贵州裸露岩溶地下河系统污染通道识别钻探技术

贵州裸露岩溶区地下河系统发育、岩溶发育强烈、水文地质条件复杂,地下河系统易受地面污染源渗滤液浸入引发严重污染问题。地下河系统污染通道隐蔽性强、空间狭窄、各向发育不均匀,精准识别难度大。为揭露识别污染通道,钻探成孔施工面临软硬互层与软弱不均、强岩溶地层易孔斜、大溶洞钻孔轴线易偏移和套管拆断、自然水力坡度小的地下河系统示踪剂迁移缓慢等难题,污染通道揭露识别难度大、效率低。采用防斜保直、大岩溶套管穿越封隔、孔内激化促示踪剂迁移等技术措施,保证了勘查孔垂直度,并为测井、示踪试验及水样采集等工作提供精准的钻孔通道,实现了污染通道的精准揭露和快速识别。对同类地层精准揭露和高效识别污染通道的钻探施工有参考和借鉴意义。

穿越充填溶洞时单桩沉降计算方法研究

采用圆孔扩张理论提出竖向受荷桩周地层对充填溶洞的水平和竖向作用力计算方法,采用Mindlin解建立溶洞段应力增量计算方法,基于桩-土(岩)界面、桩-溶洞界面的Boxlucas1荷载传递模型提出考虑地层-溶洞-桩共同作用的穿越充填溶洞型单桩沉降迭代计算方法。通过案例分析验证本文计算方法的合理性。根据参数分析结果,研究溶洞与桩顶的距离、溶洞半径、溶洞充填物剪切强度、桩径、桩长等对单桩承载特性的影响规律。研究结果表明:本文建立的计算方法可用于分析单桩穿越单个或多个充填溶洞时的承载特性;充填溶洞距离桩端越远、半径越小、充填物剪切强度越强,单桩承载力越大。

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。

大坝灌浆修复过程的跨孔雷达CT可视化检测

为实现大坝注浆过程的实时可视化检测,采用双通道跨孔雷达和自动定位控制系统,结合实时成像算法对狮子坪大坝的分层注浆过程进行了CT检测,追踪到了浆液扩散呈现的电磁波速和衰减异常,分析了浆液扩散范围及其稳定所需要的时间。通过对注浆前后电磁波速图像和衰减图像进行对比,发现注浆后介质的密实性和防渗性有较大的改善。试验结果表明,双通道跨孔雷达可实现大坝灌浆修复过程中的可视化检测,为坝体注浆过程的工程质量提供了一定保障。

某机场航站楼岩溶发育区桩基施工技术

结合南宁吴圩国际机场T3航站区及配套设施建设工程–航站楼工程二标段项目,对强岩溶发育区桩基设计施工进行研究。桩位勘察采用一桩一孔+管波探测法,替代传统的一桩多孔。在桩位中心勘察钻孔进行管波探测,可快速探明桩位范围的岩溶、软弱夹层及裂隙带的发育和分布情况。较传统一桩多孔的桩位勘察方式,节省勘察成本,加快建设工期。桩基施工采用干成孔施工工艺,针对串孔、塌孔、溶洞等不良地质采取针对性的处理方案,以控制施工质量。

株距和穴栽苗数不同配置对喀斯特山区水稻产量和干物质积累的影响

【目的】探明喀斯特山区水稻移栽株距和穴苗数配置对其产量和干物质积累的影响,为水稻机插栽培密度和穴栽苗数的选择提供参考。【方法】选用2种不同类型水稻品种晶两优534(多穗型杂交籼稻)和甬优1540(大穗型籼粳杂交水稻),在固定移栽行距(30 cm)基础上,设置不同移栽株距(13.33 cm、20 cm和26.67 cm)和穴栽苗数(1苗、2苗和3苗),分析株距与穴苗数不同配置处理水稻的产量和干物质积累量。【结果】株距对2个水稻品种的有效穗均有显著(P<0.05)影响,对产量均无显著影响;随株距增加,2个水稻品种的有效穗呈降低趋势;大穗型水稻品种甬优1540的穗粒数随株距增加呈增加趋势,而多穗型品种晶两优534穗粒数受株距影响不明显;晶两优534千粒重随株距增加而降低,甬优1540千粒重受株距影响不明显;2个水稻品种的产量与干物质积累量均表现随株距增加而降低。穴栽苗数对2个水稻品种的产量均有显著(P<0.05)影响,对千粒重均无显著影响;相同株距条件下,晶两优534的有效穗和千粒重随穴栽苗数增加呈增加趋势,而穗粒数、产量及干物质积累量则随穴栽苗数增加而明显减少;穴栽苗数对甬优1540的有效穗、穗粒数和千粒重影响不明显,而产量与干物质积累量随穴栽苗数增加明显降低。【结论】在固定水稻行距(30 cm)基础上,一定范围内株距(13.33~26.67 cm)的变化对不同类型水稻产量影响较小,控制穴栽苗数(1~2苗)有利于水稻获得高产,同时该行株距及穴苗数配置适宜于水稻机插栽培。

