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物探技術在路基巖溶探查中應用
新聞作者:本部銷售組 許金龍  發布時間:2016-06-29  查看次數:  放大 縮小 默認
    貴州省處于世界喀斯特最復雜、類型最齊全、分布面積最大的東亞巖溶區域中心,目前貴州主要的城市都是建立在這種巖溶極為發育的區域,在巖溶地帶上建立的城市及附屬設施最容易受到的地質危害就是巖溶塌陷及塌陷后伴生的次生災害,同時伴隨著貴州經濟的發展,快速通道的建立,如何高效快速的解決隧道超前探查的探查相關巖溶發育及伴生的地質災害,需要相關的物探設備進行技術支撐。應貴州大學邀請,我公司在貴陽公園路展開綜合物探巖溶探測。
1、地震映像法
    地震映像(又稱高密度地震勘探和地震多波勘探),是基于反射波法中的最佳偏移距技術發展起來的.這種方法可以利用多種地震波作為有效波來進行探測,也可以根據探測目的要求僅采用一種特定的地震波作為有效波.地震映像法的主要特點有:數據采集速度較快,但抗干擾能力弱,勘探深度有限;地震映像法在資料處理過程中不需要進行校正處理,節省了資料處理時間,避開了動校正對淺層反射波的拉伸、畸變影響,可以使反射波的動力學特征全部被保留,地震記錄的分辨率不會受影響;地震映像法在資料解釋中可以利用多種地震波的信息;在探測目的較單一、只需研究橫向地質變化的情況下,地震映像法效果較好,而探測目的層較多時,不易確定最佳偏移距;由于每個記錄道都采用了相同的偏移距,地震記錄上的時間變化主要為地下地質體的反映,這給資料解釋帶來極大的方便,可直接對資料進行數字解釋,如頻譜分析、相關分析等。
1.1 測線布置
    共布置4條測線,沿公園路布置南北向測線2條,在河東路附近布置東西向測線2條,具體位置如圖1所示。
圖1 測線布置示意圖
1.2 結果分析
1.2.1 南北向測線
    測線1及測線2方向相同,探測方向均為由北向南,兩條測線合并后結果如圖2所示,橫坐標為距離,縱坐標為時間,地下介質平均速度應在1500m/s至1900m/s左右,圖2中黑色框標注位置為地鐵隧道頂底界面及大致掘進位置。另外紅色圈區域為疑似地下溶洞位置,并在剖面上形成繞射弧及多次反射特征。

(a)測線1剖面                                                                     (b)測線4剖面
圖2 測線1及測線2深度偏移剖面
    測線3及測線4方向相同,探測方向均為由西向東,兩條測線結果如下,圖中為深度剖面,橫坐標為距離,縱坐標為時深度。測線3中地層層位清晰平緩,測線4靠近起始位置有繞射弧產生,則測線4對應為地鐵已開挖區段,測線3位置測線較短,表現為未開挖地層特征,進一步證明測線1及測線2剖面中確定的開挖位置為圖1紅色箭頭所示位置。

(a)測線3剖面                                                                                     (b)測線4剖面
圖3 測線3及測線4深度偏移剖面
2、瞬變電磁法探測
    瞬變電磁法屬時間域電磁感應方法。其探測原理是:在發送回線上供一個電流脈沖方波,在方波后沿下降的瞬間,產生一個向回線法線方向傳播的一次磁場,在一次磁場的激勵下,地質體將產生渦流,其大小取決于地質體的導電程度,在一次場消失后,該渦流不會立即消失,它將有一個過渡(衰減)過程。該過渡過程又產生一個衰減的二次磁場向掌子面傳播,由接收回線接收二次磁場,該二次磁場的變化將反映地質體的電性分布情況。如按不同的延遲時間測量二次感生電動勢V(t),就得到了二次磁場隨時間衰減的特性曲線。如果沒有良導體存在時,將觀測到快速衰減的過渡過程;當存在良導體時,由于電源切斷的一瞬間,在導體內部將產生渦流以維持一次場的切斷,所觀測到的過渡過程衰變速度將變慢,從而發現導體的存在(如圖3-1)。瞬變電磁場在大地中主要以“煙圈“擴散形式傳播,在這一過程中,電磁能量直接在導電介質中傳播而消耗,由于趨膚效應,高頻部分主要集中在地表附近,且其分布范圍是源下面的局部,較低頻部分傳播到深處,且分布范圍逐漸擴大。
2.1 測線布置
    共布置4條測線,沿公園路布置南北向測線2條,在河東路附近布置東西向測線2條,具體位置如圖4所示。

圖4 瞬變電磁測線布置示意圖
2.2 結果分析
2.2.1 測線1結果分析
    測線1探測方向為由北向南,采用兩種線圈進行探查,以確定淺層探測效果,如圖為兩條測線對比結果,橫坐標為距離,縱坐標為深度,圖2中黑色實線位置為地鐵隧道頂底界面及大致掘進位置。另外黑色點線區域為疑似地下溶洞位置。

圖5 測線1探測結果圖

圖6 測線2探測結果圖
    測線2探測結果:黑色框推測為地鐵當日掘進位置,紅色點線推測為路基的填充材料。黑色點線推測為巖溶發育所致。

圖7 測線3及測線4探測結果圖
    測線3:黑色實線推測為巖溶發育所致,紅色點線推測為受金屬井蓋影響造成的低阻區域。
    測線4:尾部高阻推測為地鐵開挖空洞造成的影響。
3、結論
綜上所述可得:
    (1)綜合兩種方法分析地鐵掘進位置為測線地震映像測線90m位置處,瞬變電磁法測線二橫向坐標18米位置處,地鐵頂板距地表18m左右,區域內巖溶有一定的發育,淺部地層穩定性及連續性一般。
    (2)通過分析地震映像法勘探精度高,但橫向地質信息表達不清晰,瞬變電磁法橫向信息表達清晰,但異常區范圍和縱向深度不好確定。通過兩種方法使用可以提高勘探精度,互相補充。

作者簡介:
    許金龍,男,1989年5月2日出生于安徽淮南,2012年7月畢業于安徽理工大學地理信息系統專業,并獲得學士學位,現工作于福州華虹智能科技服份有限公司。

 
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