基于三维地震映像法的地铁盾构区间孤石勘探及其应用

球状或块状花岗岩不均匀风化残留的风化核(俗称"孤石")在我国南方沿海城市普遍发育。"孤石"经常导致盾构刀盘卡住及损坏,且可能引起地表的隆起等问题,因此在盾构施工前对"孤石"进行探测便于提前处理,是地铁工程勘察的难题。孤石与周围土层波阻抗不同的特点为地震映像法在孤石勘探中的应用提供了理论依据。本文首先介绍三维地震映像法的基本工作原理及方法;其次,建立含有孤石的三维地层模型,模拟三维地层中的地震映像法试验,研究不同位置测线的波形剖面图规律,结果表明:当测线在孤石投影区域内的时候,会产生明显的反射波和绕射波,可清晰观察到孤石的存在,经过数据处理后可确定孤石平面性状及埋深;最后,利用该方法对厦门地铁盾构区间的孤石进行勘探,当发现波形异常,揭示反射频率明显变低、振幅增强、有震荡现象和类似于短弧形的同相轴时,可判断为地下孤石。通过对比勘探结果与钻孔资料,验证了该方法的可靠性。本文提出了地铁孤石的探测及三维成像方法,供类似地区进行地质勘探借鉴。

基于横波传播特性的无损检测方法及在沉管隧道基础灌砂检测中的应用

采用各种探测手段揭示目标介质内部构造一直是工程界所关心的重要课题。以三维层状介质中的弹性场传播特性为基础,建立基于横波传播特性的无损检测方法。采用有限元数值模拟方法,针对含有低速夹层的水平层状介质模型,获得下部介质变化时横波响应波形数据,并对其进行波形形态、响应能量等特性分析,揭示当低速夹层介质的物理参数改变时,在模型表面接收到的横波响应特性与下部介质的相对密实度等参数的关系,明确基于横波传播特性的无损检测方法的有效性和精确性。在数值计算的基础上,开展沉管隧道底板灌砂全尺寸模型试验研究,采集灌砂施工前后的横波响应波形数据,通过对横波响应波形形态及响应能量分布进行可视化处理,实现对沉管隧道底板灌砂效果的评价。