CSAMT深埋长大隧道破碎岩体靶向勘察研究

铁路深埋长大隧道因其埋深大、里程长,同时伴随复杂多变的地质问题,致使地质勘察难以查明、查细,特别是对深埋长大隧道破碎岩体空间分布的精准定位一直是工程勘察中的难题。基于CSAMT三维正反演理论,研究建立了针对深埋长大隧道中破碎岩体靶向勘察模式,从而实现“点-线-面”的精准勘察。通过开展基于四面体网格的CSAMT三维正演和有限内存拟牛顿法的三维反演研究,以及二、三维模型分析对比,验证三维CSAMT在铁路隧道勘察中的优势。在滇西地区某深埋长大隧道TBM掘进工区开展三维“点-线-面”靶向勘察试验,结果表明该勘察体系可靠且精度高,精准探明了TBM卡机工区段前方的花岗岩蚀变带影响范围及其空间展布形态,确定了断层破碎带的影响范围及其空间展布形态,有效提高深埋长大隧道勘察精度。布置靶向测线从“点-线-面”进行三维CSAMT勘察这一思路,对深埋长大隧道的勘察工作提供一定的应用参考价值。

强干扰环境下高铁隧底隐伏岩溶探测应用研究

为了探测在建高铁隧道强干扰环境影响下隐伏岩溶空间分布,采用地震映像时-频综合分析技术进行隧底隐伏岩溶探测。先利用地震映像法获取隧底地质体的时间域信号,基于魏格纳-威尔分布算法将其转化至频率域,再通过获取的时-频信息综合判定隐伏岩溶发育区,并确定其空间分布。将该研究成果应用于贵州某在建高铁中,多个隧道岩溶探测结果表明,在时间域中岩溶区地震反射波走时相比同相位高出5 ms,同时在频率域中岩溶区频率降低至240 Hz以下,由时间-频率域共同圈定物探异常区,在此异常区的验证钻孔均发现岩溶。研究结果表明,该方法在强干扰隧道隐伏岩溶中取得较好的探测效果,可为隧底隐伏岩溶精细、快速探测提供新的思路。

西渝高速铁路沿线断层大地电磁勘探研究

本文介绍了音频大地电磁测深法(AMT)的原理以及常用的4种AMT仪器的性能和特点,阐述了AMT野外和室内的工作方法,以西渝高速铁路的复杂地质地形条件为背景,采用4种AMT仪器对不同地质条件下的断层进行勘探,验证了AMT法在复杂地质地形条件的断层勘探上的有效性;通过分析4种仪器对于断层勘探的电阻率反映的区别,总结了4种AMT仪器在断层勘探中的特点。研究成果为类似铁路隧道物探断层勘探工作提供了参考。

基于数值模拟分析的弹性波CT岩溶探测能力研究与应用

岩溶勘探是工程地质勘察中的难点和重点。由于岩溶发育极不规律,并且城市轨道交通建设对岩溶勘察精度提出了更高的要求,使得岩溶勘探面临巨大的挑战。目前,岩溶勘察多采用钻探和物探相结合的勘探方法,其中弹性波CT(Elastic Wave Computerized Tomography)利用初至波走时反演地层速度探测溶洞,相较于其他物探方法,具有更高的精度,但存在“低速色盲”、陡倾层状异常难以探测、小规模溶洞分辨能力有限等问题。本文基于数值模拟分析探究弹性波CT岩溶探测能力,数值模拟分析结果表明:①弹性波CT能够有效探测规模大于观测点距的溶洞异常;②溶洞异常响应与其规模大小有关,规模越大,速度异常越显著;③陡倾层状低速异常速度反演断面表现出“X”型分布特征。为提高岩溶探测精度,建议综合弹性波CT单孔对无约束反演解译结果和钻探资料构建溶洞初始模型,再进行连剖面约束反演。通过将该方法应用于实际岩溶探测,并进行数值模拟对比论证,表明本文提出的反演方法能够有效提高复杂岩溶探测精度。

