武汉轨道交通岩溶探测技术应用研究
武汉地铁6号线岩溶发育特征及治理方案比选
武汉地铁6号线岩溶发育特征及治理方案比选贺彬;钟世华;罗其奇;詹保华;陈聪【摘要】基于岩溶专项勘察资料,通过数学统计方法分析研究区岩溶发育特征.根据上覆盖土层和基岩之间的组合关系将岩溶地质结构分为两大类,并结合岩溶发育特征提出对应治理方案.运用数值模拟手段研究岩溶塌陷发生时,I类岩溶地质结构治理方案中两种不同类型的隔离桩的受力情况.研究结果表明,研究区岩溶主要发育于基岩面以下15m范围内,以垂向发育形态为主.绝大部分溶洞高度小于3m,充填形式以全充填为主.岩溶治理方案由帷幕注浆、区间满铺注浆、隔离桩及溶洞注浆等措施组成,其中B型隔离桩(单排旋喷桩+单排灌注桩)的受力特性优于A型隔离桩(三排旋喷桩),建议优先采用.%The characteristics of karst development in study area are analyzed by mathematical and statistical methods based on the karst investigation data.Meanwhile, the karst geological structures are classified into two types according to combination relation between overlying soil layers and bedrock,and the karst treatments are pro-posed considering the characteristics of karst development.The stress distributions of two different types of partition piles of the treatment for type I karst geological structure are investigated by means of numerical simulation.The re-sults indicate that the most of karst caves develops along the vertical direction within the scope of 0~15 m below the rock surface.The height of the majority of karst caves is less than 3 m and the most common filling type of karst caves is full filling.The karst treatments consist of curtain grouting,full grouting in the section,partition piles and grouting for karst caves.The type B partition pile, which is comprised of arow of jet grouting piles and a row of bored piles,is suggested to be adopted preferentially because its mechanical behavior is better than the type A par -tition pile composed of three rows of jet grouting piles.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2017(017)030【总页数】7页(P336-342)【关键词】地铁;岩溶发育特征;治理方案;数值模拟【作者】贺彬;钟世华;罗其奇;詹保华;陈聪【作者单位】中铁五局集团有限公司,长沙410007;中铁五局集团有限公司,长沙410007;中国地质大学(武汉)工程学院,武汉430074;湖北交投鄂西北高速公路运营管理有限公司,襄阳441100;武汉地铁集团有限公司,武汉430030【正文语种】中文【中图分类】U642.25武汉市地处长江中下游,江汉平原东部,城市面积8 494 km2,碳酸盐岩分布面积达1 100 km2以上,占该市总面积的12.9%。
物探技术在轨道交通勘察中的应用
物探技术在轨道交通勘察中的应用
杨新明;李永铭
【期刊名称】《低碳世界》
【年(卷),期】2016(000)028
【摘要】针对地铁轻轨勘察施工中遇到普遍问题,提出了依托物探技术解决问题的思路.高密度、层析成像、地质雷达、等可进行岩溶勘察,管线探测仪,雷达技术可以用于管线的普查工作,是轨道交通勘察手段的有效补充.各种物探方法有各自的适用条件限制,合理的有针对性的进行方法的选择,是能否成功的关键.
【总页数】3页(P215-217)
【作者】杨新明;李永铭
【作者单位】中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司,贵州贵阳550081;中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司,贵州贵阳550081
【正文语种】中文
【中图分类】U231+.1
【相关文献】
1.物探方法在宁波轨道交通厚层填土勘察中的应用 [J], 林乃山
2.综合物探技术在城市轨道交通岩溶勘察中的应用 [J], 章飞亮;孙中科
3.综合物探技术在城市轨道交通岩溶勘察中的应用 [J], 姚先国
4.物探技术在城市轨道交通岩溶勘察中的应用 [J], 李士永
5.综合物探技术在城市轨道交通勘察中的应用 [J], 王其合
因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
219524979_综合物探在岩溶区桥梁勘察中的应用
科技与创新┃Science and Technology &Innovation·168·2023年第13期文章编号:2095-6835(2023)13-0168-03综合物探在岩溶区桥梁勘察中的应用张超1,王银平2,叶辉1(1.中交第二公路勘察设计研究院有限公司,湖北武汉430052;2.湖北楚鹏工程勘察设计有限责任公司,湖北孝感432100)摘要:乌当(羊昌)至长顺高速公路猫跳河大桥是一座整体式悬索桥,桥位区为灰岩,为了查明乌当岸锚碇位置处的岩溶发育情况,首先根据高密度电法等值线图中低阻分布特征推断岩溶发育范围,再通过电磁波CT 法的高吸收异常来圈定岩溶发育区的规模,最后采用钻孔电视直观地呈现钻孔内的地质情况。
实践结果表明,采用综合物探方法能够高效、准确探明岩溶区的空间分布及规模特征。
关键词:岩溶;高密度电法;电磁波CT 法;钻孔电视法中图分类号:U442文献标志码:ADOI :10.15913/ki.kjycx.2023.13.0511研究背景在碳酸盐岩地区,岩溶作为一种典型的不良地质体,对桥梁桩基工程的影响十分明显。
由于岩溶发育极不规律,地质情况复杂,仅靠传统的钻探和地质调绘手段难以查明岩溶发育程度及规模,因此需合理采用多种物探方法开展勘察工作。
李树琼等[1]将高密度电法应用于岩溶地区的勘查,基本查明了北水厂拟建场地部分地段隐伏构造、构造破碎带、岩溶、土洞等不良地质现象的分布;王战军[2]采用电法追踪水库坝区地下暗河,取得了较为理想的效果;宋先海等[3]基于电磁波CT 技术的复杂地质异常探测,表明电磁波CT 技术在碳酸岩和灰岩地区探测地下地质异常体不仅效果好,而且精度高。
本文在总结前人经验的基础上,首先通过高密度电法初步圈定出异常区域,再结合孔内电磁波CT 法及钻孔电视[4]确定岩溶的分布及规模,以达到快速精准查明地下岩溶发育的目的,为桥梁基础设计提供可靠的勘探资料。
城市岩溶区地铁隧道的溶洞超前探测及处治技术
城市岩溶区地铁隧道的溶洞超前探测及处治技术刘瑞琪【摘要】以正在施工的大连地铁2号线(松江路站~东纬路站)暗挖区间工程为例,介绍了暗挖爆破法穿越富水岩溶区、溶洞发育区域时的施工工序流程和超前地质预报手段.利用地质补勘钻孔、超高密度电法跨孔电阻率CT探测、洞内超前探孔等技术手段详细探明溶洞发育位置、形态,通过洞内与地表相结合的处理方式消除或减小溶洞对暗挖施工的影响.超前地质预报手段与施工工序流程的成功应用,为类似环境下城市地铁施工提供参考及借鉴意义.%Based on the proposed underground cut tunnel section between Songjiang Road Station and Dong-wei Road Station of DaLian metro line 2, this paper introduces the construction process and method of geology forecast of underground tunneling method, which was adopted in metro construction in water-enriched karst area. The location of development and morphogenesis of karst were detected clearly by means of the technologies of additional geological exploration, high density resistivity method and advance detection. The impact of karst was e-liminated or reduced by the combination treatment method between tunnel and ground surface. The successful application of the method of geology forecast provides a good reference for the city tunnel construction.【期刊名称】《石家庄铁道大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2012(025)002【总页数】5页(P42-46)【关键词】暗挖爆破施工;富水岩溶区;地质补勘;高密度电法;超前探孔【作者】刘瑞琪【作者单位】中铁十四局集团隧道工程有限公司,山东济南250002【正文语种】中文【中图分类】U4551 工程概况大连地铁一期工程207标段包含一站两区间,分别为松江路站~东纬路站区间、东纬路站、东纬路站~春光街站区间,线路全长2 568 m,全部采用暗挖法施工。
地质雷达探测灰岩岩溶的应用
《装备维修技术》2021 年第 6 期地质雷达探测灰岩岩溶的应用王继刚(山东省第一地质矿产勘查院,山东 济南 250109)摘 要:本文用地质雷达方法探测灰岩岩溶,对方法原理、探测深度、探测结果等方面进行了阐述。
事实证明用地质雷达探测灰岩岩溶是一种行之有效的方法,且相比传统方法具有施工效率高、成本低等优点。
关键词:地质雷达 电磁波 灰岩岩溶1 前言数据加工处理手段,形成地下测线的扫描图像。
