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。

基于电火花震源的地震波CT波速影像图去噪

在南京某项目深部采空区采用电火花做为震源进行地震波CT探测时,发现波速影像图上出现诸多假异常,解译成果与实际地质情况不符。鉴于存在的问题,对地震波CT波速图像开展去噪研究,探索到一种使解译的速度值更加接近于实际值一种方法。实践表明,此技术可有效去除地震波CT图像波速影像图上的假异常,提高探测精度。研究成果可为物探专业的地震波CT技术发展提供借鉴。

布桑加水电站坝址探洞地震波CT应用研究

为满足布桑加水电站混凝土双曲拱坝对地质条件的基本要求(即坝基岩体完整均一、强度高、地质构造简单等),需要研究坝址区基础岩体质量状况,并探查岩体内部是否存在地质缺陷,利用坝址区两坝肩已开挖探洞实施洞间岩体地震波CT测试,获得测试区域工程岩体的波速分布规律。依据地震波CT成像波速分布变化特点判定坝址工程岩体结构特征、工程岩体质量以及地质构造、软弱岩带等地质缺陷的空间分布等,揭示了坝址区工程岩体的基本地质条件,取得了良好的应用效果,达到了勘察测试的目的,为大坝工程设计提供了可靠的基础资料。

主动地震波CT反演技术预测冲击地压危险的应用分析

为预防冲击地压事故的发生,亭南煤矿基于PASAT-M型CT微震探测系统,采用主动CT反演技术对309工作面未开采区域进行原位探测。根据探测结果,结合冲击危险性评价模型进行工作面冲击危险区域的预测,以指导后续卸压防冲工作。此次探测区内煤岩层总体处于中等冲击危险等级;采用综合考虑地震波波速异常系数和地震波波速梯度系数的冲击危险性评价模型进行预测,结果与现场实际基本一致。主动地震波CT反演技术与冲击危险性评价模型结合,可以有效探测回采区域内潜在冲击危险区,为下一阶段卸压防冲措施提供精准指导。

基于地震波CT探测的冲击地压危险性评价与防治

为了解决工作面回采过程中存在的冲击危险区域的不确定性和煤岩体内部静载荷分布的模糊性,采用地震波CT探测技术,对回采工作面采取静载荷探测和冲击危险性评估,对冲击危险区域进行了重新确定,并制定了有针对性的卸压方案,提高了工作面回采期间的冲击地压防治效果。结果表明,小庄煤矿40302工作面回采期间,发现中等危险区域共9处,弱危险区域14处,其他区域为无冲击危险区域。通过采用地面L型水平井分段压裂技术、煤层大直径卸压钻孔、煤层爆破及顶板预裂爆破技术对冲击危险区域进行卸压,有效降低了工作面回采期间的冲击风险,为工作面安全回采提供了保障。

地震CT探测技术在岩溶勘察中的测试应用

为准确掌握工区范围内岩溶的发育情况及其速度响应特征。现场采用地震CT探测技术对某研究区内的地质体开展一孔激发、多孔接收的地震CT剖面的快速扫描,进一步对实测数据进行反演层析成像,最后通过孔间CT层析成像结果结合钻孔资料对测试成果进行综合地质分析与解释。结果表明:研究区浅部覆盖层及岩溶或溶蚀裂隙与下伏基岩之间存在明显的速度差异,其中浅部覆盖层及岩溶发育区速度值约在800~2 000 m/s,而下伏基岩速度普遍在3 000 m/s以上;通过采用一孔激发、多孔同时接收的观测系统,可大大降低现场施工时间,并可同步获取多组剖面数据并提高探测精度。基于一孔激发、多孔接收的地震CT探测技术在实际工程中具有一定的应用和参考价值。

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。

基于多波勘探的跨孔CT交叉梯度联合反演算法

为了提高城市地下空间探测的准确性和可靠性,通过研究交叉梯度结构约束的联合CT反演方法,针对性地开展了跨孔电磁波CT与跨孔地震波CT的交叉梯度联合反演算法研究。通过试算结构不一致的双异常体模型,证明本算法有效降低了反演的多解性,改善了不同模型的结构一致性。

地铁地下工程中应用地震波CT技术探测孤石的参数选择

目的:地震波CT(计算机辅助层析成像)技术中,采用的不同探测参数(钻孔间距、检波点距、激发点距),对地铁工程中地下孤石探测结果的精确度有直接的影响,需要合理选择探测参数。方法:阐述了地震波CT技术的基本原理,以福州地铁1号线某车站的工程实际为例,在相同的探测条件下采用3种钻孔间距(4.6 m、10.4 m及15.0 m)进行地震波CT探测,并对比分析探测结果。在此基础上,在钻孔间距分别为14.5 m和10.5 m两种工况下,选取了4种检波点距和检波点距的组合方式,对探测结果进行了对比分析。结果及结论:选用较小钻孔间距(取值为4.6 m及10.4 m)时更能精确地反映地下孤石的分布形态及具体分布位置。选用较大钻孔间距(取值为15.0 m)时探测得到的地下孤石分布范围与实际分布情况相比偏大,且形态特征较模糊。与激发点距与检波点距取值较大(二者均取2.0 m)相比,取值较小时(二者均取0.5 m或1.0 m)地下孤石的探测分辨率更高。地震波CT合理的参数取值为:钻孔间距取10.0 m,激发点距和检波点距均取1.0 m。

