跨孔地震CT在城市轨道交通岩溶勘察中的应用

跨孔地震CT(亦称为地震层析成像)是通过分析地震波在穿越探测目标体内部时其时长、波幅、能量、波速、波形等各因素的变化,对探测目标体进行速度成像的一种地下孔内物探方法,其具备了探测精度高、探测周期短、成本低等众多特点,主要用于地下目标体的高精度探测。目前,跨孔地震CT法已经广泛应用于灰岩地区城市轨道交通综合勘察,利用该方法可以有效查明线路范围内岩溶发育位置、深度及几何分布特征和规模,并可以判别基岩埋深和起伏情况,为后续地铁设计和施工提供必要地质依据。以广东省广州市某地铁岩溶勘察项目为研究对象,利用跨孔地震CT详细划分出了探测区域土岩界面,圈定出了溶洞及溶蚀发育位置,选取异常位置进行钻探验证。跨孔地震CT成果揭示,岩面和溶洞位置与钻探成果吻合程度高,岩面高程及溶(土)洞位置高程最大误差均在1 m之内。钻探、物探成果起到了相互补充、互相验证的效果。

跨孔地震CT在地铁岩溶勘探中的应用

跨孔地震CT是利用地震波在不同的介质中的传播速度差异,通过算法反演出地层内部结构的技术,该技术能够有效帮助探测地下溶洞,减少由岩溶产生的危害。文中简述了跨孔地震CT的基本原理及运用过程,并结合浙江某市地铁岩溶勘探项目,采用单孔激发、多孔接收方式,获取了多组剖面高精度数据,揭示岩溶发育程度、形态以及规律,并且对于不同岩质的分界线也可以进行探明,为项目施工提供了有效的施工技术指导。本次研究成果可为地震CT探测技术在复杂地质条件下的工程应用提供了一定参考。

跨孔地震CT在综合管廊岩溶勘察中的应用研究

在岩溶发育地区,查明综合管廊结构影响范围内岩溶的发育程度至关重要。跨孔地震CT技术在岩溶勘察中得到越来越广泛的应用,但在综合管廊的岩溶勘察中鲜见报道。本文依托深圳市16号地铁线综合管廊工程,对跨孔地震CT技术在综合管廊岩溶勘察中的应用进行研究。结果表明,采用跨孔地震CT对综合管廊岩溶进行勘察是可行的,受地震波走时观测误差的影响,跨孔地震CT推测岩溶结果与钻探直接揭露情况存在一定差异,但总体结果基本一致。

跨孔地震CT技术在地铁工程施工溶洞探测方面的应用

本文介绍了在南京地铁4号线某区间应用跨孔地震CT技术进行现场数据采集的方法,并运用Matlab语言编制程序,通过最小二乘法对大型线性稀疏矩阵方程进行求解,由生成的三维网格数据绘制波速等值线图,从而实现了孔间介质波速层析成像的功能。根据成像图中低速带范围及波形分析确定了溶洞位置和充填情况,经checkerboard测试,并与钻探资料和地质雷达影像对比分析,结果表明跨孔地震CT技术用于地下岩溶探测时可靠性高,能够实现对孔间岩溶发育状况的超前预报。

地震CT技术在城市地质勘察中的应用研究

本文通过应用地震层析成像(CT)技术,对跨孔成像法采集得到的初至波走时,用基于最短路径法的弯曲射线追踪正演和基于LSQR算法的反演技术进行处理。与测井资料联合解释,得到井间波速分布图,对井控范围内的地层构造和地基注浆效果进行了研究,最终得到断裂构造带和人防空洞的分布。认为地震CT在进行城市环境地质调查与评价、浅层工程地质勘察时,能够解决地层岩性和构造的复杂性,对目标环境进行准确预测,在城市环境地质研究和基础设施建设中起重要作用,对促进城市地球物理勘察技术的发展有重要意义。

跨孔直流电阻率法CT勘探技术研究

常用电阻率法的空间效应和视电阻率拟断面记录点对应深度方面的经验性,使其工程应用受到限制.根据电场的基本理论和地震CT勘探的原理,提出了利用在平行钻孔中布设电极、然后利用一孔的电极供电、另一孔的电极同时测量的拟震式单极——单极跨孔直流电阻率法CT勘探技术,并编制了相关的数据处理软件.通过对砼模型在水压致裂过程中电阻率变化的测试,证明了该技术的可行性.