通过对雷达图像石灰岩里不溶性的碳酸钙在水和二氧化碳的作用下能转化为的判读,便可得到地下目标物的分布位置和状态。
微溶性的碳酸氢钙,经过长期的上述反应,石灰岩便会分解形成各种千姿百态、容貌各异的溶洞。
这些溶洞的存在对建筑物的安全造成极大的危害,因此施工之前要对灰岩地基进行岩溶探测,为设计施工提供依据。
传统的钻孔方法工作效率低、费用较高,且对小型的溶洞容易遗漏。
经多次试验,地质雷达法工作效率高,寻找灰岩地区溶洞的效果较好。
2 工作方法原理地质雷达是一种使用超高频电磁波(脉冲频率 106~109HZ)探测地下介质分布的非破坏性探测仪器。
它通过测线扫描的方式获得地下测线的扫描图像(见图 1)。
雷达通过在地面上移动的发 射天线向地下发射高频电磁波,在地下旅行的电磁波遇到不同的 电性界面时,就会发生反射、透射和折射。
电介质间的电性差异 越大,反射回波能量也越大。
反射到地面的电磁波被与发射天线同步移动的接收天线接收 后,通过雷达主机精确地记录下反射回波到达的时间、相位、振由于岩脉、断层、破碎带及岩溶等地质体的存在会影响正常 地层的结构及其完整性,从而改变原有地质体的地球物理特征而 形成新的物性特点,与周围原岩体形成明显的电磁性、介电差异, 不同介质的相对介电常数均有差异,电磁波会形成反射,这正是 能利用地质雷达进行探查的前提条件。
常见岩石物性参数见表 1。
幅、波长等特征,再通过信号叠加放大、滤波降噪、图像合成等表 1 场地常见岩石物性参数介质名称 灰岩(干) 灰岩(湿)电导率 σ(s/m) 10-92.5×10-2介电常数 εr(相对值) 7 8电磁波速度 v(m/ns) 0.11衰减系数β(dB/m) 0.4~1砂(干)10-7~10-34~60.150.01砂(湿)10-4~10-2300.060.03~0.3粘土(湿)0.1~18~120.061~300土壤 空气1.4×10-4~5×10-2 02.6~15~40 10.13~0.17(εr=3~5) 0.095(εr=10) 0.15(εr=40) 0.320~30 0纯水10-4~3×10-2810.0330.1混凝土6.40.123 工作实例由图 2 可知,深度 2.5-4.0m 存在强反射面,推测为岩层分界济南某工地内基础采用灰岩地基,为查清该区域灰岩的岩溶发面,分界面以上为泥质灰岩,分界面以下为灰岩。
岩溶勘察工程中的物探技术及实践探索
岩溶勘察工程中的物探技术及实践探索摘要:随着我国科技水平的提高,在社会各领域进一步增大对矿产资源的需求后,矿山企业迎来了快速发展时期,但同样也存在较大的发展难题。
矿产资源的开采将会对周围环境造成破坏,降低环境效益,而在此基础上加大环境治理工作力度则会增加企业的成本,对企业的经济效益造成影响。
除此之外,如何勘查矿产资源,定位矿产资源的总量以及确定开采计划等也是影响企业实施开采工作的重要内容。
近年来数字信息技术与计算机技术飞速发展,物探技术同样也迎来了较大的发展变革,对矿产资源的勘查工作起到了积极推动作用。
在信息技术的推动下,综合物探技术使仪器设备的灵敏度、精确性、分辨率等方面均得到了优化,且操作程序更为简便,在地质矿产资源勘查中得到了较好应用。
关键词:岩溶勘察工程;物探技术;实践探索引言岩溶是地下工程施工中偶尔会发现的一种地貌现象,这种地貌现象的另一个广为人知的称呼是喀斯特地貌,指的是那些可溶性岩体的结构面长期受到水物理及化学两方面作用的影响,导致可溶性岩体在较长的时间内逐渐发育出裂隙、空洞、沟槽、地下暗河及落水洞等。
这种地貌具有一定的危险性,由于结构并不十分稳固,因此,可能在自然因素或施工过程中产生塌陷,使区域内的社会生活及生产活动面临安全隐患。
为了确定岩溶的各方面状态,就需要借助物探技术对岩溶进行调查。
由于岩溶发育过程中存在不确定性、隐蔽性和不均衡的状态,因此,用于岩溶勘察工程的物探技术也需要慎重选择。
1岩溶勘察需要参考的地球物理特征岩溶地貌中留出的空间通常被不同填充物充填,这些填充物可以是水体、空气,同样可以是地貌形成过程中出现的其他沉积物。
由于围岩通常与充填介质的物理性质存在明显差异,因而结合其物理特征进行探查往往有着很高的效率。
通常情况下,可被用于探查的围岩物理性质以电磁场、放射性、弹性波场几种类型较为常见。
电磁场异常则取决于岩体表现出的电阻率。
完整的岩体通常在电阻率上有较高表现,但在充填介质不同的情况下,充填介质电阻率会产生一定的变化,且电阻率变化通常与充填介质密度呈反比,即溶洞中的填充物以水体和沉积物为主时,充填介质的电阻率会表现出较低的水平,且即使是较低水平的电阻,也会因填充物处于固液不同的状态而有所差距;如果填充物以气体为主,则充填介质会呈现出相对较高的电阻率。
高铁复杂岩溶“空天地”一体化综合勘察技术
铁 道 工 程 学 报
JOURNAL 0F RAILW AY ENGINEERING SOCIETY
文章 编 号 :1006—2106(2018)06—0001—06
Jun 2018
NO.6(Ser.237)
同 铁 ---JL_I 口
复
杂
(China Railway Eryuan Engineering Group Co.Ltd,Chengdu,Sichuan 610031,China)
Abstract:Research purposes: To improve survey efficiency and precision, based on the analysis of application conditions of various survey techniques of ”space”. ”air” and ”ground” which include common and advanced techniques in karst area,the com bination model and principle for all kinds of engineering surv ey and design stages in var ious karst areas were proposed. and then the comprehensive technical system of ”space — air— ground’’in complex karst area of high speed railway were built.
Research on the Integrated Survey Techinical System of ¨Space—Air—Ground¨
弹性波层析成像技术在岩溶探测中的应用研究
收 稿 日期 : 2 0 1 3—0 1—2 0
体被 节理 、 裂 隙分 割成碎 块状 , 极其 破碎 , 岩 芯呈 土状 、
碎 石土状 或碎 块状 , 岩块 手可 折 断 变化 大 。局部 见黄铁 矿 , 该 层 不 连续层 状分 布 于强风 化粉砂 岩 之下或 以透镜 体形 式
考 虑 到工程 重要 性 以及场 地 、 地 基 复杂程 度 , 工程 建设 要 求查 明场 地地 面 以下 2 5 m 范 围以 内土 、 溶 洞等 不 良 地 质体 分布 范 围和规 模 , 从 而通 过 采 取 必 要 的工 程 施
常 区的技术 与 经验 , 并 总结 归 纳 岩 溶 区各 种 介 质 包括
工 技术 防止 地 面塌 陷等灾 害 的发 生 。
目前探 测地 下 土洞 、 溶 洞等 通 常 采 用 的 物探 方 法
有 高 密度 电法 、 地质 雷 达 法 、 瞬 变 电磁 法 、 弹 性 波层 析 成 像技 术 等 。其 中弹性 波层析 成像 技术 已经被广 泛地 应 用 到煤矿 采 矿 区探测 、 混凝 土构 件 如 桩 基 等 质量 鉴 定、 不 利工程地质 条件 ( 断层 、 破碎带 、 溶 洞等 ) 的探
量和位置 , 通过钻探验证 , 成果准确率为 7 0 %。
关
键
词: 溶洞 ; S I R T ;解 译 标 准 ;弹 性 波 层 析 成 像 技 术
文献标志码 : A
中 图法 分 类 号 :P 6 2
深圳 大 运会 运动 中心 位于深 圳 市龙 岗 区横 岗镇 西 北部 的麻地 头村 一带 , 占地 面积 5 2万 m , 拟 建 主体 建 筑 物载 荷大 , 对沉 降 、 差异 沉 降敏感 , 安全 等级 为一 级 。
岩溶地区岩土工程勘察钻探技术的应用分析
岩溶地区岩土工程勘察钻探技术的应用分析1. 引言1.1 岩溶地区岩土工程勘察钻探技术的应用分析岩溶地区岩土工程勘察钻探技术的应用分析是对岩溶地质特点进行综合考量,利用现代化的钻探技术进行勘察,探测地下岩层情况,为岩溶地区的岩土工程建设提供科学依据和技术支持。
岩溶地区因其独特的地质构造和地貌特征,在岩土工程勘察中面临诸多挑战,如地下水位变化大、岩溶溶洞易发、地下岩体不稳定等,这些挑战使得传统的勘察方法在岩溶地区应用受到限制。
随着钻探技术的不断发展和完善,如声波钻探、岩芯取样技术等的应用,能够有效地解决岩溶地区的勘察难题,提高勘察的准确性和可靠性。
通过在岩溶地区的真实工程案例中应用钻探技术,可以更好地了解地下岩体的结构和性质,为工程设计和施工提供可靠的数据支持。
钻探技术在岩溶地区具有明显的优势,如能快速准确地获取地下信息、探测较深层次的岩土体情况等,但同时也存在局限性,如钻孔方向受地下岩层构造影响、岩层特性难以准确判断等。
在未来的发展中,需要进一步研究和完善钻探技术,提高其在岩溶地区的应用效果,为岩土工程勘察提供更好的技术支持。
2. 正文2.1 岩溶地区的地质特点岩溶地区是指地下有溶蚀空间并以石灰岩等为主要岩性的地区。
其地质特点主要包括岩层裂隙多、岩性不均匀、地下水循环强烈、地形地貌复杂等。
岩层裂隙多是岩溶地区的一大特点,石灰岩等岩石易于溶解形成裂隙,这种裂隙不仅会对工程建设中的岩土体稳定性造成影响,还会在钻探中对孔隙水的渗流和固体颗粒的运移起到影响作用。
岩溶地区的岩性不均匀性主要体现在岩体的物理力学性质和化学性质上。
不同的岩性对钻探工程的难度和施工质量都会造成不同程度的影响。
地下水循环强烈是岩溶地区的又一特点,这种地下水系统的存在会导致岩体的溶蚀和岩溶地貌的形成,对勘察和钻探工作带来一定的困难。
岩溶地区的地质特点决定了在岩土工程勘察钻探中需重视裂隙、岩性、地下水等因素,针对这些特点采取相应的钻探技术和措施是保证工程顺利进行的关键。
微动与高密度电法在城市岩溶地质勘察中的应用
微动与高密度电法在城市岩溶地质勘察中的应用
蒋向军
【期刊名称】《铁道建筑技术》
【年(卷),期】2023()2
【摘要】灰岩地区易出现岩溶发育,而岩溶会给城市建设和基础设施带来地质灾害,产生安全隐患。
因此在地质勘察阶段有必要探测地下岩溶发育情况。
微动探测技术是一种天然源面波地球物理勘探方法,其可从各种自然振动数据中提取面波频散信息,并推断地下介质速度结构;高密度电法是一种采用阵列式采集系统的直流电法,通过观测不同介质电性信息,分析地下介质电阻率特征。
为提高探测精度,本文采用微动探测技术和高密度电法在城市岩溶地质勘察中进行综合探测。
结果表明,在城市建筑复制环境条件下,微动探测技术和高密度电法能互相补充与验证,取长补短,可高效探测地下介质中的异常体,很好地揭示岩溶发育规模和分布规律,具有良好应用前景。
【总页数】5页(P195-199)
【作者】蒋向军
