被动源面波法在城市居民区建筑间的应用.pdf

被动源面波法在城市居民区建筑间的应用邬健强1，陈松1，徐俊杰1，郑智杰2,3，刘永亮2,3，王越4（1.中国地质调查局武汉地质调查中心(中南地质科技创新中心),湖北武汉430205；2.中国地质科学院岩溶地质研究所/自然资源部、广西岩溶动力学重点实验室/联合国教科文组织国际岩溶研究中心,广西桂林541004；3.广西平果喀斯特生态系统国家野外科学观测研究站,广西平果531406；4.武汉轻工大学马克思主义学院，湖北武汉430023）摘要：城镇中的人文噪声和工业生产对传统的地球物理调查方法（重、磁、电、震）有极大的干扰限制，鉴于此，文章采用抗干扰能力强、受场地条件影响小的被动源面波法在城市居民区进行地下空间勘探的应用。研究结果表明：（1）被动源面波法在城市地区地下空间勘探中是一种有效的物探方法，其施工排列灵活多变，适应性强且不受外界干扰；（2）根据扩展的空间自相关法（ESPAC）处理得到视横波速度剖面能有效地对地下土洞、岩溶破碎带及溶洞等进行响应；（3）结合多条网状测线剖面结果，绘制不同深度的视横波速度水平切片图能有效对地下空间结构进行评价。关键词：被动源面波法；频散曲线；扩展的空间自相关法(ESPAC)；视横波速度 Vx中图分类号：P631.4文献标识码：A文章编号:10014810（2023）06132209开放科学（资源服务）标识码（OSID）：0引言随着城市的快速发展，人类对城市地面塌陷1和城市地下空间的关注不断提高。地球物理方法作为能够直接感知地下介质结构的手段，越来越多地被应用于解决城市地区浅地表和地下空间的实际地质问题。由于城镇中的人文噪声和工业生产而产生的各种电磁场等干扰，导致传统地球物理调查方法（重、磁、电、震）在人口密集的城市地区的应用受到极大限制，但是人文噪声却为被动源面波法提供了有效的震源。被动源面波法最早是在 1957 年由 Aki2提出来的，利用以瑞雷波能量为主的微震，采用空间自相关法（SPAC）提取瑞雷波相速度频散曲线，然后反演得到地下一维横波速度结构。Okada3概述了 SPAC方法，并进一步开发微震阵列测量，以提高检波器布局的灵活性，能够勘探更深处的横波速度结构。Nakamura4提出可以通过在同一场地观测到的噪声水平分量与垂直分量的频谱比来估计场地响应，即HVSR 法。Louie5提出了一种基于-p 变换或倾斜叠加的被动地震方法折射微震法。Park6提出可以通过采用基于主动源面波中的相移法来处理被动源面波数据。近年来，该方法以其抗干扰能力强、受场地条件影响小等特点得以快速发展710。并在岩溶塌陷探测1112、预测覆盖层厚度1314、地下横波速度结构探测1516、场地效应评价1718、地热资源勘察1920、活断层探测21、城市地质调查2223等多个领域取得了一些成功应用。由于本次研究区位于城市居民区，且地面基金项目：中国地质调查局项目（DD20230237）;国家自然科学基金（42107485）；第一作者简介：邬健强（1990），男，工程师，主要从事岩溶灾害及地下水勘探方法研究。E-mail：。通信作者：陈松（1985），男，高级工程师，主要从事近地表地震体波、面波成像方面研究。E-mail：。收稿日期：20221211第42卷第6期中国岩溶Vol.42No.62023年12月CARSOLOGICASINICADec.2023邬健强，陈松，徐俊杰，等.被动源面波法在城市居民区建筑间的应用J.中国岩溶，2023，42（6）：1322-1330.DOI：10.11932/karst20230613发生过塌陷，亟需查明地下介质的地质结构和构造，基于此，笔者采用被动源面波法进行勘探工作。通过对被动源面波法的结果进行处理与解译，确定了地下溶洞、岩溶裂隙带等岩溶特征，证明了被动源面波法在城市地区应用的有效性，同时结合不同深度的视横波速度水平切片对地下空间结构进行了有效评价。1被动源面波的方法原理被动源面波勘探的关键问题之一是如何提取频散曲线，目前最常用的两种方法是频率波数域法（F-K法）和空间自相关法（SPAC 法），笔者主要采用SPAC 法。空间自相关法（SPAC 法）是 Aki 在 1957 年首创提取被动源面波频散的方法，其基本原理是，给定一组被动源面波接收点，其中一个点位于中心，其余点等角度分布在圆周上，假设中心点 C(0,0)与圆周上任一点 X(r，)接收的角频率为 的面波信号分别为 u(0,0,t)和 u(r,t)，则其空间自相关函数：(r,)=u(0,0,t)u(r,t)空间自相关系数则定义为空间自相关函数在所有方向上的平均，即(r,)=122w0(r,)d上式的积分结果可表示为(r,)=J0(rv()(r,)式中：J0(x)是第一类零阶贝塞尔函数，v()为面波相速度。由此可知，空间自相关系数是面波相速度和频率的函数，通过拟合计算的空间自相关系数，可以导出面波相速度。空间自相关法适用于规则的接收点。当接收点不规则时，可类似地采用拟合贝塞尔函数的方法计算相速度，这种采用非规则台阵的空间自相关法称为扩展的空间自相关法（ESPAC）10。