许多类型，它们的传播速度比体波慢，因此常比体波晚到，但振幅往往很大，振动周期较长。如果地震的震源较深，震级较小，则面波就不太发育。

波速随频率或波长而变化，这种现象叫做频散。在完全弹性

的平行层介质中，由于各种类型的波的叠加，在地表观察到的面波频散是几何原因造成的。在地球内部，由于介质的不均匀性和非完全弹性，会导致体波的频散，这是物理原因造成的。由于频散，波形在传播过程中会发生变化。例如在震源处发出的一个脉冲，在远处就可以散成一个波列。

管波探测法是在钻孔中利用“管波”这种物理弹性波探测孔旁一定范围内的溶洞、溶蚀裂隙、软弱夹层等不良地质体的，是具有自主产权的最新的孔中物探方法。物探资料显示，当流体和固体两种介质相互接触时，流体的振动会在两种介质的分界面附近产生沿界面传播的界面波，称做广义的瑞利波。在液体填充的孔内及孔壁上广义的瑞利波沿孔的轴向传播，则称为管波。管波探测法正是利用管波的这种传播特性对孔中桩位的岩溶等地质体进行探测。在石灰岩地区，在施工勘察阶段，当采用大直径嵌岩桩时，管波探测法可在桩位中的一个超前钻孔中开展工作，即可探明以钻孔为中心、半径为半波长范围内的溶洞、溶蚀裂隙、软弱夹层等不良地质体的发育程度，探测范围直径在1.5米至2.5米之间。 目前，我院运用管波探测法已先后完成了多项重点工程的约800个桩位的探测情况。科技人员根据管波探测法解释结果，在满足嵌岩1倍桩径、桩底以下桩径的3倍并不小于5米范围内无溶洞、溶蚀裂隙、软弱夹层等不良地质体的条件