【作者单位】中铁第五勘察设计院集团有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】P631.3;P642.25
【相关文献】
1.高密度电法在岩溶地质勘察中的应用
2.高密度电法在城市快速路岩溶勘察中的应用实例分析
3.高密度电法在岩溶、滑坡工程地质勘察中的应用
4.高密度电法在岩溶区隧道地质灾害勘察中的应用
5.高密度电法在城市浅层地质勘察中的应用
因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
岩溶勘察工程中的物探技术及实践探索
1引言岩溶是地下工程施工中偶尔会发现的一种地貌现象,这种地貌现象的另一个广为人知的称呼是喀斯特地貌,指的是那些可溶性岩体的结构面长期受到水物理及化学两方面作用的影响,导致可溶性岩体在较长的时间内逐渐发育出裂隙、空洞、沟槽、地下暗河及落水洞等。
这种地貌具有一定的危险性,由于结构并不十分稳固,因此,可能在自然因素或施工过程中产生塌陷,使区域内的社会生活及生产活动面临安全隐患。
为了确定岩溶的各方面状态,就需要借助物探技术对岩溶进行调查。
由于岩溶发育过程中存在不确定性、隐蔽性和不均衡的状态,因此,用于岩溶勘察工程的物探技术也需要慎重选择。
2岩溶勘察需要参考的地球物理特征岩溶地貌中留出的空间通常被不同填充物充填,这些填充物可以是水体、空气,同样可以是地貌形成过程中出现的其他沉积物。
由于围岩通常与充填介质的物理性质存在明显差异,因而结合其物理特征进行探查往往有着很高的效率。
通常情况下,可被用于探查的围岩物理性质以电磁场、放射性、弹性波场几种类型较为常见。
电磁场异常则取决于岩体表现出的电阻率。
完整的岩体通常在电阻率上有较高表现,但在充填介质不同的情况下,充填介质电阻率会产生一定的变化,且电阻率变化通常与充填介质密度呈反比,即溶洞中的填充物以水体和沉积物为主时,充填介质的电阻率会表现出较低的水平,且即使是较低水平的电阻,也会因填充物处于固液不同的状态而有所差距;如果填充物以气体为主,则充填介质会呈现出相对较高的电阻率[1]。
不同充填介质表现出的电阻率会与围岩产生电磁场差异,而这种差异则可被用于确定岩溶发育状态。
以氡为首的放射性元素是岩溶地貌岩土体结构中常拥有较大存量的放射性元素,这种元素在致密岩体中一般具有相当稳定的含量。
当岩体经水流作用影响,在长时间的演化过程中发育出各种空洞及裂隙时,就等同于为水体和气体的活动、运输及转移创造了空间和渠道。
在这种情况下,水体与气体在流动过程中形成的积聚作用会导致上部土壤中出现较大规模的放射性元素富集,因此,这些区域的放射性元素浓度会明显超过周围其他土体中放射性元素的浓度。
地铁明挖车站基底岩溶处理技术
地铁明挖车站基底岩溶处理技术发表时间:2019-07-22T15:19:59.113Z 来源:《基层建设》2019年第12期作者:赵勇胜[导读] 摘要:部分地铁明挖车站底板位于中风化石灰岩层上,其中石灰岩以中风化为主,隐晶质结构,中厚层状构造,中风化石灰岩属于较硬岩,不易碎,局部裂隙较发育,局部有溶洞,大部分为粘性土及少量碎石充填,若不处理则在施工和运营过程中存在较大的安全风险,故需详细了解底板下方岩溶不良地质的发育情况,对最终确定的溶洞位置进行处理,以确保地铁车站施工安全和后期运营过程中的长期稳定。
中国电建市政建设集团有限公司天津市 430000摘要:部分地铁明挖车站底板位于中风化石灰岩层上,其中石灰岩以中风化为主,隐晶质结构,中厚层状构造,中风化石灰岩属于较硬岩,不易碎,局部裂隙较发育,局部有溶洞,大部分为粘性土及少量碎石充填,若不处理则在施工和运营过程中存在较大的安全风险,故需详细了解底板下方岩溶不良地质的发育情况,对最终确定的溶洞位置进行处理,以确保地铁车站施工安全和后期运营过程中的长期稳定。
关键词:地铁明挖车站;基底岩溶;处理技术一、施工方法和工艺1、施工工艺流程图1施工工艺流程图 2、资源配置与施工准备2.1资源配置a.车站基底岩溶探测采用美国GSSI公司SIR-30E型探地雷达系统,钻孔验证采用XY-200型地质钻机,配备施工人员4人。
b.岩溶处理采用XY-200型地质钻机和BW200型注浆机(带小型搅拌桶),配备施工人员5人。
2.2施工准备a.进场前落实材料货源,备料进场后及时取样进行水泥、注浆钢管等原材料的试验检测检验工作。
b.试验室按照规范规程提前做好注浆用纯水泥浆配合比,确保稠度、强度等指标符合规范要求。
c.钻孔注浆前要对周边的监控量测数据进行读取,并留好记录,用以监测施工中对围护结构及地表的影响。
d.现场调查钻孔注浆平面位置及高程。
3、主要施工方法和工艺 3.1基坑开挖。
综合物探技术在城市地铁勘察中的研究与案例浅析
第46卷 第2期2024年3月物探化探计算技术C O M P U T I N G T E C H N I Q U E S F O R G E O P H Y S I C A L A ND GE O C H E M I C A L E X P L O R A T I O NV o l .46 N o .2M a r .2024文章编号:1001-1749(2024)02-0206-09综合物探技术在城市地铁勘察中的研究与案例浅析李乾坤1,胡清茂1,赵晓亮2,郑江波2(1.徐州地铁集团有限公司,徐州 221000;2.中铁第六勘察设计院集团有限公司,天津 300308)摘 要:在城市地铁勘察中,岩溶㊁断裂及软土等不良地质是主要工程隐患,严重威胁着工程后续的施工建设安全,在常规地质勘察之外,有必要采用有效且适宜于城市环境的物探手段予以查明,提高勘察资料的可靠度和覆盖面㊂城市环境复杂,场地条件限制多,不同物性干扰强,整体物探环境恶劣㊂笔者以徐州地铁4㊁5号线勘察为例,首先针对具体场地条件进行物探环境评估;其次对各种物探方法进行技术适应性分析,提出场地环境与技术方法的最佳耦合;最后,总结出一套适用性与操作性强的物探技术模式㊂综合对比分析结果表明:①微动㊁瞬变电磁等技术可作为城区主要的地面物探手段,能初步查明岩溶㊁断裂等地质体的位置与赋存特征;②在岩溶精细探测上,孔间C T(电磁波)技术能进一步圈定岩溶的发育规模和空间位置;③地面与孔间物探的合理选用或联合应用,能够提供不同勘察阶段㊁不同勘察精度所需的地质资料,满足城市地铁勘察需求㊂关键词:不良地质体;徐州地铁4㊁5号线;地铁勘察;微动;瞬变电磁;地震映像;孔间C T 中图分类号:P 631;U 231.1 文献标志码:A D O I :10.3969/j.i s s n .1001-1749.2024.02.10收稿日期:2022-10-19第一作者:李乾坤(1985-),男,硕士,高级工程师,主要从事轨道交通工程勘察设计管理和研究工作,E -m a i l :420090935@q q.c o m ㊂通信作者:胡清茂(1969-),男,本科,正高级工程师,主要从事轨道交通工程勘察设计管理和研究工作,E -m a i l :h u q i n gm a o @x z d t jt .c o m ㊂0 引言在城市地铁勘察中,岩溶㊁断裂及软土等不良地质是主要工程隐患,但由于城市环境复杂㊁限制因素众多,常规地质调查㊁钻探㊁挖探及触探等手段无法做到快速响应,不能做到全覆盖㊁连续性勘察,存在勘察空白㊂物探技术快捷㊁灵活㊁场地适用性强的特点则正好适应于城市勘察环境[1-2]㊂在地铁勘察中,针对具体场地条件进行物探环境评估,并对各种物探方法进行技术适应性分析,寻求场地环境与技术方法的最佳耦合,形成合理科学的综合物探技术模式㊂工程应用以徐州地铁4㊁5号线勘察工程为例,综合对比分析结果表明,微动㊁瞬变电磁等技术可作为城区主要的地面物探手段,可以初步查明岩溶㊁断裂等地质体的位置与赋存特征[3-7];在岩溶精细探测上,孔间C T (电磁波)技术能进一步圈定岩溶的发育规模和空间位置[8-9];地面与孔间物探的综合应用,则能够提供不同勘察阶段㊁不同勘察精度所需的地质资料,满足城市地铁勘察需求[10-13]㊂1 城市物探工况环境与技术模式研究1.1 城市物探工况环境特征城市地铁工程的主要建设环境多位于城区,而城区是一座城市的核心建成区域,是具有行政㊁经济㊁交通㊁生活等城市功能的地理区域,也是人类各项活动的集中平台㊂城市地表工况复杂㊁地物分布密集㊁人类活动频繁,电磁㊁振动㊁地下空间等导致的各种物性干扰与限制性因素众多,物探总体环境品质恶劣㊂物探技术本质上是对各种自然或人工物理场进行精确测量,基于物理场的异常变化及分布来反演目标体的结构信息,以达到探测目的㊂在城市开展物探工作,所面临的基本就是作业环境㊁物理环境及功能性环境的合成或叠加,与非城区环境存在着巨大的差别㊂城区物探环境从其构成㊁特征来看,对物探方法的开展,基本都是负面性㊁限制性的,且具有非常强的复杂性㊁特殊性和困难性㊂具体分析如下:1)作业环境物探方法的外业开展是通过在实地布设仪器设备测量物探场来实现的㊂各种仪器设备都需要以特定的装置布设形式来放置,而装置布设均需要一定的空间㊂城市密集的建构筑物㊁复杂的路网㊁硬化的地表形成构成了物探装置布设障碍,导致大部分物探方法不能灵活在城区开展㊂2)物理环境城市物理环境复杂,振动环境㊁电磁环境㊁热环境等相互叠加交织,使得被测物理场弱化㊁干扰或变得更为复杂㊂主要表现在交通㊁工业活动产生波动场干扰;电力㊁通信设备㊁金属物体产生的电磁场干扰;硬化地表㊁不均一地层及地下空间产生的物理场耦合干扰㊂3)功能性环境从城市运行管理角度看,功能性环境包括城市中各种人文活动㊁交通及生产活动㊁市容美化㊁文明卫生管理等,主要对物探工作开展的时间段㊁外业布设均造成限制㊂以上述城市环境产生的制约性为前提,从物探方法类型㊁物理前提㊁外业布设㊁数据采集㊁干扰源㊁制约类型等方面具体分析,归纳出主要物探方法与城市制约环境的关系及表现,见表1㊂1.2城市物探环境评估在物探软㊁硬件性能一定的条件下,对物理场的测量精度和分析效果则主要受外部因素制约,而复杂的城市物探环境则增强㊁放大了这些外部制约因素㊂通过对城市物探环境的制约性本质及表现的分类归纳,以制约本质㊁表现为评估基础,以制约效果为评估标准,作出城市物探环境品质综合评估,见表2㊂表1物探方法与城市制约环境关系分析T a b.1 A n a l y s i s o f t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n g e o p h y s i c a l p r o s p e c t i n g m e t h o d s a n d u r b a n r e s t r i c t e d e n v i r o n m e n t 物探方法物理场物性差异目标参数装置布设要求测试方式主要干扰源制约环境地震折射弹性体波弹性波速度纵波速度一维较大空间,宜非硬化地表连续剖面工业㊁交通振动作业及物理环境地震反射弹性体波波阻抗弹性波速度㊁反射几何特征一维较大空间,宜非硬化地表连续剖面工业㊁交通振动及城市运行作业及功能性环境瞬态瑞雷波面波瑞雷波速度瑞雷波速度一维较小空间,宜非硬化地表非连续点测工业㊁交通振动作业及物理环境微动面波瑞雷波速度瑞雷波速度点状较小空间非连续点测城市运行功能性环境高密度电法直流电场导电性视电阻率一维较大空间,非硬化地表连续剖面电磁场㊁硬化地表作业及物理环境瞬变电磁时间域电磁场导电性视电阻率点状较小空间非连续点测电磁场㊁金属物作业及物理环境探地雷达时间域电磁场介电性电磁波速度㊁反射几何特征点状较小空间连续剖面电磁场㊁金属物作业及物理环境大地电磁频率域电磁场导电性视电阻率一维或二维较大空间,非连续点测电磁场㊁金属物作业及物理环境地震C