2研究区概况研究区位于广西桂林市七星区城区，主要在居民宿舍楼建筑区，该区西临东二环路，北临金鸡路（图 1），电磁及振动干扰明显。建筑之间纵横交错，主要以水泥路相隔。区内主要出露地层依次为：上覆第四系全新统桂平组（Qhg）浅黄，砖红色黏土，砂砾；下伏基岩为泥盆系上统融县组上段（D3r3）浅灰，灰白色厚层灰岩。研究区内没有断裂构造发育，研究区地质简图见图 1。不同的岩石具有不同的横波速度，相同的岩石在不同的环境下亦显示不同的横波速度，所以地层岩性差异是被动源面波法划分岩性层的物理前提。根据区内岩性特征，第四系土层应为低速层，完整灰岩应为高速层，而含水或有裂隙发育的灰岩则属于相对低速特征。3工作方法实际场地踏勘可知，纵横交错的建筑之间是水泥路，且宽度有限，故采用直线型的被动源面波法。测线布置见图 2，布置了东西横向测线 5 条，南北纵向测线 2 条，其中 V1 线 6472m 处为原塌陷回填区。数据采集仪器采用德国 DMT 公司的 SUMMIT地震仪，接收为 4.5Hz 的垂向检波器。布设方式为每条测线按 2m 点距一次性布设好检波器，采集参数为每条测线采集 20 个及以上的记录，每个记录的采样时间为 32768ms，采样频率为 500Hz。工作之前检查检波器的一致性，保证所有检波器能够正常工作，方可进行正式观测。数据正式采集时尽量保1234560500 m图1研究区地质简图1.泥盆系上统融县组上段灰岩2.第四系全新统桂平组黏土3.第三系上统南康组碎屑岩4.湖泊5.公路6.物探测区Fig.1Geologyofthestudyarea1.DolomiteoftheuppersegmentofDevonianUpperRongxianFormation2.ClayofQuaternaryHoloceneGuipingFormation3.ClasticrocksofUpperTertiary Nankang Formation 4.Lakes 5.Highway 6.Testing zone ofgeophysicalprospecting第42卷第6期邬健强等：被动源面波法在城市居民区建筑间的应用1323持周围环境相对安静，以利于有效记录数据，实际野外数据采集情况见图 3。测线采集系统图3实际野外数据采集示意图Fig.3Schematicmapoffielddataacquisition4数据处理与解释分析4.1直线型被动源面波法数据处理被动源面波法数据处理的流程包括预处理、提取频散曲线、计算视横波速度和绘制视横波速度成果图。针对本次采集到的直线型被动源面波数据，采用如下步骤进行处理：（1）按照达到探测深度的原则，对每条测线每个记录的原始数据进行排列长度处理。本次探测深度为 2035m 左右，故排列长度选择 20m，即 11 道，并按照 2m 点距整体移动对原始数据进行有序抽取。H1 线的被动源面波原始数据图见图 4，图 5 为有序抽取 1-11 道的原始数据图。（2）对所有抽取之后的数据进行检查，剔除干扰较大的数据段。（3）采用 ESPAC 法处理检查之后的数据。具体步骤如下：将数据按照一定时间长度分成若干个数据段，剔除其中干扰大的数据段，采用中心频率不N6080120100120100120100120100H2H3H1H4H5010 m14060806080606080100V1V2608010 栋12 栋8 栋11 栋房屋物探测线点号/线号原塌陷回填区140/H1图2物探测线布置图Fig.2layoutofgeophysicalprospecting15016 00019 20022 40025 60028 80032 00012 8009 6006 4003 20013411810286x/mt/ms70图4H1 线被动源面波原始数据图Fig.4OriginaldatamapofpassivesurfacewaveofLineH11324中国岩溶2023年同的窄带滤波器处理各数据段，提取待分析的频率成分；对各个频率成分分别计算中心接收点与不同位置各点之间的空间自相关系数并进行方向平均；最后拟合不同观测位置的空间自相关系数得到频散曲线；（4）检查每个记录所得到的频散曲线，直接剔除其中干扰大或形态差异大的频散曲线，不参与最后的合并；Vx,i=TiV4r,iTi1V4r,i1TiTi114（5）将 提 取 的 频 散 曲 线 经 公 式计算得到视横波速度。其中 Vx为视横波速度，Vr为面波相速度，T 为周期；（6）在 Surfer 软件中直接绘制视横波速度成果图。按照以上原则对所有测线的所有记录进行处理，最后得到各测线的视横波速度成果图（图 6 和图 7）。视横波速度 Vx是既不同于相速度 Vr也不同于横波速度 Vs的面波物性参数，具有速度量纲。因为其避免了反演过程中设置初始模型、反演结果选取等人为因素的影响，故而选择视横波速度。4.2直线型被动源面波法数据解释图 6 给出了平行测线 V1 和 V2 的视横波速度剖面图，从上到下依次为测线 V1 和测线 V2 的结果。本着由已知到未知的原则，先分析原塌陷回填区的视横波速度特征。