半航空瞬变电磁一维聚焦反演研究

半航空瞬变电磁法(SATEM)是一种采用地面发射—空中接收的新兴地球物理勘探方法,具有灵活、高效的特点。目前应用于SATEM的反演方法往往基于最大平滑准则,使反演结果较平滑,无法较好地识别具体的层界面信息。本文将聚焦反演理论引入到半航空瞬变电磁一维反演中,通过选择合适的聚焦因子和正则化因子来确定聚焦反演稳定器,然后对包含聚焦反演稳定器反演目标函数进行求解,使得反演结果更能清晰识别层状地层突变的界面。设置多个层状地电模型验证聚焦反演的可靠性,同时与Occam反演结果进行对比,突出了聚焦反演识别界面的优势。对某地区地下水探测的实际数据进行聚焦反演计算,与水文地质资料、测井信息进行综合分析,查明了该区域地下含水层的位置及其空间展布情况,同时验证了半航空瞬变电磁对地下水探测的可行性。

基于TSP纵波的隧道地质异常体快速识别方法

在隧道超前地质预报中,TSP隧道预报系统广泛应用于探测隧道施工掌子面前方地质异常体,并取得较好的应用效果,其数据处理软件包能较好地完成数据采集、处理及结果评估。但是,TSP系统数据存储未采用SEG统一标准格式,也未公开数据格式,用户针对TSP数据处理开发的软件较少。针对这种情况,提出基于纵波资料的隧洞前方地质异常体的快速识别方法:采用小波变换对纵波信号进行时变高截滤波,消除时变的高频干扰;利用剪切波变换较好的时频聚集性和方向表征性来分离有效波,利用基于多道最大熵魏格纳-威尔分布改进方法获取TSP纵波资料高精度时频谱;对高精度时频谱提取各采样点的振幅对数衰减梯度,实现掌子面前方地质异常体的快速识别。识别方法在岩体较完整的花岗岩段开展预报应用,其结果显示存在频率异常峰值,与隧道开挖揭示花岗岩富水张性节理发育一致,说明识别方法简单有效,值得进一步推广。

方位P波裂缝检测技术在川东北裂缝型储层中的应用

裂缝是油气运移和聚集的重要场所。在川东北TNL地区发现的天然气藏主要为深埋的裂缝性气藏。本文利用叠前保幅处理的三维地震资料,在建立岩石物理正演模型的基础上,参考应力场分析结果以川东北TNL地区嘉陵江组二段裂缝型储层为例,对利用叠前地震方位P波技术进行裂缝检测进行了讨论,并归纳了相应的检测流程。检测结果表明,该区存在两条北东向和一条北西向断层发育带,裂缝主要发育在北东向应力与北西向应力交错部位。

半航空瞬变电磁法在某滑坡探测中的应用研究

滑坡是常见的地质灾害之一,其发生往往伴随着一系列的次生灾害。针对某滑坡中滑动面与上覆地层和下伏地层存在的电性差异,采用半航空瞬变电磁法解析滑坡地区地下的电性结构。通过一维正演研究了K、H模型的地层厚度变化对电磁响应的影响,发现覆盖层厚度的变化对电磁响应的影响集中在前中期,对晚期电磁响应影响较小,而中间层厚度的变化则会对前中晚期电磁响应均产生一定的影响。以中间薄层地电模型为例,计算了薄层相对于围岩分别为高阻和低阻的电磁响应情况,得到了针对高低阻目标层的半航空瞬变电磁探测敏感区域。最后对某滑坡工区采集的半航空瞬变电磁数据进行了反演,取得了与工区地质情况相符合的地电模型。

浅海地区工程地震勘探多次波消除方法应用

在多数浅海地区地震勘察记录上,多次波广泛存在,严重干扰地震偏移成像。因此在浅海地区地震记录资料处理中,多次波的衰减是一个非常重要的环节。以我国第一大填海岛——海口市东海岸人工岛填海工程地震勘察为例,应用大型石油处理软件OMEGA与PROmax中的抛物线Radon法、预测反褶积法和FK滤波法,三种算法交替衰减工程地震勘察记录中的多次波,比较其优劣。在高精度前提下,得到了较好的工程地震多次波衰减方案。