T弹性体波弹性波速度弹性波速度点状较小空间孔间工业㊁交通振动㊁城市运行物理及功能性环境电磁波C T时间域电磁场介电性吸收率点状较小空间孔间电磁场㊁金属物㊁城市运行物理及功能性环境电阻率C T直流电场导电性视电阻率点状较小空间孔间电磁场㊁金属物㊁城市运行物理及功能性环境7022期李乾坤,等:综合物探技术在城市地铁勘察中的研究与案例浅析表2城市物探环境综合评估T a b.2C o m p r e h e n s i v e a s s e s s m e n t o f u r b a n g e o p h y s i c a l e n v i r o n m e n t干扰源制约环境制约表现受制约方法解决对策环境评估交通物理及功能性随机振动㊁电磁场及时空干扰所有方法错时开展差工业生产㊁人文活动物理及功能性随机振动㊁电磁场及时空干扰所有方法错时开展差电力设备㊁金属(建筑)物物理电磁场及时空干扰直流㊁交流电法选择非电磁类方法一般不均一地层物理局部伪异常所有方法针对性数据处理与解释一般硬化地表作业及物理削弱信号发射及接收插入式接地方法(弹性波及直流电法)选择被动源㊁感应类方法一般地下空间物理局部伪异常所有方法针对性数据处理与解释一般地面空间作业及功能性不能连续探测非点测类方法选择线状装置㊁点测类方法一般1.3物探技术模式由于城市物探环境的复杂性,各种地质㊁地球物理前提和边界条件对物探成果皆具有较大的影响,使得单一物探方法技术的应用都存在着一定的条件性和局限性㊂采用两种及两种以上不同原理(物性前提)的物探方法即综合物探则能相互佐证㊁相互补充,更全面㊁更准确地探查目标体,减少多解性㊁增加定量性㊂需要强调的是,综合物探绝对不是多种物探方法的随意选取,也不是投入的方法和手段越多越好,而应根据城市场地环境㊁工程需求㊁物理前提等,因地制宜㊁因时制宜,寻求场地环境与技术方法的最佳耦合,达到方法适用㊁技术可靠且成本可控㊂基于前两节的分析,以勘察任务类型为基础,从物探目的㊁方法组合㊁适用条件㊁应用原则及综合解译5个方面分类归纳,建立适用于城市地铁物探的工作模式,见表3㊂表3城市地铁综合物探工作模式T a b.3 U r b a n s u b w a y c o m p r e h e n s i v e g e o p h y s i c a l p r o s p e c t i n g w o r k p a t t e r n s任务类型物探目的方法及组合适用条件应用原则综合解译覆盖层㊁基岩风化层及岩性分界探查确定覆盖层厚度,划分基岩风化层与岩性分界面①微动+高密度电法;②微动+瞬变电磁电磁干扰较小,非硬化地表采用组合①;硬化地表采用组合②微动做贯通探查;电磁类方法进行局部复杂段㊁异常段电性参数校核以速度㊁频谱参数确定土石分界;电性参数侧重风化层的识别划分断裂(破碎带)探查查明断裂(破碎带)的平面位置㊁埋深㊁走向㊁倾角等地质特征①地震反射;②微动+高密度电法;③微动+瞬变电磁深大(活动)断裂采用组合①;规模较小断裂(破碎带)㊁电磁干扰较小,非硬化地表采用组合②;硬化地表则采用组合③地震反射进行局部精细化探查;微动做靶区选定,电磁类方法进行局部复杂段㊁异常段电性参数校核以速度参数划定断裂带平面位置;地震反射信息确定断裂上断点㊁断距㊁倾向等;电磁方法确定断裂电性特征岩溶(空洞)探查圈定岩溶(空洞)的平面位置㊁埋深㊁规模等特征①微动+瞬变电磁;②微动+地震C T;③微动+电磁波C T电磁干扰较小,硬化地表采用组合①;精细化探查㊁钻孔充水条件下,采用组合②㊁钻孔无水采用组合③微动为主要手段,瞬变电磁进行局部复杂段㊁异常段电性参数校核;C T方法做孔间精细探查以速度参数识别圈定岩溶异常;电性参数间接确定岩溶充填特征;C T侧重精细刻画岩溶形态孤石探查圈定孤石的平面位置㊁埋深㊁规模等特征①微动+瞬变电磁;②微动+地震C T;③微动+电磁波C T电磁干扰较小,硬化地表采用组合①;精细化探查㊁钻孔充水条件下,采用组合②㊁钻孔无水采用组合③微动为主要手段,瞬变电磁进行局部复杂段㊁异常段电性参数校核;C T方法做孔间精细探查以速度参数识别圈定孤石异常;电性参数佐证微动异常;C T侧重精细刻画孤石发育形态软弱夹层探查查明软弱夹层的平面位置㊁埋深㊁厚度等特征①微动+高密度电法;②微动+瞬变电磁电磁干扰较小,非硬化地表采用组合①;硬化地表则采用组合②微动做贯通探查;电磁类方法进行局部复杂段㊁异常段电性参数校核以速度参数识别软弱夹层异常;电性参数佐证微动异常并提供含水性特征地下管道探测查明地下管道的平面位置㊁埋深①微动+地震映像;②微动+地质雷达电磁干扰较大时采用组合①;电磁干扰较小㊁浅埋管道探测采用组合②微动侧重中深部探查;地震映像做反射信息校核;地质雷达侧重中浅部非金属管道探查以速度参数重点识别管道平面位置;映像及雷达反射几何信息佐证校核管道平面及埋深特征802物探化探计算技术46卷2 工程案例剖析2.1 岩溶探测1)徐州地铁4号线西贺站~杨山路站区间为既有城市道路,交通繁忙,地表全硬化,钻孔漏水严重,物探主要制约类型为作业及物理环境,采用技术模式为瞬变电磁+电磁波C T ㊂初勘地面瞬变电磁成果(图1)以及初勘钻探成果(图2)显示,在西贺站~杨山路站区间(K 22+100~K 22+145)段岩溶强烈发育㊂瞬变电磁剖面成果图中,溶洞(充填型㊁混合型)相对于较完整围岩而言均为较明显低阻闭合或半闭合区域,依此圈定出被高阻围岩包裹的低阻异常体或土石界面的低阻下凹区(横㊁竖向梯度变化较大)推定解释为溶洞㊂因此在隧道中线位置增加验证钻孔3孔(D 4X 5Q 16Z 60㊁D 4X 5Q 16Z 61㊁D 4X 5Q 16Z 63),验证钻孔揭示溶洞位置埋深与地面瞬变电磁解译溶洞位置㊁埋深对应较好(图1,表4),同时为精细查明D 4X 5Q 16Z 04号孔附近岩溶发育情况,布置D 4X 5Q 16Z 60~D 4X 5Q 16Z 61㊁D 4X 5Q 16Z 61~D 4X 5Q 16Z 63孔透C T 2对㊂C T 探测结果表明,如图3,在隧道洞身范围及结构顶底板内均有溶洞发育,影响盾构施工安全㊂图1 瞬变电磁视电阻率断面成果图F i g .1 T E M a p p a r e n t r e s i s t i v i t y se c t i o n r e s u l ts 图2 钻孔岩芯照片F i g.2 P h o t o s o f v e r i f i e d b o r e h o l e c o r e s 表4 初勘物探异常与钻孔验证情况表T a b .4 S h o w s t h e p r e l i m i n a r y g e o p h y s i c a l a n o m a l y an d b o r e h o l e v e r i f i c a t i o n 勘察阶段岩溶编号物探定性顶板埋深底板埋深验证情况验证孔揭露溶洞埋深/m初勘阶段G X Y -19溶洞8.411.4D 4X 5Q 16Z 608.0~8.9㊁9.4~12.3G X Y -20溶洞8.815G X Y -21溶洞20.825.6D 4X 5Q 16Z 613.4~11.0㊁14.7~15.0㊁24.0~27.79022期李乾坤,等:综合物探技术在城市地铁勘察中的研究与案例浅析图3 电磁波C T 断面成果图F i g .3 S e c t i o n r e s u l t s o f e l e c t r o m a gn e t i c w a v e C T 2)徐州地铁5号线和平路站~骆驼山站区间为既有城市道路,交通繁忙,钻孔漏水严重,主要制约类型为物理及功能性环境,详勘阶段采用技术模式为电磁波C T ㊂和平路站~骆驼山站区间D 5Q 11X 3Z 11钻孔在深度22.5m~33.5m (11m 溶洞)㊁38.5m~41.2m (2.7m 溶洞)揭示较大溶洞,利用孔间电磁波C T 布置了4对电磁波C T ,测线编号为H L 1~H L 4(图4),C T 探测结果表明,如图5,溶洞部分侵入到盾构隧道结构范围内,影响盾构施工安全㊂2.2 断层破碎带探测区域构造资料显示,徐州地铁4号线西贺站~杨山路站区间发育F 34断层,该区间为既有城市道路,交通繁忙,地表全硬化,物探主要制约类型为作业及物理环境,采用技术模式为地震映像+瞬变电磁,夜间作业㊂初勘地震映像和瞬变电磁综合探测结果表明,如图6㊁图7,地震映像反射波同相轴出现明显不连续㊁反射信号衰减严重,经解译为断层破碎带位于K 22+220位置附近㊂瞬变电磁视电阻率剖面横向上在K 22+220附近在横向上有明显陡降㊁错动现象,出现低阻下凹区域,推测为断层位置㊂后期与钻探成果验证,推测断层位置与钻孔揭露位置基本一致㊂2.3 土石界面探测徐州地铁5号线师范大学站~和平路站区间位于城区主干道,初勘钻探发现风化槽㊂该区间交通繁忙,电磁干扰严重,物探主要制约类型为物理及功能性环境,采用技术模式为微动,夜间作业㊂通过钻孔分层资料对视横波速度标定后,如图8,微动断面成果图与详勘钻探剖面成果对比可以看出,在微动视横波速度剖面图中,依据速度变化梯度,结合初勘阶段邻近钻孔揭示岩性界面标定分界速度值,确定本工区土石界面分界速度值在450m /s 左右,以此标定值划分土石界线㊂最终在详勘阶段各钻孔揭示的地层分界面与视横波速度分界面基本一致,且提供了覆盖面更广的连续勘察资料㊂图4 电磁波C T 测线布置图F i g .4 L a y o u t o f C T s u r v e y l i n e f o r e l e c t r o m a gn e t i c w a v e 012 物探化探计算技术46卷图5电磁波C T断面成果图F i g.5S e c t i o n r e s u l t s o f e l e c t r o m a g n e t i c w a v e CT图6瞬变电磁视电阻率断面成果图F i g.6 T E M a p p a r e n t r e s i s t i v i t y s e c t i o n r e s u l t s112 2期李乾坤,等:综合物探技术在城市地铁勘察中的研究与案例浅析图7 地震映像断面成果图F i g .7 S e c t i o n r e s u l t s o f s e i s m i c i m a ge 图8 微动视横波速度断面与钻孔地质剖面对比图F i g .8 C o m p a r i s o n o f m i r c r o t r e m o r a p p a r e n t S -w a v e v e l o c i t y s e c t i o n a n d b o r e h o l e g e o l o gi c a l s e c t i o n 3 结论1)通过对城区物探环境的分析和评估,以场地工况环境与技术方法的最佳耦合为原则,以方法适用㊁技术可靠且成本可控为目的,概要性地总结出了城市地铁物探模式㊂2)基于徐州地铁4㊁5号线案例分析,微动㊁瞬变212 物探化探计算技术46卷电磁㊁地震映像等地面物探技术的合理选用及组合可以初步查明岩溶㊁断裂等地质体的位置与赋存特征;孔间C T(电磁波)技术可以进一步圈定岩溶的发育规模和空间位置㊂3)根据物探手段结合钻探综合岩溶探测结果,对隧道底隐伏岩溶,建议根据溶洞规模㊁埋深㊁填充情况采取针对性处理加固措施;另外位于隧道顶部的部分溶洞,为使隧道顶部的地层和工作面岩土体能保持稳定,防止拱顶坍塌和工作面土体流失,减少地表沉降,必要时对其进行加固处理㊂在施工过程中需加强支护和防水措施,如遇溶洞可采用注浆加固等措施㊂4)综合物探技术能够作为有效勘察手段,提供不同勘察阶段㊁不同勘察精度所需的地质资料,满足地铁勘察需求,使得地铁勘察资料更加全面与完善㊂参考文献:[1]李世安,李耐宾,周华贵.