原塌陷回填区位于图中 V1 线6472m 处，该回填区浅部有个比较明显的相对高速异常，深部则出现相对低速异常特征，证实浅部土层被扰动，发育于溶槽中，深部发育有溶洞，导致土体漏失形成地面塌陷，后经回填，浅部形成相对高速体。此结果表明，该工作区可以通过视横波速度的大小及相对变化来判断岩土体的结构特征。由图 6 可知，两条平行测线的地下介质视横波速度值整体范围在240920ms1，剖面从纵向上来看存在分层现象，浅层介质视横波速度除回填区外，基本相对偏低，普遍范围在 240380ms1，是第四系覆盖层黏黏土、砂砾的反映，覆盖层的深度大约 1015m。随着深度的增大，介质视横波速度值有明显的增大，普遍范围在400920ms1，是基岩 D3r3融县组灰岩的反映。横向上来看基岩面起伏不大，只在基岩相对低速异常区有比较明显的下凹现象，图中粉色虚线即推测的岩土分界面位置。基岩中可以明显看到两条测线都存在不同程度的横向视横波速度值的突变，突变处的视横波速度表现为低速特征，视横波速度值范围在 360480ms1，推测可能是岩溶破碎带或溶洞的反映。图中红色虚线即推测的异常范围，具体为 V1线 6472m 和 9298m 处，V2 线 8898m 处。从这15016 00019 20022 40025 60028 80032 00012 8009 6006 4003 200146142138134x/mt/ms130图5H1 线 1-11 道被动源面波原始数据图Fig.5Originaldatamapofpassivesurfacewavefortraces1-11ofLineH160V1302010H/m708090 x/m60V2302010H/m708090100 x/m240440640840Vx/ms1图6V1-V2 视横波速度剖面图Fig.6ApparentS-wavevelocityprofilesofLinesV1-V2第42卷第6期邬健强等：被动源面波法在城市居民区建筑间的应用1325两条平行测线的异常形态的分布来看，推测存在一个主要的岩溶发育带 I（青色虚线范围）。图 7 给出了平行测线 H1-H5 的视 S 波速度剖面图，从上到下依次为测线 H1，测线 H2，测线 H3，测线 H4 和测线 H5 的结果。五条平行测线的地下介质视横波速度值在 220850ms1，从纵向上整体来看存在分层现象，表层介质视横波速度值相对偏低，普遍范围在 220380ms1，为第四系覆盖层的反映；随着深度的增大，介质视 S 波速度值有明显的增大，普遍范围在 400850ms1，为基岩 D3r3融县组灰岩的反映。横向上来看，覆盖层厚度变化不大，变化范围在 915m，各测线中粉色虚线即为推测的岩土分界面；而在基岩中，各测线都存在不同程度的横向视横波速度值的突变，突变处的视横波速度表现为低速特征，视横波速度值范围在 340430ms1，推测可能是岩溶破碎带或溶洞的反映。测线中红色虚线范围即为推测的异常范围，具体为 H1 线 8088m，98104m 和 110130m 处，H2线 94102m 处，H3 线 8290m 和 120128m 处，H4线 6270m，8490m 和122130m 处，H5 线8894m和 96104m 处。从五条平行测线的异常形态的分布来看，有些异常分布呈局部孤岛状，而有些异常分布存在一定的联系，总体上来看，推测存在一个主要的岩溶发育带 I 号（青色虚线范围），该异常带与图 6 中的异常带相对应，应属于同一个异常带。I 号异常带主要表现为南北走向，范围广，从基岩面开始就有明显的异常形态。为了更加直观地反映建筑楼地下异常的空间分布情况，图 8 给出了不同深度的视横波速度水平切片图。其中图8（a）为30m 深，图8(b)为25m 深，图8(c)为 20m 深，图 8(d)为 15m 深。由图 8 可知，随着深度的加大，相对低速的异常圈闭也不断变化，纵向深度上主要是向 10 栋建筑楼地下及周围集中，横向分布上形成南北向的 I 号异常带。综合图 6、图 7 和图 8 的解译结果，给出各测线推测的异常位置统计表（表 1）及各测线不同介质的视横波速度的统计表（表 2）。该工作区内主要异常带为 I 号异常带，推测为岩溶发育带，有一定的延伸方向，可解译为强径流带，主要走向为 NS 向。将表 1推测的异常位置投影到物探测线布置图上，结合综合解译结果，给出综合物探解译平面图（图 9）。虽未获得后期验证钻孔资料，但在 I 号异常带部分位置揭露出呈串珠状发育的溶洞。5结论（1）研究区覆盖层厚几米至十几米，覆盖层厚度在速度突变处或附近处变化较大。通过与原塌陷回填区的对比验证，明显的异常特征表现为：上部土层被扰动，土层覆盖在溶槽上，深部有溶洞发育，导致土体漏失，形成地面塌陷。