钻孔岩溶地质分形特征在岩溶发育程度分析中的应用

现有岩溶发育程度分析以区域尺度的概略认识为主,而地形地貌、地下水径流等因素的影响下同一地质单元内岩溶发育程度仍具有差异,区域性的概略认识常无法满足场地尺度精细化岩溶发育程度分析的要求。钻孔岩芯资料是工程场地岩溶发育特征研究的重要资料,但由于存在取芯率以及长大陡倾—垂向溶蚀裂隙等各种因素的影响,利用传统的溶蚀统计方法表征岩溶发育程度存在一定的缺陷。该论文在收集工程范围内的钻孔资料的基础上,从岩溶分形理论的角度出发,结合钻孔图像识别系统及图形分形计算程序厘定岩溶发育程度判别指数(IKAF),提出一种适用于场地尺度、高精度的岩溶发育程度辨识方法。利用该研究方法对绵竹市石亭江中上游流域左岸山区的水库场地钻孔资料进行研究分析,结果显示该方法能快速且准确识别钻孔内岩溶发育的形态,减小长大陡倾—垂向溶蚀裂隙发育对溶蚀率定量的误差,利用该方法得出的岩溶发育程度与野外调查宏观溶蚀现象反映的岩溶发育程度基本一致。该研究方法是传统溶蚀发育程度分析方法的有益补充。

跨孔CT岩溶识别方法准确性的统计学评价

岩溶地质灾害是粤港澳大湾区引擎城市广州和深圳城市建设与地下空间开发利用面临的主要挑战之一。岩溶勘探一般综合钻探与物探信息进行溶洞识别与评估。跨孔CT物探方法因操作简便,地层信息获取能力较强,近年来在大湾区岩溶勘探中广泛应用。然而,该方法识别溶洞的精度尚待定量评估。鉴于此,收集了大量的岩溶钻探与勘探对比数据,采用模型因子法对跨孔CT岩溶识别精度进行了统计分析。结果表明:该方法能够准确地探测出溶洞顶板埋深、底板埋深与洞高,平均误差不超过5%;对顶板与底板埋深的预测精度离散性非常低,仅为5%,但洞高预测精度离散性中等,超过35%。跨孔CT岩溶识别方法的精度稳定性较好,不受CT方法类型、溶洞充填情况、发射和接收点距、钻孔类型、溶洞顶板厚度、钻孔间距、验证孔距离等因素的影响。对现行跨孔CT方法进行了简单校正,使得在不增加计算复杂性的前提下,模型平均精度提高4%,离散性降低3%。最后,分析证实洞高预测模型因子服从韦布尔分布。研究成果可为岩溶区溶洞勘探与风险评估提供理论支撑。

岩溶区钻孔桩泥浆漏失引起土体变形机制与破坏模式试验研究

岩溶区桩孔常常钻穿溶洞诱发泥浆漏失,引起孔壁失稳、地面塌陷、设备陷落,阻碍施工顺利进行。掌握钻孔因泥浆漏失而塌陷机制对优化、确定桩孔的施工工艺非常重要。该文采用室内模型试验,研究岩溶区覆盖层为上部黏土、下部砂土条件下桩孔钻穿溶洞、泥浆漏失引起土体变形机制与破坏模式,为岩溶区桩基施工方案决策提供试验依据。结果表明:桩孔钻穿溶洞顶板引起上部黏土、下部砂土覆盖层塌陷的力学原理是桩孔钻穿溶洞顶板后,泥浆快速下窜导致孔壁应力失去平衡,砂土因单粒结构而率先移动、充填桩孔,进而引起的上层黏土失稳下沉。当砂土顶面与水平面形成的夹角约等于内摩擦角时,砂土滑动停止;砂土滑动停止后,上层黏土下沉持续而形成土拱;土拱形成以后,地面趋于稳定;钻孔泥浆下窜诱发地面沉降的历程分为快速下沉、缓慢下沉、稳定3个阶段,整个过程历时约1 min,地面形成下沉盆。工程中,建议对溶洞顶板上部砂土采用注浆法加固,防止桩孔钻穿溶洞顶板引起地面塌陷,确保设备人员安全、施工顺利。

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。

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。

岩溶隧道超前钻探孔内成像施工技术研究

依据工程人员经验进行分析的地质调查法、钻探取芯法通常无法对超前地质情况进行准确预报,地质雷达法、地震波反射法等多种物探方法探测后缺乏直接有效的验证。基于此,在斜井掌子面及左右洞身采用长距离超前钻探孔内成像的新技术进行钻孔内部全过程、360°全视角的探测,准确清晰地验明前方地质情况,为后续斜井施工方案提供指导。研究成果为迂回斜井进正洞方案提供了有效支撑,工程应用效果显著,最后总结了超前钻探孔内成像关键施工技术,为相关类似工程参考。