瞬变电磁法在西南喀斯特地区充水型溶洞浅层勘察中的应用

基于等值反磁通原理的瞬变电磁法(TEM)将接收线圈置于反磁通平面,接收纯净的地下二次场,并以电阻率的差异来划分地层岩性及地质构造。充水型溶洞作为有限电导体,因其导电率高于周围碳酸盐岩,低阻异常明显,可作为其判识标志。阐述等值反磁通瞬变电磁法在新建铁路盘兴线保田车站特大桥岩溶勘探中的成功应用,证明瞬变电磁法在喀斯特地区溶洞浅层勘察中具有较好的适应性。

浅层瞬变电磁法在地铁工程隐伏断层勘探中的应用

在地铁前期勘察中查明地铁路线上隐伏断层的分布情况对于地铁建设及后期运行具有重大的安全意义。基于城市地铁隧道埋深浅和勘探工作中外界干扰强的特点,本文将一种新型的浅层瞬变电磁法——等值反磁通瞬变电磁法应用于深圳市地铁13号线隐伏断层的探测工作中。依据测线反演电阻率断面图和对应测线上已知的地质资料进行综合分析解释,推断出线路上两处隐伏断层的分布范围。最后通过与钻探成果的对比分析,验证了该方法对地铁工程中隐伏断层的勘察具有一定的指导意义。

等值反磁通瞬变电磁法在轨道交通勘探中的应用

西南山区城市轨道交通勘察中,查明地下隐伏岩溶和地质构造的分布情况对于轨道交通的修建及后期运行都具有重大的安全意义。基于等值反磁通原理的瞬变电磁法是一种新的探测地下纯二次场的方法。该方法与传统瞬变电磁法相比,采用收发一体的微型天线,对于地形复杂的地区,施工较方便,而且还具有勘探精度较高,抗干扰能力较强和工作效率较快的优势。本文基于山区城市轨道交通勘察中地形复杂和外界干扰强的特点,将等值反磁通瞬变电磁法应用于城市轨道交通地球物理勘探中,并取得了较好的应用效果。最后将两个应用实例的勘察结果与对应测线的地质资料进行对比,验证了该方法在西南山区城市轨道交通勘察的可行性与有效性。

综合物探在城市地下空间地质调查隐伏断层探测中的应用

城市地下空间地质调查工作目前在全国许多城市中如火如荼地开展,选择合适的调查手段会使得这项工作事半功倍。一些物探方法凭借其无损、高效、抗干扰能力强等优点在城市地质调查工作中备受青睐,但是面对城市复杂的工况,单一的物探方法往往无法有效探明城市地下地质构造,须通过多种物探手段联合开展勘察,相互佐证,才能真正有效地对城市地下地质构造进行精细查找。等值反磁通瞬变电磁法和微动法是近几年来发展较快的物探方法,广泛地应用于各个领域。本文以成都市地下空间调查工作中包江桥隐伏断层探测工作为背景,将等值反磁通瞬变电磁法和微动法联合起来探测该隐伏断层的具体位置和走向,最后将综合物探成果与以往地质调查资料作对比,结果吻合性基本一致,证明该综合物探组合在强干扰的城市环境中能够有效识别隐伏断层位置,为城市地下空间调查工作提供了一种行之有效的物探组合手段。

川东北地区飞仙关组鲕粒滩地震识别技术

碳酸岩盐礁滩相带是油气的重要储集场所,近年来逐步成为我国油气勘探工作的重点。其中四川普光特大气田的发现为我国碳酸岩盐生物礁滩气藏的勘探起了重要的指导作用。而沉积相带在碳酸岩盐礁滩的分布起到了至关重要的作用。本文从层序地层、地震地层学与地震属性分析的角度对四川一些地区的鲕粒滩相的识别进行总结。