（2）测线上揭露显示，岩溶多发育于 30m 以内，140130120110100H1302010H/m708090 x/m120110100H3302010H/m70608090 x/m120 130110100H4302010H/m70608090 x/m100H2302010H/m70608090 x/m100H5302010H/m708090 x/m220370520820670Vx/ms1ms1图7H1-H5 线视横波速度剖面图Fig.7ApparentS-wavevelocityprofilesofLinesH1-H51326中国岩溶2023年表 1各测线推测的异常位置统计表Table1Inferredabnormalpositionofeachsurveyline测线点号/m面波测量点号/m推测异常位置/mH156150661408088,98104,110130H2501186010894102H348138581288290,120128H450148601406270,8490,122130H556120661108894,96104V15010860986472,9298V248110581008898表 2各测线不同介质的视横波速度统计表Table2Apparentshearwavevelocityofdifferentmediumforeachsurveyline测线覆盖层/ms1破碎灰岩/ms1充水溶洞/ms1完整灰岩/ms1H1220380400490370430580850H2220370390480350400580850H3220350400480340420580850H4220360400500350410580850H5220370400510360420580850V1240380410480360410600920V2240360400470370420600920(a)(b)(c)(d)房屋物探测线点号/线号原塌陷回填区140/H1Vx/ms1Vx/ms1Vx/ms1800760720680640600560520480440400360010 m010 m010 m010 m700660620580540500460420380340630610590570550530510490470450430410390630610590570550530510490470450430410390370350Vx/ms1图8不同深度视横波速度切片图Fig.8SlicemapsofapparentS-wavevelocityatdifferentdepths第42卷第6期邬健强等：被动源面波法在城市居民区建筑间的应用1327主要有 I 号强岩溶发育带。该岩溶发育带主要分布在 10 栋地下及其周围，范围较广，并具有一定的延伸方向，主要走向为 NS 向，推测为强径流带。（3）研究区覆盖层的视横波速度范围在 220380ms1，完整灰岩在 580920ms1；而破碎灰岩，由于裂隙发育，视横波速度在 390510ms1，充水溶洞的视横波速度则相对更低，为 340430ms1。参考文献黄健民,吕镁娜,郭宇,陈小月.广州金沙洲岩溶地面塌陷地质灾害成因分析J.中国岩溶,2013,32（2）：167-174.HUANG Jianmin,LV Meina,GUO Yu,CHEN Xiaoyue.Researchonthereasonforgeologicdisasterbykarstsurfacecol-lapseatJinshazhouinGuangzhouJ.CarsologicaSinica,2013,32（2）：167-174.1AkiK.Spaceandtimespectraofstationarystochasticwaves,withspecialreferencetomicrotremorsJ.BulletinEarthquakeResearchInstitute,1957,35（3）：415-456.2Okada H,Suto K,Asten M W.The microtremor surveymethodM.Tulsa,USA:SocietyofExplorationGeophysicists,2004.3NakamuraY.AmethodfordynamiccharacteristicsestimationofsubsurfaceusingmicrotremoronthegroundsurfaceJ.Quar-terlyReportofRTRI,1989,30（1）：25-33.4Louie J N.Faster,better:Shear-wave velocity to 100metersdepth from refraction microtremor arraysJ.Bulletin of theSeismologicalSocietyofAmerica,2001,91（2）：347-364.5ParkCB,MillerRD.Roadsidepassivemultichannelanalysisofsurfacewaves(MASW)J.JournalofEnvironmental&Engi-neeringGeophysics,2008,13(1):1-11.6孙勇军,徐佩芬,凌甦群,李传金.微动勘查方法及其研究进展J.