桩基础岩溶(土)洞处理施工技术

桩基础工程建设项目,由于岩溶(土)洞的发育,容易导致工程质量事故,为保证桩基础设施安全,质量、进度、成本目标可控,在实际的工作中,选用较为成熟的袖阀管注浆处理技术,通过地勘资料的分析,明确溶(土)洞的发育区域,合理布置注浆孔与排气孔的位置与深度,选取合适的注浆参数及工艺,能有效解决岩溶引发的危害。该方法可用于喀斯特地貌地区一定规模的溶(土)洞地基处理。

岩溶地区冲孔灌注桩漏浆与塌孔处理技术与质量保证措施

岩溶地区的地层中往往含有大量的土洞与溶洞,在水下灌注桩施工过程中频繁出现的漏浆和塌孔对施工人员和设备安全造成严重威胁,严重影响工程进度和质量。针对岩溶地区冲孔灌注桩施工中出现的漏浆与塌孔,采用片石黏土水泥筑壁法、素混凝土回填法、钢护筒跟进法和预注浆法处理地层中的土洞和溶洞,取得了良好的效果,同时采用桩侧与桩底后注浆工艺,能够很好地保证成桩后的桩身质量。

跨孔弹性波CT法在桩底岩溶探测中的应用

某岩溶发育区的工程桩采用跨孔弹性波CT法测得桩底部岩土体的波速云图,对桩底地质条件进行评估,查明了桩端岩土层和溶洞发育情况。实践表明:跨孔弹性波CT法的物探测试手段具有数据直观的特点,可在溶洞等地下埋藏物探查方面推广应用。

不同渗透率灰岩裸孔注浆浆液扩散特性

定向钻孔注浆是防治煤层底板水害的重要技术。基于邱集煤矿水文地质特征,利用COMSOL Multiphysics中达西两相流模块建立灰岩岩溶裂隙含水层的钻探裸孔注浆模型,开展顺层分支裸孔注浆浆液扩散的模拟研究,分析不同渗透率灰岩注浆裸孔浆液扩散特性。结果表明:随着时间的推移,浆液扩散呈孔口位置扩散距离远、裸孔末端扩散距离近的特征;渗透率增加3.5×10^(-12)m^(2)时,浆液扩散面积增加300~500 m^(2),注浆孔口的浆液扩散形态差异明显;渗透率为8.5×10^(-12)m^(2)时,浆液在孔口横向扩散距离为45 m;渗透率为1.5×10^(-12)m^(2)时,浆液在孔口横向扩散距离仅为20 m,浆液扩散形态沿裸孔呈细长状。结合工程实践分析表明,在渗透率为1.2×10-12,5.4×10^(-12)m^(2)和8.9×10^(-12)m^(2)附近的徐灰岩溶裂隙区域,获得的浆液实际扩散距离稍小于浆液模拟扩散距离,主要是因为实际岩溶裂隙开度、粗糙度不一等原因所致,验证了模拟研究结果的准确性。研究结果为黄河北煤田类似水害问题的治理和定向钻孔高质量精准注浆技术提供了科学参考。

综合勘探方法在湖底岩溶区隧道的应用

某隧道工程是穿越城市内湖的一条主干路,是城市二环线的分流通道。根据湖底隧道初、详勘结果,隧道与道路接线部分下伏基岩主要为石灰岩等可溶岩,岩溶发育等级为强发育。岩溶对设计、施工和隧道运营安全影响较大,为了查明岩溶发育特征,采用钻探和物探对已揭露碳酸盐岩的区段进行岩溶专项勘察。钻探采用钻孔及抽芯的方法,物探采用孔内彩色电视、孔间电磁波CT、孔间弹性波CT,为隧道岩溶的加固及处理提供准确的勘察数据。

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。

岩溶地区桥梁基础处理方案研究

岩溶地区地质情况复杂,溶洞的大小和连通性存在不确定性,某桥梁桩基施工过程中存在着塌孔、路面塌陷等突发情况,通过采用多种手段进行施工期间补充勘察,探明溶洞的大小及连通性,提出多个调整桥梁基础设计方案进行分析比选,结合工程安全性、进度、造价等综合因素推荐合理方案,并顺利实施。

复杂溶岩地质钻孔灌注桩施工技术研究

结合某地理位置位于喀斯特地形地貌的工程项目,针对施工钻孔灌注桩过程中遇到的溶洞状态不一、大小不同、形态各异等问题,详细介绍和总结了多种桩基施工工艺和桩基遇溶洞时的处理方法。经过实践得出结论:在施工过程中遇到溶洞时,首先需要了解溶洞的位置、大小等信息,然后根据具体情况选择合适的处理方案,以此保证施工质量和安全。