SSP地震散射技术——公路采空区勘察的优选方案

公路建设及运营安全始终是工程领域的核心痛点，其中采空区隐患因埋深浅、规模小、分布隐蔽等特点，对探测技术的分辨率和精准度提出了极高要求。常规地球物理勘察方法在采空区探测中普遍存在局限，而SSP地震散技术凭借其独特优势，成为破解这一难题的理想手段，为公路工程地质灾害防控提供了可靠技术支撑。

一公路采空区勘察的技术困境与需求

采空区及采空塌陷区易导致公路路面沉降、开裂甚至坍塌，直接威胁行车安全，因此精准查明采空区的位置、规模及边界特征，是公路工程勘察的关键环节。然而，传统探测方法难以满足实际需求：电阻率法对空洞的识别准确性偏低，无法有效区分采空区与其他低阻地质体；大地电磁法在浅部高阻层探测中分辨率不足，难以捕捉浅层采空区的细微特征；地质雷达法探测深度有限，无法覆盖多数采空区的埋深范围。在此背景下，兼具高分辨率、高效率、低成本优势的浅层地震勘探技术，成为公路采空区勘察的核心选择。

二、SSP地震散射技术的核心原理与优势

与传统反射地震法将地质体视为层状模型、对非均匀地质体探测效果不佳的问题不同，SSP地震散射技术以非均匀地质体为研究对象，利用地震波在不同波阻抗地质界面的散射效应，实现对采空区的精准探测。

其核心原理基于非齐次波动方程，当地震波传播至波阻抗变化的地质界面（如采空区边界）时，该界面会形成散射源，产生向四周传播的散射波。通过分析散射波的传播规律，结合波速异常参数（散射强度a(r)），可精准反演地下岩层波速分布及波阻抗变化，进而构建地层形态、解译地质构造。其中，采空区与周边完整岩体的显著差异的是存在大范围低波速区，这一物理特征为SSP地震散射技术判识采空区提供了可靠依据。

相较于其他技术，SSP地震散射技术具备三大核心优势：一是分辨率高，可清晰捕捉浅层采空区的边界轮廓及规模大小，波速图像能直观反映采空区的埋深与范围；二是施工便捷，采用锤击震源、高分辨地震仪等设备，现场布置灵活，适用于公路沿线复杂地形；三是性价比优，兼顾探测效率与成本，可在短时间内完成多条测线的数据采集与分析，满足工程勘察的时效需求。

在云南省昆明市某矿区周边公路采空区勘察项目中，SSP地震散射技术的应用取得了理想效果。项目通过布置5条测线，采用32道高分辨地震仪、100Hz检波器及锤击震源，以0.5m检波器间距、2.5m偏移距及激发点间距的参数采集数据，经波场分离、速度分析及偏移成像处理，获得了清晰的纵波波速剖面。

从波速剖面图可见，勘察区域地层分为三层，其中风化层（6-24m埋深）因受采空区影响，波速显著低于基岩层，通过低波速异常区的分布，成功圈定出8处采空区的位置、埋深及范围。后续钻孔验证结果显示，物探结果与实际采空区情况吻合度极高，岩样松散状态及平均深度（23m）与探测数据一致，充分证明了SSP地震散射技术在公路采空区勘察中的可靠性。

图 1 民窑采空区导致路面塌陷示意图

图 2 SSP 地震散射技术采空区勘察采集方式

四、总结与推广意义

SSP地震散射技术有效解决了公路采空区勘察中“精准度不足、探测深度不够、效率低下”等痛点，能为公路建设前期隐患排查、运营期地质灾害防控提供精准数据支撑。作为一种高效、可靠的地球物理勘探方法，其不仅适用于公路采空区勘察，还可拓展至铁路、市政工程等浅层非均匀地质体探测领域，具有广阔的推广应用前景。