城市轨道交通岩溶施工勘察方法应用研究[J].铁道勘察,2020,46(3):63-67.L I S A,L I N B,Z H O U H G.A p p l i c a t i o n s t u d y o f k a r s t i n v e s t i g a t i o n m e t h o d s i n u r b a n r a i l t r a n s i t[J].R a i l w a y I n v e s t i g a t i o n a n d S u r v e y i n g,2020,46(3):63-67.(I n C h i n e s e)[2]刘铁华,刘铁,程光华,等.复杂城市环境下地球物理勘探技术研究进展[J].工程地球物理学报,2020,17(6): 711-720.L I U T H,L I U T,C H E N G G H,e t a l.R e s e a r c h p r o-g r e s s o f g e o p h y s i c a l e x p l o r a t i o n t e c h n o l o g y i n c o m p l e x u r b a n e n v i r o n m e n t[J].C h i n e s e J o u r n a l o f E n g i n e e r i n gG e o p h y s i c s,2020,17(6):711-720.(I n C h i n e s e)[3]杨祥森,林昀,崔德海.地震映象法在铁路隐伏岩溶勘查中的应用[J].工程地球物理学报,2007,4(5):470-474.Y A N G X S,L I N Y,C U I D H.A p p l i c a t i o n o f s e i s m i c i m a g i n g m e t h o d t o e x p l o r a t i o n o f h i d d e n k a r s t u n d e r r a i l w a y t u n n e l[J].C h i n e s e J o u r n a l o f E n g i n e e r i n g G e o-p h y s i c s,2007,4(5):470-474.(I n C h i n e s e) [4]席振铢,龙霞,周胜,等.基于等值反磁通原理的浅层瞬变电磁法[J].地球物理学报,2016,59(9):3428-3435.X I Z U,L O N G X,Z H O U S,e t a l.S h a l l o w t r a n s i e n t e-l e c t r o m a g n e t i c m e t h o d b a s e d o n t h e p r i n c i p l e o f e q u i v-a l e n t a n t i f e r r o m a g n e t i c f l u x[J].J o u r n a l o f G e o p h y s-i c s,2016,59(9):3428-3435.(I n C h i n e s e)[5]李耐宾,裴世建.微动技术在大连地铁岩溶勘察中的应用[J].工程地球物理学报,2019,16(5):580-585.L I N B,P E I S J.T h e a p p l i c a t i o n o f m i c r o t r e m o r t e c h-n o l o g y t o k a r s t s u r v e y o f t h e d a l i a n s u b w a y[J].C h i-n e s e J o u r n a l o f E n g i n e e r i n g G e o p h y s i c s,2019,16(5): 580-585.(I n C h i n e s e)[6]徐佩芬,侍文,凌苏群,等.二维微动剖面探测 孤石 :以深圳地铁7号线为例[J].地球物理学报,2012,55(6):2120-2128.X U P F,S H I W,L I N G S Q,e t a l.M a p p i n g s p h e r i c a l l yw e a t h e r e d B o u l d e r s u s i n g2D m i c r o t r e m o r p r o f i l i n gm e t h o d:A c a s e s t u d y a l o n g s u b w a y l i n e7i n S h e n z h e n[J].J o u r n a l o f G e o p h y s i c s,2012,55(6):2120-2128.(I n C h i n e s e)[7]刘黎东.微动技术在城区不良地质体勘察中的应用研究[J].铁道工程学报,2019,36(5):1-5.L I U L D.T h e A p p l i c a t i o n a n d s t u d y o f m i c r o t r e m o r t e c h n o l o g y i n t h e u r b a n u n f a v o r a b l e g e o l o g i c b o d y s u r-v e y[J].J o u r n a l o f R a i l w a y E n g i n e e r i n g S o c i e t y,2019, 36(5):1-5.(I n C h i n e s e)[8]段春龙,杨亚磊.电磁波C T技术在岩溶勘查和注浆检测方面的应用[J].工程地球物理学报,2017,14(4): 435-441.D U A N C L,Y A N G Y L.A p p l i c a t i o n o fE l e c t r o m a g-n e t i c W a v e C T t o K a r s t E x p l o r a t i o n a n d G r o u t i n g D e-t e c t i o n[J].C h i n e s e J o u r n a l o f E n g i n e e r i n g G e o p h y s-i c s,2017,14(4):435-441.(I n C h i n e s e)[9]蒋富鹏,肖宏跃,刘垒,等.高密度电法在工程岩溶勘探中的应用[J].工程地球物理学报,2013,10(3):389-393. J I A N G F P,X I A O H Y,L I U L,e t a l.A p p l i c a t i o n o f h i g h-d e n s i t y e l e c t r i c a l m e t h o d t o k a r s t e x p l o r a t i o n[J].C h i n e s e J o u r n a l o f E n g i n e e r i n g G e o p h y s i c s,2013, 10(3):389-393.(I n C h i n e s e)[10]周超,刘怡,赵思为.综合物探在城市地下空间调查隐伏断层探测中的应用[J].工程地球物理学报,2022,19(1):64-70.Z H O U C,L I U Y,Z H A O S W.A p p l i c a t i o n o f i n t e-g r a t e d g e o p h y s i c a l m e t h o d s i n t h e d e t e c t i o n h i d d e n f a u l t s i n u r b a n u n d e r g r o u n d s p a c e i n v e s t i g a t i o n[J].C h i n e s e J o u r n a l o f E n g i n e e r i n g G e o p h y s i c s,2022,19(1):64-70.(I n C h i n e s e)[11]龚选波,张继伟,周玉凤,等.综合物探技术在深圳地铁16号线岩溶勘察中的应用[J].工程勘察,2018,46(7): 62-67.G O N G X B,Z H A N G J W,Z H O U Y F,e t a l.A p p l i c a-t i o n o f c o m p r e h e n s i v e g e o p h y s i c a l t e c h n o l o g y i n k a r s t i n v e s t i g a y i o n i n L i n e N o.16o f S h e n z h e n M e t r o[J].G e o t e c h n i c a l I n v e s t i g a t i o n&S u r v e y i n g,2018,46(7): 62-67.(I n C h i n e s e)[12]付德俊,汤昌旺,贠鹏.综合物探在某房建高层基础岩溶勘察中的应用[J].工程地球物理学报,2019,16(1):3122期李乾坤,等:综合物探技术在城市地铁勘察中的研究与案例浅析111-115.F U D J,T A NG C W,Y U N P.A p p l i c a t i o n o f c o m p r e-h e n s i v e g e o p h y s i c a l p r o s p e c t i n g t o k a r s t p r o s p e c t i n g o f a h i g h-r i s e b u i l d i n g f o u n d a t i o n[J].C h i n e s e J o u r n a l o fE n g i n e e r i n g G e o p h y s i c s,2019,16(1):111-115.(I nC h i n e s e)[13]王鹏飞,李勇,李富,等.综合电法勘探在 红层地区 找水中的应用[J].物探化探计算技术,2019,41(5):659 -664.W A N G P F,L I Y,L I F,e t a l.A p p l i c a t i o n o f c o m-p r e-h e n s i v e e l e c t r i c a l e x p l o r a t i o n i n f i n d i n g w a t e r i n r e d l a y e r [J].C o m p u t i n g T e c h n i q u e s f o r G e o p h y s i c a l a n d G e o c h e m i c a l E x p l o r a t i o n,2019,41(5):659-664.