跨孔地震CT技术在地下岩溶等目标探测中的开发应用研究

针对跨孔CT技术工程应用现状,采用理论分析和实验结果比对的研究方法,在土洞和溶洞发育地区共选取3个实验目标区进行实验,部分解决了探测结果的合理解释问题、探测中最佳孔距选择问题、测点最佳密度选择问题及仪器和合理配置问题,研究结果可以指导该类探测工作按照最优模式进行,同时部分地解决了图像分析识别问题。

跨孔地震CT在地铁岩溶勘察中的应用

无锡地铁4号线3号标段的四院站-河埒口站在初勘阶段有岩溶揭露,且该地段地处市区,交通流量较大,建筑物密集,地下管线多,地质条件较为复杂,为后期的工程建设埋下了安全隐患。为查明该区段岩溶发育情况,结合前期的钻孔勘探,采用跨孔地震CT技术对岩溶地段进行现场数据采集,利用Matlab程序对数据进行分析解译,并据此画出剖面波速等值线云图,基于波速层析成像原理,通过分析弹性波在空间结构的传播速度来推断地质异常体的空间分布情况。结果表明整个场地岩溶比较发育,并分布有多处岩层破碎带,发育溶洞、裂隙的剖面共20余条。结合前期钻探资料及地质分析可知,跨孔地震CT在地铁岩溶地质勘察中可靠性较高,能弥补传统勘察资料的不足,实现对孔间岩溶发育的高精度预报。

城际铁路岩溶综合勘察方法研究

灰岩地区岩溶发育情况对城际铁路的施工及安全运营有重要影响,因此针对性进行高精度地质勘察十分重要。为降低复杂城区环境的影响、提高城际铁路岩溶勘察的精度与效率,依托某城际铁路,通过理论与实际探测效果对比,统计分析实际探测溶洞的大小并对比分析200 m长度试验区域跨孔地震CT、钻孔、等值反磁通瞬变电磁法(OCTEM)与微动4种方法的岩溶探测效果,研究不同孔间距对跨孔地震CT的探测效果,跨孔地震CT探测溶洞的分辨率,特定区域跨孔地震CT波速解释原则以及OCTEM、微动在不具备开展跨孔地震CT条件时的勘察效果。研究结果表明,跨孔地震CT工作中15 m孔间距相对30 m孔间距原始数据质量更高,岩溶识别率、分辨率更高,岩溶发育规模、空间位置形态的确定更准确,后期施工注浆及注浆用量的估算更可靠;15 m孔间距跨孔地震CT能够对2 m以上的溶洞进行精准揭示;在特定区域可以根据地震波速大小,将灰岩地区岩溶发育情况定量解释为风化层、溶蚀裂隙、溶洞以及较完整灰岩;在不具备跨孔地震CT工作条件时开展OCTEM和微动进行补充勘察,可以探明较大的溶洞,定性查明灰岩地区岩溶发育的程度。勘察方法具有勘察精度高以及不易受城际铁路沿线环境影响的特点,对城际铁路工程岩溶勘察具有重要意义,可在其他城际铁路岩溶勘察中推广使用。

复杂地面环境盾构区间穿越岩溶段探测及处理技术研究

针对复杂地面环境盾构区间穿越岩溶段施工难度大的问题,以过去的施工经验为依据,通过机勘结合跨孔地震CT探测技术确定溶洞处理范围,采用了处理边界处岩面下帷幕注浆以及跟管钻孔施工,提出了一种新的岩溶区域盾构穿越施工方案,实现了盾构区间穿越岩溶段的设计要求。