地球物理学进展,2009,24（1）：326-334.SUN Yongjun,XU Peifen,LING Suqun,LI Chuanjin.Microtremor survey method and its progressJ.Progress inGeophysics,2009,24（1）：326-334.7叶太兰.微动台阵探测技术及其应用研究J.中国地震,2004,20（1）：47-52.YETailan.TheexplorationtechniqueformicrotremorarrayanditsapplicationJ.EathquakeResearchinChina,2004,20（1）：47-52.8丁连靖,冉伟彦.天然源面波频率波数法的应用J.物探与化探,2005,29(2)：138-141,145.DINGLianjing,RANWeiyan.Theapplicationofnaturalsourcesurfacewavefrequency-wavesmethodJ.Geophysical&Geo-chemicalExploration,2005,29(2):138-141,145.9赵东.被动源面波勘探方法与应用J.物探与化探,2010,34（6）：759-764.ZHAODong.Passivesurfacewaves:MethodsandapplicationsJ.Geophysical&GeochemicalExploration,2010,34（6）：759-764.10刘伟,甘伏平,赵伟,陈玉玲.高密度电法与微动技术组合在岩溶塌陷分区中的应用分析：以广西来宾吉利塌陷为例J.中国岩溶,2014,33（1）：118-122.LIUWei,GANFuping,ZHAOWei,CHENYuling.Applica-tion analysis of combining high density resistivity andmicrotremorsurveymethodsinareasofkarstcollapse:Acase11N6080120100120100120100120100H2H3H1H4H5010 m14060806080606080100V1V2608010 栋12 栋8 栋11 栋房屋物探测线点号/线号原塌陷回填区140/H1推测强岩溶发育带推测异常位置图9综合物探解译平面图Fig.9Planmapofcomprehensivegeophysicalinterpretation1328中国岩溶2023年studyofthecollapseinJilivillage,Laibin,GuangxiJ.Carso-logicaSinica,2014,33（1）：118-122.梁东辉,甘伏平,张伟,韩凯.微动HVSR法在岩溶区探测地下河管道和溶洞的有效性研究J.中国岩溶,2020,39（1）：97-102.LIANGDonghui,GANFuping,ZHANGWei,HANKai.StudyontheeffectivenessofthemicrotremorHVSRmethodindetect-ingundergroundriverpipelinesandcavesinkarstareasJ.Car-sologicaSinica,2020,39（1）：97-102.12LiangDH,GanFP,ZhangW,JiaL.TheapplicationofHVSRmethodindetectingsedimentthicknessinkarstcollapseareaofPearl River Delta,ChinaJ.Environmental Earth Sciences,2018,77（6）：259.13张伟,甘伏平,梁东辉,韩凯,刘伟.利用微动法快速探测岩溶塌陷区覆盖层厚度研究J.人民长江,2016,47（24）：51-54.ZHANGWei,GANFuping,LIANGDonghui,HANKai,LIUWei.ApplicationofmicrotremorexplorationinquickinspectionofoverburdenlayerthicknessinkarstcollapseareaJ.YangtzeRiver,2016,47（24）：51-54.14何正勤,丁志峰,贾辉,叶太兰.用微动中的面波信息探测地壳浅部的速度结构J.地球物理学报,2007,50（2）：492-498.HEZhengqing,DINGZhifeng,JIAHui,YETailan.Todeter-minethevelocitystructureofshallowcrustwithsurfacewaveinformationinmicrotremorsJ.ChineseJournalofGeophysics,2007,50（2）：492-498.15何正勤,胡刚,鲁来玉,张维,叶太兰,沈坤.云南通海盆地的浅层速度结构J.