(I n C h i n e s e)C o m p r e h e n s i v e g e o p h y s i c a l p r o s p e c t i n g t e c h n i q u e i n u r b a n s u b w a y s u r v e y s t u d y a n d c a s e a n a l y s i sL I Q i a n k u n1,H U Q i n g m a o1,Z H A O X i a o l i a n g2,Z H E N G J i a n g b o2(1.X u z h o u U r b a n R a i l T r a n s i t C O.,L T D.X u z h o u221000,C h i n a;2.C h i n a R a i l w a y L i u y u a n G r o u p C O.,L T D.E n g i n e e r i n g S u r v e y I n s t i t u t e,T i a n j i n300308,C h i n a)A b s t r a c t:I n s u b w a y i n v e s t i g a t i o n,u n d e s i r a b l e g e o l o g i c a l c o n d i t i o n s s u c h a s k a r s t,f r a c t u r e,a n d s o f t s o i l a r e t h e m a i n h i d d e n d a n g e r s o f t h e p r o j e c t,w h i c h s e r i o u s l y t h r e a t e n t h e s a f e t y o f t h e s u b s e q u e n t c o n s t r u c t i o n o f t h e p r o j e c t.I n a d d i t i o n t o t h e c o n v e n t i o n a l g e o l o g i c a l s u r v e y,i t i s n e c e s s a r y t o a d o p t e f f e c t i v e a n d s u i t a b l e g e o p h y s i c a l m e t h o d s f o r t h e u r b a n e n v i r o n m e n t t o i m p r o v e t h e r e l i a b i l i t y a n d c o v e r a g e o f s u r v e y d a t a.T h e u r b a n e n v i r o n m e n t i s c o m p l e x,t h e s i t e c o n d i t i o n s a r e l i m i t e d,t h e i n t e r f e r e n c e o f d i f f e r e n t p h y s i c a l p r o p e r t i e s i s s u b s t a n t i a l,a n d t h e o v e r a l l g e o p h y s i c a l e n v i r o n m e n t i s h a r s h.T a k i n g t h e s u r v e y o f X u z h o u M e t r o L i n e s4a n d5a s a n e x a m p l e,t h i s p a p e r f i r s t l y e v a l u a t e s t h e g e o p h y s i c a l e n v i r o n m e n t a c c o r d i n g t o t h e s p e c i f i c s i t e c o n d i t i o n s;s e c o n d l y,a n a l y z e s t h e t e c h n i c a l a d a p t a b i l i t y o f v a r i o u s g e o p h y s i c a l m e t h o d s,a n d p r o p o s e s t h e b e s t c o u p l i n g o f t h e s i t e e n v i r o n m e n t a n d t e c h n i c a l m e t h o d s;f i n a l l y,s u m m a r i z e s t h e s e t o f g e o p h y s i c a l t e c h n o l o g y m o d e l s w i t h s t r o n g a p p l i c a-b i l i t y a n d o p e r a b i l i t y.T h e r e s u l t s o f t h e c o m p r e h e n s i v e c o m p a r a t i v e a n a l y s i s s h o w t h a t①m i c r o t r e m o r,t r a n s i e n t e l e c t r o m a g-n e t i c,a n d o t h e r t e c h n o l o g i e s c a n b e u s e d a s t h e m a i n g r o u n d g e o p h y s i c a l m e a n s o f u r b a n a r e a s a n d c a n p r e l i m i n a r i l y i d e n t i f y t h e l o c a t i o n a n d o c c u r r e n c e c h a r a c t e r i s t i c s o f k a r s t,f r a c t u r e,a n d o t h e r g e o l o g i c a l b o d i e s;②i n t h e f i n e d e t e c t i o n o f k a r s t,I n t e r h o l e C T(e l e c t r o m a g n e t i c w a v e)t e c h n o l o g y c a n f u r t h e r d e l i n e a t e t h e d e v e l o p m e n t s c a l e a n d s p a t i a l l o c a t i o n o f k a r s t;③R e a s o n a b l e s e l e c t i o n o r c o m b i n e d a p p l i c a t i o n o f g r o u n d a n d i n t e r-p o r e g e o p h y s i c a l e x p l o r a t i o n c a n p r o v i d e g e o l o g i c a l d a t a r e q u i r e d f o r d i f-f e r e n t s u r v e y s t a g e s a n d d i f f e r e n t s u r v e y a c c u r a c y,a n d m e e t t h e n e e d s o f u r b a n s u b w a y s.K e y w o r d s:u n d e s i r a b l e g e o l o g i c a l b o d y;X u z h o u m e t r o l i n e4a n d5;s u b w a y e x p l o r a t i o n;m i r c r o t r e m o r;t r a n s i e n t e l e c t r o m a g n e t i c;s e i s m i c i m a g e;i n t e r h o l e C T412物探化探计算技术46卷。
岩溶区地铁暗挖区间溶(土)洞勘察对策研究
•545-第50卷第5期2019年5月Vbl.50 No.5 May. 2019建 筑 技 术Architecture Technology岩溶区地铁暗挖区间溶(土)洞勘察对策研究陈晓丹I,翟利华】,史海欧I,王一兆I 陈俊生",陈家航2」(1.广州地铁设计研究院有限公司,510010,广州;2.华南理工大学土木与交通学院,510640.广州;3.亚热带建筑科学国家重点实验室,华南理工大学,510640,广州)摘 要:总结广州地铁2, 3, 8号线延长段,5, 6,9号线和广佛线的溶、土洞勘察经验,研究岩溶区地铁 暗挖区间的溶、土洞勘察对策,结果表明岩溶区地铁暗挖区间溶、土洞勘察的范围划定为平面上扩展到隧道轮廓线外3〜5m 范围,竖向上扩展到结构底板以下10m 范围,以查明该范围内的溶、土洞发育情况。
勘察 可应用跨孔超高密度电法和跨孔地震CT 法;在场地条件允许的情况下,可利用地表超高密度电法进行地质 普查。