无锡地铁某区段岩溶发育特征及地基稳定性理论分析

目前中国地下工程发展迅速,地铁甚至成为衡量一个城市经济实力的指标。但是市区可能存在埋藏型岩溶,将给地铁工程建设带来很大的安全隐患,因此开展城市埋藏型岩溶探测,分析岩溶发育特征和发育机理等,对保障地铁工程建设安全十分必要。以无锡地铁某区段隧道穿越区为研究区,首先采用地质分析、跨孔CT探测等方法对岩溶发育特征开展研究,发现区内岩溶发育规模不大,受地质构造及灰岩分布影响,溶洞大部分沿地层界面和岩体裂隙发育,且具有明显的纵向强弱分带特征,大部分溶洞被完全充填或半充填,充填物成分主要来自于上覆岩土层。其次,基于双向受压无限板理论,对场区地基单个溶洞及双孔溶洞建立计算模型,并运用格里费斯准则对溶洞围岩的稳定性进行理论分析,推导出岩溶发育区地基稳定性计算公式。最后,结合地铁隧道设计方案与岩溶探测结果,发现场区内溶洞皆位于隧道底板下方,对隧道施工有一定影响,建议采用注浆方法进行处理。研究成果可为城市浅埋岩溶区的地铁设计与施工提供借鉴。

跨孔地震CT技术在桩基检测中的应用

桩基上部结构施工结束后若桩基出现病害,工程中常用的桩基无损检测方法较难实施。为了快速准确地检测桩基的完整性,本文首次尝试将跨孔地震CT技术应用于管桩的无损检测中。通过现场试验对单桩、多桩及无桩位置进行检测,发现跨孔地震CT技术对测试孔位布置要求较高,用于单桩检测时其精度高,准确性好,效果最佳。跨孔地震CT检测不仅可以准确反演出整个桩身情况,而且可以反演桩周及桩端地层分布情况。当测试孔横跨双桩或多桩时,地震波会出现重叠和干扰,检测效果不佳。

地震CT法在花岗岩球形风化残留体勘探中的试验研究

在城市盾构隧道建设过程中,盾构掘进若遇到花岗岩风化残留体(俗称孤石),掘进施工将非常困难,盾构姿态难以控制,刀具磨损严重,刀盘和刀座易变形,常常会出现喷涌、塌方、刀盘被牢牢卡住或刀盘严重磨损等意外情况。为保证盾构的顺利掘进,需采用物探方法探测出隧道沿线孤石分布情况。针对南方地区花岗岩地层特征,采用数值模拟和现场应用试验的方法开展花岗岩风化残留体的地震CT法探测技术研究,经钻探取芯验证与实际较吻合,解决了花岗岩风化残留体的准确探测与定位的难题。提出的一些合理化建议可为今后类似城市地铁工程施工提供参考。

跨孔地震CT在类岩溶地层中的应用效果分析

类岩溶地层的溶蚀结构十分复杂,对岩体的稳定性、强度等均有不良影响,探明类岩溶的溶蚀结构对工程建筑安全十分必要。以我国西南某拦河闸的右岸交通桥勘察为例,对比分析跨孔地震CT与传统钻探勘察方法在钙质砾岩中应用效果的差异性。研究表明跨孔地震CT虽在精细岩溶探测方面还存在一定不足,但能够较清晰的显示类岩溶地层岩壁、基覆界线等边界轮廓,在总体地质条件探测、优化勘探工作量、节省投资、加快工期等方面具有一定优势。研究成果可对跨孔地震CT在类岩溶的应用效果及应用价值提供依据和参考。

跨孔地震CT探测基岩面附近岩溶研究

高层建筑物的持力层大多为基岩,基岩面附近若存在岩溶将给建筑物基础带来重大隐患。为了更好、更精确地探测岩溶,本文从基岩面附近的多岩溶探测入手,依据射线理论进行正反演模拟研究,讨论岩溶与基岩面的距离、围岩与岩溶速度差异大小以及观测系统对反演结果的影响。研究结果表明:当所有激发点和接收点都布置在基岩中时,水平排列的两个岩溶与基岩面相隔一定距离时可以分辨其空间位置;当岩溶距离基岩面较近时,两岩溶的中心距增加到一定程度时,也可以分辨多岩溶的存在;当条带岩溶水平方向贯穿到两个钻孔时跨孔地震CT可以准确探测;岩溶充填物与围岩的速度差越大,跨孔地震CT技术越易于分辨两个水平相邻的岩溶。