地球物理学报,2013,56（11）：3819-3827.HEZhengqin,HUGang,LULaiyu,ZHANGWei,YETailan,SHENKun.TheshallowvelocitystructurefortheTonghaibasinin YunnanJ.Chinese Journal of Geophysics,2013,56（11）：3819-3827.16王伟君,刘澜波,陈棋福,张杰.应用微动H/V谱比法和台阵技术探测场地响应和浅层速度结构J.地球物理学报,2009,52（6）：1515-1525.WANGWeijun,LIULanbo,CHENQifu,ZHANGJie.Applica-17tionsofmicrotremorH/VspectralratioandarraytechniquesinassessingthesiteeffectandnearsurfacevelocitystructureJ.ChineseJournalofGeophysics,2009,52（6）：1515-1525.FotiS,ParolaiS,AlbarelloD,PicozziM.Applicationofsurface-wave methods for seismic site characterizationJ.Surveys inGeophysics,2011,32（6）：777-825.18WangCF,ZhangJ,YanLH,LiuH,ZhaoD.Applicationofpassivesourcesurface-wavemethodinsiteengineeringseismicsurveyJ.EarthquakeScience,2014,27（1）：101-106.19XuPF,LingSQ,LiCJ,DuJG,ZhangDM,XUXQ,DaiKM,ZhangZH.Mappingdeeply-buriedgeothermalfaultsusingmicrotremor array analysisJ.Geophysical Journal Interna-tional,2012,188（1）：115-122.20徐佩芬,李世豪,杜建国,凌苏群,郭慧丽,田宝卿.微动探测:地层分层和隐伏断裂构造探测的新方法J,岩石学报,2013,29(5)：1841-1845.XUPeifen,LIShihao,DUJianguo,LINGSuqun,GUOHuili,TIANBaoqing.Microtermorsurveymethod：Anewgeophysicalmethodfordividingstrataanddetectingtheburiedfaultstruc-turesJ.ActaPetrologicaSinica,2013,29(5):1841-1845.21徐佩芬,侍文,凌苏群,郭慧丽,李志华.二维微动剖面探测“孤石”：以深圳地铁7号线为例J.地球物理学报,2012,55(6):2120-2128.XU Peifen,SHI Wen,LING Suqun,GUO Huili,LI Zhihua.MappingsphericallyweatheredBouldersusing2Dmicrotremorprofilingmethod:Acasestudyalongsubwayline7inShenzhenJ.ChineseJournalofGeophysics,2012,55(6):2120-2128.22廖武林,林亚洲,李井冈,王秋良,姚运生,张丽芬.微动探测方法在武汉后湖勘察中的应用J.地震工程与工程振动,2014,34（Suppl.1）：173-177.LIAOWulin,LINYazhou,LIJinggang,WANGQiuliang,YAOYunsheng,ZHANGLifen.ApplicationofmicrotremormethodinsurveyofHouhudistrict,WuhanJ.EarthquakeEngineeringandEngineeringDynamics,2014,34（Suppl.1）：173-177.23ApplicationofthemethodofpassivesurfacewavetotheexplorationofurbanresidentialareaWUJianqiang1，CHENSong1，XUJunjie1，ZHENGZhijie2,3，LIUYongliang2,3，WANGYue4（1.Wuhan Center of China Geological Survey(Geosciences Innovation Center of Central South China),Wuhan,Hubei 430205,China；2.Institute ofKarst Geology,CAGS/Key Laboratory of Karst Dynamics,MNR&GZAR/International Research Center on Karst under the Auspices of