关键词:岩溶;地铁;暗挖区间;溶(土)洞;勘察对策中图分类号:U 459.3 文献标志码:A 文章编号:1000-4726(2019)05-0545-04STUDY OF INVESTIGATION COUNTERMEASURE FRO KARST (SOIL )CAVES OF MINED METRO TUNNEL AT KARST AREACHEN Xiao-dan 1, ZHAI Li-hua 1, SHI Hai-ou 1, WANG Yi-zhao l , CHEN Jun-sheng 23, CHEN Jia-hang 23(1 .Guangzhou Metro Design & Research Institute Co., Ltd., 510010, Guangzhou, China; 2.School of Civil Engineering and Transportation, South China University of Technology, 510640, Guangzhou, China; 3. S tate Key Laboratory of Subtropical Building Science, South ChinaUniversity of Technology, 510640, Guangzhou, China )Abstract: Taking Guangzhou metro as an example, the investigation countermeasure (including investigation scale and scheme) for caves of mined metro tunnel at karst area is studied by summarizing the cave exploration experience of Guangzhou metro line 2, 3, 8 extension, 5, 6, 9 and Guangfd line. The study shows the scale of cave exploration of mined metro tunnel is defined as: the horizontal direction is extended to 3~5m outside the tunnel contour line, and the vertical direction is extended to 10m below the structural floor, and the development of cave in this area should be fined out; the cross-hole high density resistivity method and the cross-hole seismic CT method can be applied in cave exploration; the geological survey is conducted by using surface high density electrical method on site condition permitting.Keywords: karst; metro; mined tunnel; karst (soil) caves; investigation countermeasure岩溶地区的地质情况复杂,石灰岩中的溶洞、溶 沟、溶槽、溶蚀裂隙的发育程度、方向、规模等无规律可循,不同场地的地质环境差异很大。
论城市交通轨道建设中岩溶处理施工技术-最新文档资料
论城市交通轨道建设中岩溶处理施工技术前言溶洞是石灰岩的节理裂隙经流水的溶蚀作用,经过百万年、几百万年或者更久远的时间不断地溶蚀发育所形成的洞。
同样是流水溶蚀形成的由于其形态不同而有的叫溶穴,溶沟或溶槽等。
由于溶洞处理费用很高,对于一般的建构(筑)物不考虑对溶洞进行处理,基础可采用桩基础形式,将桩的底端进入到岩面或者穿过溶洞进入到溶洞底板作为桩的持力层;而地铁是修建在地下的结构物,当隧道底有溶洞而地基承载力不能满足要求时,则必须对其进行处理。
隧道有其特殊性,考虑施工条件和经济的合理性等,难以采用钻孔桩、冲孔桩、沉管灌注桩来支撑隧道的管片,可以对溶洞进行填充处理提高地基的承载力或增加溶洞顶板的厚度来保证地铁施工和运营的安全需要。
一、工程概况规划建设的某隧道工程位于市区内,全长约4.01 km。
隧道工程河西盾构段钻孔见洞率72.73%,溶洞视高度3m~4m者占总洞数的21.52%;3m以下者65.83%;溶洞分布标高集中在标高一8m~15m范围内,尤其以0m~10m之间最集中。
溶洞多为砂砾石或砂砾石混黏性土充填或半充填,无充填物的溶洞仅占揭示钻孔的10%。
在某段附近出现钻探坍塌,及与河水相连通的溶洞。
二、岩溶处理目的1、盾构机在岩溶地质施工特别容易发生地质突然塌陷事故,给施工方带来损失。
本次工程施工所采用的盾构机机身长达14m,重量约300吨。
经计算发现,如果隧道施工地下存在大于3.2m 的空洞或者地下土层为软弱土层,都会尽量避免盾构机突陷等事故及隧道结构后期沉降过大。
盾构机本体重320t,长12m,其重心约在前3.2m处。
掘进时隧道底部若突现大于3.2m以上的空洞或极软弱地层都会发生盾构机栽头或陷落的状况。
2、对于地表塌陷和过大沉降进行控制。
对于本工程来说,对岩溶处理,能够实现盾构施工的土压平衡,减少塌陷的发生几率。
岩溶地质含水量较高,对岩溶处理还能够起到减少水量流失,降低工后地表沉降的发生几率。
3、满足永久隧道结构的承载力、变形、防水要求。
格莱村隧道岩溶超前探测及溶洞治理技术研究
Value Engineering0引言随着国家大力发展基础设施建设,铁路隧道交通运输网在地质条件复杂多变的西南地区不断扩展延伸,因而所遇见的喀斯特岩溶隧道数量逐年增加。
当岩溶隧道穿越大小不一、分布位置各异、含水情况复杂、充填物质不明的溶洞时,需要采取针对性的治理措施,以防止突泥、掉块、突水、坍塌等地质灾害的发生。
因此,在岩溶隧道施工前,需要进行超前地质预报准确判定溶洞分布位置、含水情况、尺寸大小等,提出针对性的治理措施,避免岩溶隧道工程地质灾害的发生,提高隧道施工的安全性[1-2]。
本文依托渝昆高速铁路格莱村隧道工程,对岩溶隧道典型重难点问题进行了分析,并梳理了岩溶处理流程,运用综合超前地质预报技术对格莱村隧道的岩溶发育地段进行勘探,给出了具体的岩溶治理措施。
1工程概况渝昆高速铁路格莱村隧道位于田坝车站至寻甸车站区间,进口里程DK597+035,出口里程DK600+676,全长3641m ,最大埋深为178m ,最小埋深8.5m ,为设计速度350km/h 的双线铁路隧道。
隧道DK597+405~DK598+460段存在六处高风险岩溶发育区,工程地质岩性主要为玄武岩和可溶性的石灰岩,溶蚀裂隙多,岩溶发育强烈,局部可能存在发育串珠状或较大型溶洞。
2岩溶隧道施工重难点2.1岩溶形式的复杂多变性岩溶是可溶性较强的岩层在长时间的化学溶蚀和物理机械作用下而形成的各种独特地貌的总称。
由于岩溶水具有较强的流动性和渗透性,对岩溶的侵蚀部位和形态是动态多变的。
各种形式的溶槽、溶洞、落水洞、暗河、断层破碎带等出现在隧洞影响区域附近的概况较大,位置的不确定性、复杂多变的形态和众多的影响因素等极大提高了超前预报和岩溶治理难度。
2.2岩溶隧道施工的高风险性岩溶隧道施工过程中通常遇见突水、突泥、坍塌等地质灾害,特别是突发性的突泥和涌水,不仅会淹没隧道坑道,冲坏机械器具,严重时甚至会造成重大财产损伤和人员伤亡,严重影响隧道施工安全。
武广客运专线武汉工程试验段岩溶及红黏土路基注浆施工工法
武广客运专线武汉工程试验段 岩溶及红黏土路基注浆施工工法中铁八局集团武广客运专线试验段项目经理部二OO七年六月三日目 录1 前言 (1)2 工法特点 (1)3 适用范围 (2)4 工艺原理 (2)5 工艺流程及施工工艺 (3)5.1工艺流程 (3)5.2施工工艺 (3)5.2.1施工准备 (3)5.2.2施工工艺 (4)6 机具设备 (9)7 劳动力组织 (9)8 安全环保要求 (9)8.1 职业健康安全 (10)8.2 环境保护 (10)9 质量要求 (10)10 效益分析 (11)11 应用实例 (12)客运专线铁路岩溶及红黏土路基注浆施工工法1 前言注浆法是指利用液压、气压或电化学原理,通过注浆管把浆液均匀地注入地层中,浆液以填充、渗透和挤密等方式迫使土体颗粒间或岩隙中的水份和空气排出,经人工控制一定时间后,浆液将原来松散的土粒或裂隙胶结成一整体,形成一个结构新、强度大、防水性能好和化学稳定性能好的结合体。
新建铁路武广客运专线DK1229+536~DK1231+145段下覆基岩为二迭系灰岩,弱风化,岩溶较为发育。
受风化作用影响,其上覆原生红黏土,地层从地表向下由硬变软,相应地,土体强度及压缩模量逐渐降低,压缩性逐渐增大,靠近基岩0.5~3.5m范围内基本为软、流塑土,其基本承载力不足100kpa。
为防止路基工后沉降大于15mm,本段共计640m范围的路基须对软塑红黏土及岩溶进行注浆加固,注浆方法采用大管径逆序注浆工艺。
本工法是在结合试验段的地质条件,结合现有装备水平、注浆材料,不断探究注浆工艺及注浆前后的各项检测指标对比后归纳总结形成的。
2 工法特点2.1施工机械常规、市场数量大、体积小,设备轻捷,移动方便。
2.2利用探灌结合,取钻孔总数的20%进行地质复核,进一步揭示软塑红黏土及溶洞的分布范围及深度,无需进行其它方式的地质核查。
2.3采用大管径(φ108)套管依次从上往下分段注浆施工,浆液同土体接触面大,能有效减少注浆压力在管道中的损失,提高出浆口压力,增大浆液扩散范围和浆液渗透的均匀性,提高土体及岩溶加固效果。
岩溶地区岩土工程勘察钻探技术的应用分析
岩溶地区岩土工程勘察钻探技术的应用分析岩溶地区是指地下水对含有溶蚀性岩石(如石灰岩、石膏岩等)的地质体进行溶蚀作用,形成洞穴、地下河流、地下空洞等地貌景观的地区。
由于岩溶地区的地质构造复杂,地表地下水位差大、岩溶管道众多,地下水特性复杂。
在岩溶地区进行岩土工程勘察钻探工程难度大,风险高。
岩土工程勘察钻探技术在岩溶地区的应用分析对于岩溶地区岩土工程勘察工作的发展具有重要意义。
一、岩土工程勘察钻探技术的应用现状在岩溶地区进行岩土工程勘察钻探工作时,通常会出现以下困难和挑战:1. 地质条件复杂:岩溶地区地质条件复杂,存在多种类型的岩石,地下水流动特性难以掌握,地质灾害潜在隐患较大,给工程勘察钻探工作带来了很大的困难。
2. 工程风险大:地下溶洞、地下水裂隙、岩溶裂缝等因素对钻探工作会带来很大的风险,可能导致勘察钻探设备损坏、人员伤亡等事故发生。
3. 数据获取困难:岩溶地区地形起伏大,地下洞穴众多,导致获取准确的地质勘察数据困难,给岩土工程设计和施工带来了不确定因素。
二、岩土工程勘察钻探技术的应用分析针对岩溶地区岩土工程勘察钻探工作存在的困难和挑战,需要采用先进的钻探技术和设备,并结合地质勘察实际情况,提出有效的应对措施,以确保勘察工作的顺利进行及工程质量的保障。
1. 合理选择钻探设备:在岩溶地区进行岩土工程勘察钻探工作时,应根据地质条件和勘察要求,选择适合的钻探设备,如岩芯钻机、回转钻机等。
应严格执行国家相关规范和标准,确保钻探设备的质量和安全性。
2. 强化地质勘察数据采集:在岩溶地区进行岩土工程勘察钻探工作时,需要采用现代化的勘察技术和设备,结合地球物理勘察、地面探测等手段,强化对地下溶洞、裂隙等地质结构的探测,提高地质勘察数据的准确性和完整性。
3. 完善风险评估体系:针对岩溶地区勘察钻探工作的风险特点,需要建立健全的风险评估体系,对地下洞穴、地下水体、岩溶裂缝等因素进行科学评估,制定合理的风险防范措施,最大限度地保障勘察钻探工作的安全性和可靠性。
武汉地铁6号线岩溶发育特征及岩溶处理措施
武汉地铁6号线岩溶发育特征及岩溶处理措施
刘建芳
【期刊名称】《城市勘测》
【年(卷),期】2018(000)003
【摘要】根据武汉地区岩溶特点和地铁6号线岩溶专项勘察资料,总结武汉地区岩溶区主要分为三种地质结构类型,分析不同地质类型岩溶塌陷机理,三种地质结构类型发生岩溶地质灾害的原因进行分析把武汉地区划分出高、中、低三种风险区.采用统计方法分析武汉地铁6号线岩溶区段的发育特征,从岩溶的横向、竖向分布及溶洞的填充情况等方面总结岩溶发育规律,武汉地区岩溶以3m以内的溶洞为主,主要在岩面以下15 m范围内发育,从上到下溶洞的填充率逐渐降低.结合武汉地铁6号线I类岩溶地质区前进村站~红建路站~马鹦路站区段的车站和区间岩溶处理措施进行分析总结,既要考虑地铁工程施工中的安全措施也要考虑运营中的安全措施.防止上覆砂层的漏失主要采取封闭溶洞连通通道和溶洞注浆的措施.对高风险区不但要考虑地铁本身施工和运营的风险还要考虑周围环境变化引发的地质灾害.【总页数】6页(P160-165)