跨孔地震CT技术在工程勘察中的应用

跨孔地震CT技术是利用地下介质弹性波速度差异,通过弹性波在地下介质中的旅行时的差异及能量的变化,选择合适的算法反演刻画地下结构和位置,该技术在工程勘察中能够有效地探测土洞和溶洞发育分布情况。论文结合跨孔地震CT技术的应用现状,简述了跨孔地震CT技术的原理,总结了跨孔地震CT技术在实际应用中的技术关键,并将跨孔地震CT技术应用到桥梁基础勘察中,为桥梁的设计和施工提供了充分的地球物理依据。

岩溶地区跨孔地震波CT探测误差与孔距关系

岩溶发育地区地质条件复杂多变,工程中可以通过跨孔地震波CT探测岩溶的空间发育情况。为了研究探测误差的规律和影响因素,本文在广州市白云区开展了现场试验,对同一桥桩采用不同孔距的多条CT剖面进行探测,统计分析跨孔地震波CT探测误差与发射-接收孔距的关系。结果表明探测误差随孔距增加近似呈指数级增长,孔距从10 m增加21 m,平均误差从0.2 m增加到0.7 m,当孔距大于20 m时,漏误判的概率显著升高。在合理的技术参数和测试方案下,地震波跨孔CT法可以准确地识别尺寸1 m以上的地质异常体。现有的设备条件下,中-微风化灰岩地区的CT孔距以5~20 m为宜。

跨孔地震CT在城市岩溶勘察中的应用

在灰岩岩溶发育地区,城市重大工程建设的地基精细调查是建设基础设计和施工之前的重要环节之一。本文以广州某标志性建筑地基岩溶调查为例,利用已有的25个工程钻孔实施横、纵以及交叉测线的跨孔地震CT立体探测;并通过直达波层析成像技术揭示了研究区的三维速度结构,结合地质和工作钻孔查明了研究区的岩溶几何分布特征和规模,为后续溶洞处理和基础设计、施工提供充分依据。

大断面巷道掘进围岩条件震波联合测试模拟研究

为探测大断面巷道掘进过程中前方地质条件及周边围岩特征,采用地震波CT与巷道内的反射波相结合进行勘探。基于地震波的数值模拟技术模拟巷道超前跨孔地震波CT勘探和反射地震偏移成像,并对结果进行数据融合,用来联合判断围岩破坏特征及超前地质条件预报。结果表明,2种方法数据的融合可以提高巷道周边地质条件判断的准确率。掘进工作面跨孔震波CT可为大断面巷道的地质预报提供新的依据,融合震波CT及反射偏移成像结果,可以为安全技术措施制定提供参数,对安全掘进至关重要。

无锡某地基埋藏型岩溶发育特征及充填物来源

研究埋藏型岩溶的发育特征和充填物来源对拟建超高层建筑的选址及持力层的选择具有重要意义。本文通过跨孔地震CT对溶洞和破碎带进行探测,并对部分代表性溶洞的充填物进行比重试验、颗粒分析和X射线衍射分析,结合现场工程地质情况,研究了距地表以下80余米处岩溶的规模、分布情况、岩溶发育特征及溶洞充填物来源。结果表明:溶洞发育规模较小,面积多在2m2以下,在垂直方向具有多层性;溶洞充填率达到92.7%,多为硬塑泥质全充填,承载力较大,可作为基础持力层;溶洞填充物的矿物成分基本相同,且与上覆基岩一致,充填物来源主要为上覆基岩的剥蚀;溶洞之间不存在大的连通通道,且地下水位已降至场地溶洞以下,故该处溶洞不会进一步发育,不会对上部地基稳定性造成威胁。