地震波在旅行过程中携带了大量的地层结构的信息，通过波动时间、波动能量振幅和频率等特性表现出来，以下是在隧隧基底岩溶探测中所发现的岩溶异常，从以上三个方面的波动特征上进行分类归纳整理，并结合宜万铁路具体隧道的实例详细介绍如下。

一、异常的形态特征

(一)隧道基底大型空腔异常形态特征(锤击震源)

图5-19为长鹰坝隧道DK238+783～+822中线单点反射地震记录，该段施工开挖揭示在DK238+795～+810隧道基底下方6～10m以下发育的大型岩溶空腔，洞高7m左右，扁平碟状，从地震记录图来看，地震波波形特征反映与溶洞的几何形状极其相似，呈长波长扁平状，与其两侧相对高频扰动波形差异明显。施工后期，在隧道基底铺底完成，该溶腔进行了填筑处理后，为了进一步研究了解该大型溶腔在处理后的单点反射中的异常形态特征，再一次进场进行了综合实地探测，如图5-20所示，采集记录偏移距均为3m，处理地段在超磁震源的地震记录[图5-20(a)]中仍还有较大的异常存在，表现在波形形态上绕射波成分丰富;而在锤击震源[图5-20(b)]中表现仅限于局部几个记录道上低频特征的反映，不是太明显。这既说明了处理溶洞中填筑层与溶洞顶板完整基岩仍有较大的物性差异，同时，从对比图可看出超磁震源记录中所携带的地震地质信息远比锤击震源记录的丰富得多，这再次表明了各种环境下超磁震源都具有锤击震源无可比拟的优越性。

图5-19长鹰坝隧道DK238+783～+822中线单点反射地震记录

图5-20DK238+770～+820超磁震源(a)与锤击震源(b)溶洞处理后地震记录对比图

图5-21彭加坡隧道某段单点反射记录

(二)隧道基底未铺底串珠状岩溶异常形态特征

图5-21为彭加坡隧道Ⅰ线DK29+430～+450右线单点反射地震记录，从记录中可看出DK29+439～+443段波形特征较之两侧呈明显异常　变化，表现形式为首波及面波同相轴均向下凹陷，波长变大。该异常经钻探(+440处右线)验证：“3.0～4.0m、7.20～10.30m为溶洞，无充填，11.00～11.30m、12.60～17.70m为溶洞，无充填。”可见该异常形态反映了典型串珠状岩溶异常波形特征，即整体波形同相轴向下凹陷，较之两侧波长有较大的拉长现象，整体如“胡须状”。

(三)隧道基底已铺底串珠状岩溶异常形态特征

图5-22(a)为高坪1#隧道DK139+694～+733段中线上锤击震源单点反射地震记录。DK139+717处钻探资料反映：8.0～10.0m、13.90～15.85为串珠状岩溶空洞;DK139+722处钻探资料反映：9.7～10.2m、11.50～14.6m为串珠状溶洞，充填块石夹软塑状粘土，两个钻孔反映岩溶发育深度较大，且纵向发育范围较宽，对应锤击地震单点反射记录波形仍然有下凹的趋势，但下凹趋势较之于未铺底地段之串珠状异常波形幅度要小得多。同时，从两幅图也可以看出，该隐伏岩溶在地震单点反射时间剖面上的表现形式并不太直观和明显，主要是在分辨率高得多的雷达剖面上反映得很直观和明显(该段雷达工作时场地条件很好)。

因此，为了更进一步地研究该异常在纯地震反射波上的表现形式，再次采用了超磁震源对该段再次进行现场单点反射波法数据测试分析，结果如图5-22(b)所示，可知相同剖面图中超磁震源的记录分辨率极高，地质异常信息极为丰富，不但可直观看出岩溶发育的确切范围，也可直接拾取到岩溶发育的顶板弧状顶点反射波时间，从而可准确计算顶板发育深度，与钻探结果基本相吻合。

图5-22高坪1#隧道地震记录

从图5-22(b)可看出，在DK139+705附近，17ms深度下还发育一溶洞异常(图中第一个红圈所示)，这与地质雷达探测结果(第一个雷达绕射波异常，图5-23)发育位置及深度均吻合很好，但是这一异常特征在图5-22(a)图中却很难看出，表明埋深稍大的岩溶异常，超磁震源激发得到的地震反射波这一“优势频率”比普通锤击震源得到的地震记录要明显得多。

图5-23高坪1#隧道地质雷达时间剖面图

(四)溶蚀裂隙发育，岩性破碎带波形特征

当灰岩被溶蚀时，其地质特征是岩体较破碎、节理裂隙很发育、岩体被切割成小块，但破碎发育程度并无严格的界线。通过现场测试表明，破碎带的反射信号表现为高频成分远比较完整的岩体丰富，这是因为波长较长的低频弹性波成分可以穿透破碎带，而波长小到与岩块大小可以比拟的高频弹性波成分则被岩块反射回来而造成。

二、异常的动力学特征

从以上各图可以看出，对应已知溶洞异常处，地震波的动力学特征，即地震波振幅及能量的变化都是明显的，较之两侧无岩溶异常的地段，岩溶发育地段的地震波振幅较大，能量较强，且后续波动延续度较大，低频振荡现象明显。

三、异常的频谱特征

从上述各图同样可以看出，对应已知溶洞异常处，地震波的频率变化显著，较之两侧无岩溶异常地段明显要低。

图5-24为某隧道单点反射提取的单道现场实测原始记录。采集参数均相同，显示增益控制也相同，图5-24(a)为岩层完整地段的单道记录，图5-24(b)为岩溶发育(非充填型)的单道记录，两者比较可看出，完整灰岩地震波无明显波动特征，时间剖面较“干净”;岩溶发育地段(7.5～14m为空洞)地震波频率成分复杂，面波、反射波、绕射波等混叠在一起，时间剖面上波动信息丰富，低频响应特征明显。