【作者】刘建芳
【作者单位】武汉地铁集团有限公司,湖北武汉430030
【正文语种】中文
【中图分类】P642.25
【相关文献】
1.武汉地区岩溶发育特征及地铁工程中的岩溶处理 [J], 吴有亮
2.深圳地铁8号线岩溶发育特征及施工处理措施 [J], 李清明;徐腾飞;李勇国;梅年峰;黄勐
3.武汉地区岩溶发育特征及地铁工程中岩溶处理 [J], 李慎奎;陶岚
4.武汉地铁6号线岩溶发育特征及治理方案比选 [J], 贺彬;钟世华;罗其奇;詹保华;陈聪
5.武汉轨道交通6号线工程岩溶发育特征及处理措施 [J], 刘建芳
因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
DOI : 10. 3969/j . issn . 1008-1305. 2018. 03. 056武汉轨道交通岩溶探测技术应用研究杜惠光(长江地球物理探测(武汉)有限公司,湖北武汉430010)摘要:物探是岩溶地质调查的重要手段。
由于城市探测环境的复杂性和市政工程对岩溶探测高精度的要求,用于城市轨道交通工程岩溶探测的物探方法一直在探索与尝试阶段。
针对武汉城市轨道交通建设的岩溶专项勘探任 务,提出了一套快速、经济、有效的岩溶探测技术方法体系,并在后续的实践中证明了该探测体系的有效性,为文章编号:1008-1305(2018)03-0183-06地铁设计与施工提供可靠资料。
关键词:城市轨道交通;岩溶;电磁波CT ;探测技术中图分类号:U25文献标识码:A 在国家大力发展公共交通战略的引导下,我国城市轨道交通工程建设已迈人快速发展期。
很多城 市的轨道交通工程基础都不可避免地会建设在岩溶 发育的灰岩区,如不查明岩溶的发育及其分布情况,必会成为工程安全的重大隐患。
目前,国内多个城市交通建设项目中针对岩溶 探测进行了多种物探方法的尝试,其中,杭州西湖周边岩溶区选取高密度电法为基本勘察方法;大连 地铁2号线选取高密度电法、地质雷达、超高密度 跨孔电阻率C T 进行岩溶综合探测;广州市金沙洲使用综合物探方法为城市岩溶处理提供依据。
武汉 市近年来也开始了大规模的城市轨道交通建设,已 建和在建的多条地铁线路均不同程度存在岩溶问题。
需要针对武汉地区地质条件选取一套快速、经济、有效的岩溶探测技术方法体系,为武汉市轨道交通建设保驾护航。
1地质条件及探测要求武汉市总体的地形为北高南低,以丘陵和平原 相间的波状起伏地形为主,中南部以长江和汉水冲 积平原为主,地形平坦开阔,总体地貌形态由剥蚀 堆积垄岗区过渡为冲洪积区,地面标高一般在 21.6~26.8m 。
武汉地区第四系一般为:杂填土、黏性土、粉细砂、中粗砂;碳酸盐基本为厚层第四系地层所覆盖,部分为岩层所掩埋,为覆盖型和埋 藏型岩溶区。
在平面上自北向南分布有6条走向N W W -S E E 的可溶岩条带,分别为天兴洲条带、大桥条带、白沙洲条带、沌口条带、军山条带和汉南条带,宽度为1. 3 ~2. 8km不等。
三叠系灰岩一般构成向斜、背斜的核部,石炭系和二叠系灰岩构成褶皱的翼部,其间分布有二叠系上统非可溶岩。
岩溶发育类型主要有溶隙和溶洞,发育方向和强度受 层面和构造控制,多沿陡立层面垂向呈溶隙形态发育,水平向连续性较差。
总体属岩溶弱-中等发育。
武汉市轨道建设重点关注建筑物结构底板以下 10m范围内溶洞的空间分布规律,并结合探测溶洞的发育情况,评价其对地铁工程的影响,为地铁设计与施工提供可靠地质资料。
2岩溶探测特点及方法比选2.1岩溶探测特点地下介质(岩石或土)与不良地质体(岩溶或土洞)的结构、成分及其组合形式的不同,决定了不同地质对象间存在物性差异,包括弹性波参数、电 阻率、电磁参数、密度参数的差异,为物探技术的 应用提供了地球物理前提;但城市环境中探测溶洞易受到强干扰,要求探测方法、探测设备、数据处理方法具备较强的抗噪能力;同时,武汉岩溶分布 多为埋藏型岩溶,位于土岩结合面或之下,决定了与高速、高阻背景下的岩溶探测有所不同。
土岩结 合部的低阻、低速特性或者强烈的物性差异对有些探测信号是一个阻隔体,导致有效信号难以到达目标体。
收稿日期:2017-09-18作者筒介:杜惠光(1982年一),男,工程师。
• 183 •((方法原理针对武汉市地质条件,在分析武汉地区轨道交通岩溶探测要求及特点的基础上,选取了多种有效探测岩溶的物探方法进行了比选研究。
其中,比选 方法包括&高密度电法、弹性波C T 法、电磁波C T 法等。
2. 2.1高密度电法高密度电法即高密度电阻率法,实际上是一种 阵列式电法勘探方法,是指通过电极阵列排列方式来观测人工建立的地下稳定电流场的分布规律,进而可以实现目标体探测的一种电阻率法。
野外测量 时,只需将全部电极(几十至上百根)置于测点上,然后利用程控电极转换开关和微机工程电测仪便可 实现数据的快速和自动采集。
当将测量结果送入微 机后,还可对数据进行实时处理并给出关于地电断面分布的各种图示结果。
其工作原理示意如图 1所示。
程控开关_|主机|ill M IN I电极测点点号图1高密度电阻率法工作原理示意图2. 2.2弹性波CT 法和电磁波CT 法层析成像选用了电磁波C T 和弹性波C T ,层析成像的理论基础—Y a d e 变换。
弹性波C T 的R a d o n 变换式为:g (r)d r" t式中,)一发射点到接收点间的路径;G —为探测区域介质的慢度(速度的倒数))t 一测得走时。
网格化后可建立如下反演控制方程:[&][=]"[,]式中,&一5x3阶矩阵;5—观测次数;3—网格个数;&的元素d y .是第7欠观测中传播路径被 第y 个网格截得的距离,7 = 1,2,…,5, y = i ,2,…,3; =—3维列向量,其元素g 是第y 个网格中的慢度;,一5维列向量,其元素为(是第f次观测走时。
电磁波层析成像原理类似,不同的是接收的电磁波场强幅值。
其工作原理示意如图2所示。
图2弹性波CT 法和电磁波CT 法工作原理示意图2. 3方法比选为了验证各种方法在武汉城市轨道交通地区探测岩溶的适应性,在现场选取了溶洞较发育的区域,开展了方法比选试验工作。
2.3.1高密度电法高密度电法现场试验电极距设置为5m ,共60 个电极,测线长度共计295m ,探测成果如图3所示,高密度电法在野外数据采集中受城市游离电流 干扰较大,虽然采取了措施,但是数值中畸变点相对较多。
数据经过分析后基本可以确定基岩埋深界 面,但是由于覆盖层和土岩结合部的溶洞均为低阻反应,后经过验证判断基岩面比实际要深,大型溶洞反应明显,小型溶洞无反应。
2.015 50205 800 3200图3WT 1-WT 2'线高密度电法成果图l U f f s推断基岩埋深界面^^^‘►►►►►r r rr^^^^^◄◄◄◄F F F rv ,5\v r r >\\J r M V〜H V :■: : ::靡f ::麵'、、、、、i 、、、>• 184•2.3.2 弹性波CT法弹性波CT法现场试验数据采集采用全扫描观测系统,点距设置为1m,仪器采用Y24地震仪、串检波器和大功率电火花震源,探测成果如图4所示,弹性波CT在数据采集中受到的各种震动干扰较大,需要选择车流量小的时间段进行数据采集,而且弹性波传播需要水作为传播介质,干孔中难以实施。
HQ05K-1 HQ06K-10 5 10 15桩号/m图4 HQ05K-1〜HQ06K-1线弹性波CT成果图2.3.3 电磁波CT法电磁波CT法现场试验数据采集同样采用全扫描观测系统,点距设置为1m,仪器采用JW-5大功率电磁波仪,探测成果如图5所示,电磁波CT数据采集过程中遇到的主要干扰源是高压电线及电磁波的绕射,前者影响的主要是浅部覆盖层的数据,可在后期解释中排除,后者则采用钢套管支桶避免绕射,并且电磁波CT探测成果细部特质不如弹性波CT,但是对地下介质分布也有较好的反映。
0 5 10 15桩号/m图5 HQ05K-1〜HQ06K-1线电磁波CT成果图(4综合分析通过现场试验以及探测结果的对比分析(见表1),得到以下结论&(1)井中方法(弹性波CT法、电磁波CT法)在探测岩溶抗噪性与分辨率上优于地面方法(高密度电法),在城市环境中地下方法信号干扰较地面干扰小。
(2)地面方法(高密度电法)为了达到目标探测深度(30〜50m),通常需布设测线长度超过200m,且电极与水泥地面耦合存在一定的限制性。
(3)井中方法探测岩溶效果,弹性波CT法在细部特质比电磁波CT法稍好,但需要在地下水位较高地段进行探测。
表1各方法特征分析表方法观测方式抗噪性分辨率限制条件高密度电法地面较弱较低与水泥地面耦合弹性波C T法井中跨孔较强较高高地下水位电磁波C T法井中跨孔较强较高无综合考虑方法的有效性、经济性和可靠性,最终选择采用电磁波CT法作为主要物探手段进行岩溶探测,重点部位采取钻孔电视录像进行验证的探测方案。
3应用实例3.1工作布置以武汉市轨道交通阳逻线(21号线)工程岩溶专项勘察为例。
按规程、规范要求,采用钻探与物探相互结合的综合手段对场区岩溶发育特点进行分析,重点探查建筑物结构底板以下10m范围内溶洞的空间分布规律,并结合探测土洞的发育情况,评价其对地铁工程的影响,为地铁设计与施工提供可靠地质资料。
由于采用的是钻探与物探相互结合的综合手段,在钻孔位置布设时充分考虑了地铁线路特点、施工方法、场地复杂程度,勘探钻孔分别沿地铁隧道左、右线外侧和两线隧道中间交错布置勘探孔,成网格状(如图(所示)。
原则上要求左右线外侧孔位距隧道边线外侧3〜5m,所有钻孔间距控制在15〜20m。
要求钻孔至少进入灰岩深度不小于25m,在此范围内遇溶洞时,应再深入溶洞底板以下1倍洞径的深度,且不小于(m,使之形成有效的背景场。
对跨越隧洞的相邻钻孔均进行层析成像(电磁•185•波C T),形成“三纵两折”C T剖面线,探查岩溶地层中溶洞或土洞发育情况。
数据采集采用全扫描观测系统。
L-K013 L-K014 L-K015 L-K016钻孔位置及编号跨孔C T剖面g地铁隧道图6钻孔布置图3.2成果与解译资料分析工作首先是将电磁波C T图像与地质剖面合二为一,形成电磁波C T地质剖面成果图(如图7);遵循“视吸收系数愈小、岩体性状愈好,反之愈差”的规律,对成果图电磁波C T视吸收系数图像的解释、分析要做到解释结论与测区总的规律相统一,定量解释与定性解释相统一,物性解释与客观地质规律相统一。
综合试验及本项目资料处理结果确定电磁波C T地质剖面视吸收系数异常。
异常划分的原则为&(1)在较完整岩体里,视吸收系数异常原则上大于等于0.4N p e r/m;可能发育无充填或充填较少岩溶的地层,视吸收系数异常降至0.3N p e r/m。
(2)在岩体较差或土岩结合部视吸收系数比背景值大0&〜0.4N p e/m。
(3)大体上以视吸收系数值0.4N p e r/m为界划分基岩较完整分界线,对泥质灰岩、泥质条带灰岩等含泥量增加岩层而导致电磁波无法穿透的区域未划分基岩较完整分界线,以此规律结合岩性等地质条件对C T剖面进行异常分析。
C T剖面视吸收系数异常分类,结合具体的地质、钻孔资料,分为&土岩结合部、溶沟、溶槽,溶洞、溶蚀,岩体完整性较差,岩性变化4个类别。
结合工程需要重点对基岩面及以下高程C T图像及主要异常从如下三个方面进行解释。