OCTEM在铁路工程前期勘察中的应用

在铁路工程前期勘察工作中,岩溶、采空区和断层破碎带等不良地质体严重影响线路走向,应采用合适的物探手段查明上述不良地质体分布,为线路比选提供依据,而目前常规的物探手段普遍存在分辨率较低、对地形条件要求高和探测深度有限等缺点。OCTEM是近几年来发展起来的一种新型物探手段,具有浅层分辨率高、对各类复杂施工条件适应能力强且探测深度大等优势。为解决某铁路工程中岩溶、采空区和断层破碎带等不良地质体勘察难题,采用OCTEM开展了勘察工作,首先总结该方法在勘察工作中参数选择规律和注意事项,然后将得到的探测结果与已有的地质资料进行对比分析,较为准确地圈定了3处溶洞和3处采空区的范围,以及1处断层破碎带位置。

综合超前地质预报技术应用探讨

由于隧道内环境较复杂且干扰因素多,单一超前地质预报方法对不良地质体的预报准确性不高,往往无法满足施工安全需求。本文选择高精度隧道地震波反射(TSP)法、三维地质雷达及瞬变电磁多种预报方法开展综合应用研究,主要针对隧道瞬变电磁数据处理精度不足的问题,研究了隧道瞬变电磁最优化反演成像方法;针对传统二维地质雷达预报距离短且准确性不高的短板,引入了最新的三维地质雷达技术;再结合高精度隧道地震波反射(TSP)技术进行三种方法综合预报研究。结果显示综合超前地质预报技术能够有效提高隧道超前地质预报的准确度,更好地指导隧道施工。

音频大地电磁法在铁路隧道勘察中的应用

查明隧道洞身段地层岩性、断层破碎带宽度、破碎软弱含水岩体和岩溶发育岩体的埋深和规模,可预防涌水和突泥等地质灾害的发生。音频大地电磁法是工程物探的重要手段之一,可探测地下埋深1 500 m浅地层电阻率结构信息。隧道穿越的地层地质条件极为复杂,隧道开挖面临较大的风险,结合铁路隧道工程勘察应用,采用该方法对拟设隧道进行探测,能够初步划分地层岩性,判释隧道洞身段断层破碎带的规模,初步划分隧道洞身段围岩级别和岩溶发育岩体。研究结果表明:该方法能够有效探测隧道洞身段的不良地质体,初步查明隧道工程地质条件,对隧道设计及线路方案的比选具有重要的意义。

地震映像法和地质雷达法在铁路隧底岩溶探测中的应用

岩溶作为铁路隧道安全运行的一大隐患,对其高效准确的探测一直是隧道缺陷整治的重点难点。地球物理方法作为一种快速无损的探测手段在铁路隧道基底隐伏岩溶探测中能提供非常有价值的信息,受制于单一方法在隧道强干扰施工环境中的局限性,致使其探测效果有限,本文利用地震映像法及地质雷达法作为基底隐伏岩溶探测方法,并采用魏格纳-威尔分布改进算法提取地震映像剖面高精度瞬时频率。结果显示,各方法在隧道基底隐伏岩溶探测中均取得了较好的效果,且利用高精度瞬时频率能高效直观地圈定出岩溶异常分布范围,平行多测线结果进一步验证了上述方法的准确性,并能探明岩溶在空间中的位置展布,且与钻孔资料验证吻合。基于综合探测方法,同时利用时频域资料圈定隧道基底岩溶分布状况,并由此指导钻孔布置,极大地提升了隧道隐伏岩溶治理的可靠性,达到了快速准确治理隧道地质隐患的目的,为隧道岩溶物探技术的应用提供了新的思路。

改进型瞬变电磁装置在隧道超前地质预报探水中的对比

隧道掌子面前方地下水发育情况的探测工作一直是隧道超前地质预报工作中的重点。瞬变电磁法凭借对地下水敏感的特性,已被使用于隧道超前预报探水工作中。但隧道近似于一个全空间环境,而常规的瞬变电磁理论均是建立在半空间环境基础上。为适应隧道等全空间环境的探测工作,许多厂商对传统的瞬变电磁装置进行了不同改进,而这些改进装置的应用效果还有待实际工程项目的检验。因此采用3种不同改进的瞬变电磁装置置于某在建隧道的同一掌子面处进行探水工作,且将隧道的开挖实际情况与探测成果进行对比分析,评判了3种装置的应用效果,为隧道超前地质预报探水工作提供参考。