CT监测技术在巷道底鼓问题中的应用

冲击地压引发底鼓问题持续影响矿井正常开采,底鼓发生的原因有很多,诸如底煤厚度、工作面回采速度、巷道拐角煤应力集中、工作面“见方”、采场支架工作阻力不足等。郭家河煤矿1307工作面回采至停采线附近时,工作面巷道变形明显,以底鼓为主。以1307工作面为研究对象,应用CT监测技术对底鼓发生前后震动波速数据进行反演,研究高速波区域在底鼓发生前后位置的转移,分析底鼓产生的原因,对煤矿冲击地压危险起到了预警作用,为矿井安全高效生产提供了保障。

地震波CT技术在高铁岩溶勘察中的应用

在岩溶发育区域进行高铁地质勘察工作时,为了解决传统的钻探勘察方法周期长、成本投入高等问题,基于跨孔地震波CT成果和钻探成果进行综合分析,得出了可靠的勘察资料。研究表明,(1)将地震波CT技术应用于沪昆高速铁路桥梁工程的桩基勘察中,岩溶结果符合率达到75%以上;(2)采用该方法可以快速揭示岩溶发育区域的地层情况,弥补了钻探勘察周期过长的不足;(3)综合分析地震波CT和钻探勘察成果,认为该墩台处存在较大的古岩溶槽;(4)受被探测岩土体空间赋存条件的限制,后期需要结合钻探成果进行二次或多次复解,以提高解译成果的可靠性。

基于震波CT探测的工作面冲击危险性评价及防治

为了提高工作面冲击地压防治效率,鉴于集中静载荷在冲击启动过程中的基础作用,以陕西某矿为工程背景,采用震波CT对工作面开展集中静载荷原位探测和冲击危险性评价,划分冲击危险区域,制定针对性防治方案。结果表明,煤层强冲击倾向性、开采深度大、上方厚硬顶板以及相邻工作面采空区顶板悬而不垮使工作面冲击危险性升高;工作面探测区域内煤层总体处于中等冲击危险等级,并准确划分了冲击危险区域。采用顶板爆破、煤层帮部及底板大直径钻孔卸压技术,切断力源,转移应力,由原来的“防治全巷道”转变为“防治重点危险区域”,提高冲击地压防治效率,得以保障工作面的安全回采。

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.

地震CT技术在采煤工作面的应用研究

基于近年来在多个采煤工作面开展的实测研究结果,论述了地震CT技术在采煤工作面进行不同目的探测时的应用原理、方法及解释原则。研究表明:基于地震波波速异常率分布可以对工作面开展冲击危险性评价,确定冲击危险区域;根据地震波波速条带异常分布规律,并结合相关地质资料,可开展工作面内断层展布情况精探;利用工作面前方波速分区特征,可进行工作面超前支承压力分布划定。

基于地震波和电磁波CT联合探测的采掘巷道冲击危险性评价方法

电磁波CT能够探测掘进工作面,但无法探测掘进工作面后方的大面积区域;地震波CT能够探测回采工作面内部,但是探测不了两侧的煤柱,即基于单一CT探测手段的冲击危险性评价方法,在矿井采掘巷道存在评价盲区。针对上述实际问题,建立了一种基于地震波和电磁波CT联合探测的采掘巷道冲击危险性评价方法;将2种现场实测手段电磁波CT和地震波CT2相结合,研究了基于2种CT探测的冲击危险性评价方法的数学表达;以时间和地点为状态变量,以现场动力显现情况及CT探测结果为驱动变量,确定了评价方法的内在逻辑关系及实施流程。通过分析基于地震波和电磁波CT探测的冲击危险性评价的力学基础,建立了冲击危险性评价模型;在2种CT探测的基础上,实现了采掘巷道冲击危险等级的确定及危险区域的划分;将该评价方法进行工程实践表明,通过将2种CT探测方式联合起来,实现了掘进工作面及其后方大面积区域,回采工作面及区段煤柱区的冲击危险性评价,验证了评价方法的有效性。该方法克服了基于单一CT探测手段的评价方法在探测尺度上的局限,几乎覆盖了矿井采掘巷道所有潜在冲击危险区域,为冲击地压治理提供了较为准确的依据,具有较好的应用效果。在时间上,该方法将CT探测与矿井的采掘接续相结合,初步确定探测顺序,并根据实际的动力显现情况和之前CT探测的结果加以调整。从空间来说,覆盖了掘进面、回采工作面和煤柱等矿井采掘巷道几乎所有潜在冲击危险区域,基本保证了无评价盲区。并且,该方法充分发挥了震动波与电磁波CT探测操作过程的便捷性,能够较好的适应井下现场动力显现的突发性。

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。

深井煤矿TBM掘进巷道围岩损伤区震波CT监测

以张集煤矿TBM开挖1413A高抽巷为研究对象,通过平行于高抽巷的轨道顺槽,向高抽巷施工监测钻孔,利用震波CT监测技术,对TBM掘进过程中围岩的开挖损伤区进行原位测试。基于对一系列不同时段波速场数据的综合分析,给出岩体的结构特性,得到巷道开挖全过程中围岩损伤区的产生和发展的演化过程,分析该施工条件下的开挖损伤区范围、裂隙演化与TBM施工的关系,并探讨开挖损伤区的形成和演化机制。研究成果为现场支护设计、支护时机、围岩变形特性和地质资料分析提供直接依据。