表面波譜分析法(SASW)

表面波譜法(SASW)於 80 年代由 Heisey(1982)、Narzarian and Stokoe(1984,1988)提出，根據穩態震動法(SSRM)的理念，藉由新式的 數位震波擷取儀器與強大的計算工具，使現場的施作效率獲得改善，

反算的過程更為精確，針對土壤特性的評估能力大為提升，截至今 日，表面波譜法已廣泛的應用在現地調查的範疇上，對於表面波震測 的改善功不可沒。

表面波譜法施測上，使用一衝擊式震源於地表產生一暫態訊號之 擾動，藉由兩個佈設於測線上之低頻受波器收錄表面波之訊號，如圖 2.10 所示，由於近場與遠場效應，每一施測幾何只能準確獲得某一頻 率寬帶內之資料，因此必須改變不同的施測幾何以增加資料頻率寬 帶。其中，小受波器間距使用小鐵槌產生高頻的訊號，大受波器間距 使用大鐵鎚甚至炸藥等震源以提高低頻資料的品質。

表 面 波 譜 法 測 線 配 置 主 要 有 (1) 固 定 受 波 器 中 點 法 (Common Receiver midpoint Method)，(2)固定震源法，依試驗之要求與場址之 地質條件而採用不同之儀器佈設方法。

(一)固定受波器中點法

固定受波器中點法，如圖 2.11，佈設一等受波器間距之測 線，沿著兩受波器之中點往兩側展延，兩受波器間距一般為 0.5、

1、2、4、8、16、32、64 公尺，震源與受波器之近站支距一般等 同於施測時之受波器間距。該施測方式並於線外兩側設置一正向 與反向之炸點，改變不同之施測幾何使測線長度涵蓋到欲探測之 土層深度為止，一般只需施作 1、4、16、64 公尺之受波器展距，

即可獲得足夠之資料。

(二)固定震源法

固定震源法，如圖 2.12，佈設一等受波器間距之測線，通常 兩相鄰受波器之間距為 0.5、1、2、4、8、16、32、64 公尺，震 源與受波器之近站支距一般等同於施測時之受波器間距。該施測 方式於線外兩側設置一正向或反向之炸點，並於該處產生一震波 訊號，此後，保持該炸點之位置，往遠離炸點之方向依次增加受 波器間距，以逐步進行正向或反向震測試驗，直到測線之展距涵 蓋欲探測之地層深度為止。

一般表面波譜法施測以採用固定受波器中點法為主，該法對同一 測線施以正反向之資料擷取，可以有效的印證資料的可信度，並減少 土層局部不連續與側向變化對訊號產生之干擾。

表面波之頻散曲線，最重要的即是決定相位速度與頻率的關係。

表面波譜分析法利用頻譜分析計算不同頻率的相位速度之流程如下:

兩受波器的資料經一次快速富利葉變換，兩受波器之相位角差等同於 相位角之平均互能頻譜(Average Cross-Spectral Density)的相位角:

[

]

x

為增加頻譜分析之準確性並評估訊號雜訊比（或相關函數），每一施 測幾何必須重複施測以得到多筆訊號資料，施測方法繁瑣費時。此 外，當地層之變化複雜時，所量測到之頻散曲線為基態與高次模組疊 加而成之有效頻散曲線，如式(2-9)所示，有效相位速度為區域性之物 理量，不同受波器間距所量測到之頻散曲線不同，如何將不同施測幾 何所得到之資料整合起來以得到單一整合頻散曲線，常需要繁瑣的人 為判斷以維持資料之合理性。表面波譜法對於表面波應用於地質調查 之推廣扮演舉足輕重之角色，但其施測方式與分析方法並非最佳，表 面波譜法亦可採用可控式簡諧震源，可提高各頻率之訊號品質，但無 法解決上述之問題。以下將探探討多頻道表面波震測法以改善表面波 譜法以改進表面波譜法的不足。