多道瞬态面波勘察技术 （ 以下简称面波技术 ） 是近几年快速发展起来的高新物探技术，利用其频散特性和传播速度与岩土物理力学性质的相关性可以解决诸多的工程地质问题。近几年，随着计算机的发展和对面波研究的不断深入，利用面波进行勘察得到广泛的发展，面波技术在近些年中成功应用于岩土工程勘察领域，在滑坡、断裂带、岩溶等不良地质体调查，以及地层划分等方面发挥了巨大作用。西北电力设计院自 2007 年引进了北京水电物探研究所的 SWS 面波仪，开展了大量的电力工程面波勘察工作，探索资料处理解释方法和应用范围，取得了良好的成果，也取得了显着的社会效益和经济效益。
1 方法原理
面波是指在弹性分界面处由于波的干涉而产生，并且沿界面传播且波动现象集中在界面附近的一种弹性波。具有以下几种主要特性 :
（1） 在均匀介质条件下，面波的传播速度VR与其振动频率 f （ 即面波的波长 ） 无关，面波在均匀介质中传播没有频散性。在不均匀介质中，面波的传播速度 VR是频率的函数，即面波的传播速度随着频率的变化而变化。面波在非均匀介质中具有频散特性。这是面波勘察的物理基础。
（2） 在多层介质中，面波具有明显的频散特性。面波沿地表传播，影响表层的深度约为一个波长，在深度约为半波长时，面波能量最大，因此某一波长的面波的速度主要与小于一个波长深度范围内的地层有关。这是进行面波勘察定量解释的依据。因此同一波长面波的传播特性反映了地质条件在水平方向的变化情况，不同波长的面波的传播特性反映了不同深度的地质情况。
利用瞬态冲击力作为震源，激发包含多种频率成分的地震波，在地面上沿波的传播方向以一定的道间距 ΔX 设置 N+1 个检波器，就可以检测到面波在 N×ΔX 长度范围内的传播过程。
设面波的频率为 f,相邻检波器记录的面波的时间差为 Δt（ 或相位差为 ΔФ），则相邻道长度内面波的传播速度为 :【1】
在同一地段测量出一系列频率对应的值VR 就可以得到一条 VR ~ f 频散曲线，频散曲线的变化规律与地下介质条件存在着内在联系。
根据频散曲线和反演计算，就可以划分地下介质的分布形态。
2 野外施工参数设置
2.1 干扰波的处理
面波勘察野外数据采集时，会遇到很多干扰波，例如 :声波、直达波、反射波、折射波、多次反射波、绕射波、散射波，另外还会由于环境等影响会出现工业游离电、微震动等干扰。
由于有效波和干扰波在波的运动学和动力学方面的差异主要表现在频谱、视速度、波至时间、振幅、波形等方面。干扰波的处理措施主要为 :
（1） 设置合理的偏移距，可以使直达波、反射波、折射波、声波等规则干扰波与面波分离开，便于后续数据处理剔除干扰波。
（2） 对于不规则干扰波要通过试验找到其发生的规律，寻找合适的观测时间进行数据采集，减少其影响。在后续数据处理中滤波、叠加等数字处理手段进行压制。
在一个新的工作区域开展面波勘察工作之前，必须进行有效波、干扰波的试验工作，以了解规则和不规则干扰波的存在情况，从而确定观测系统和采集参数设计工作。
2.2 采集参数设置
2.2.1 检波器的选择一般采用动圈式检波器，除了要求防水性好、高保真、合理的阻尼系数、线形响应好外，更多是要考虑检波器的谐振频率。一般对于土层宜采用 4 Hz 或 10 Hz 的检波器，对精度要求高的浅部探测可以选用 28 Hz 的检波器。
2.2.2 偏移距的选择偏移距的选择可以确定合适的接收窗口，一方面可以使直达波、反射波等干扰波与面波在时间上能区分开，另一方面合适的情况下还可以使高阶面波和基阶面波分离开，得到更纯的面波。偏移距太小，不能分辨出面波和干扰波；偏移距太大，后震动的能量就减弱，影响分辨率。野外采集数据时，要根据场地条件进行试验后确定偏移距参数。
2.2.3 道间距的选择道间距的选择主要考虑到勘探深度与勘探精度。依据采样定理，对于面波而言，道间距要小于需要勘探的最浅深度所需波长的 1/2,才能保证在空间域 （x 方向 ） 不会出现空间假频 ;面波的勘察深度基本与排列的长度相当。
2.2.4 激振源的选择常用的激振源包括炸药、雷管、电火花、震源车、锤击等。实际工作中从电力勘察的成本、安全方面考虑一般采用锤击和落重两类震源。通过试验可以发现。
（1） 随着震源重量的增加，激发出的面波中低频率成分比重越大。
（2） 在等重量条件下砂土激发的面波频散曲线要好于力锤激发的曲线。
（3） 面波勘察工作，应根据勘察目的选择合适的震源，震源材质在条件许可情况下可尽量使用砂土，勘察浅部信息时宜采用重量轻的震源，激发高频率面波 ;勘察深部信息时，宜采用重量大的落重，激发低频高能量面波。
3 数据处理解释
面波勘察采集的数据是地震波时间 （t） 空间域 （x） 的震动信号，包括各种干扰波和有效的面波。所以需要对原始记录进行处理 :（1） 切除干扰波→拾取面波→ F - K 或 F - V 域谱分析→频散曲线计算→正反演拟合计算。（2） 在面波等速度剖面处理软件中，把同一测线上的测点面波数据文件输入，各测点按 （1） 处理，输入各测点地面的剖面位置坐标，软件根据各测点拟合曲线的面波速度，形成彩色的面波波速断面影像图，结合钻探等资料进行综合分析解释。
4 工程应用实例
4.1 滑坡勘察
滑坡是指斜坡上的土体或岩体，受河流冲刷、地下水活动、地震及人工切坡等因素影响，在重力作用下，沿着一定的软弱面或软弱带，整体地或者分散地顺坡向下滑动的自然现象。