UNESCO,Guilin,Guangxi 541004,China；3.Pingguo Guangxi,Karst Ecosystem,National Observation and Research Station,Pingguo,Guangxi 531406,China；4.Wuhan Polytechnic University School of Marxism,Wuhan,hubei 430023,China）AbstractWiththerapiddevelopmentofcities,peoplearepayingincreasingattentiontourbangroundsubsidenceandundergroundspace.Asameanstodirectlyexplorethestructureofsubsurfacemedia,geophysicalmethodsareincreasinglybeingappliedtosolvethegeophysicalandgeologicalproblemsonshallowsurfaceinurbanareas.Duetothe various electromagnetic interference produced by the human noise and industrial production in cities,theapplication of traditional geophysical survey methods(gravity,magnetism,electricity and earthquake)is greatlylimitedindenselypopulatedurbanareas,butthehumannoiseprovidesaneffectivesourceforthemethodofpassive第42卷第6期邬健强等：被动源面波法在城市居民区建筑间的应用1329surfacewave.Themethodofpassivesurfacewavehasdevelopedrapidlyduetoitsstronganti-interferencecapacityandlittleinfluence by site conditions.Specifically,this method has been used in karst collapse detection,prediction ofoverburdenthickness,detectionofvelocitystructureofundergroundshearwave,siteeffectevaluation,geothermalresourceexploration,activefaultdetection,urbangeologicalsurveyandotherfields.Sincethestudyareaislocatedinan urban residential area whose ground had subsided,it is urgent to find out the geological structure of theundergroundmedium.Theauthorsadoptthemethodofpassivesurfacewaveforexplorationandapplicationresearch.Thecoreofthismethodliesintheextractionofthedispersioncurve.Therearetwomostcommonlyusedmethodsatpresent.Oneisthemethodoffrequency-wavenumberdomain(F-Kmethod),andtheotheristhemethodofspatialautocorrelation(SPACmethod).Inthisstudy,theauthorsmainlyadoptthelatter,whileforirregulararrays,themethodofextendedspatialautocorrelation(ESPAC)isused.Themainexposedstratainthisstudyarealiessuccessivelyasfollows:theoverlyingclayinlightyellowandbrickredandgravelinQuaternaryHoloceneGuipingFormation(Qhg),andtheunderlyingbedrockcomposedofthicklimestoneinlightgrayandgray-whiteintheuppersegmentofDevonianUpperRongxianFormation(D3r3).Thereisnofaultstructuredevelopedinthearea