城市轨道交通岩溶施工勘察方法应用研究

为了提高复杂城区环境条件下岩溶勘察的效率和精度,为城市轨道交通工程建设工作消除地质灾害隐患,依托大连某地铁岩溶补充勘察项目,采用微动、高精度瞬变电磁、跨孔弹性波CT及钻探方法对岩溶发育情况进行综合研究分析。首先采用微动、高精度瞬变电磁方法进行岩溶普查;在圈定的岩溶异常靶区内,有针对性地布设验证钻孔,并采用跨孔弹性波CT进行岩溶空间结构精细探查。研究结果表明:微动和高精度瞬变电磁在城区复杂环境具有较好的适用性,对岩溶具有较高的探测精度,解译的岩溶异常形态与钻探揭示的岩溶发育情况吻合率达到72.7%,说明本次岩溶综合勘察方案设计合理,可在其他城市轨道交通岩溶勘察中推广应用。     

邻近既有铁路岩溶路基的新建桥施工风险评估

采用综合勘察技术,对新建戴家塔特大桥在邻近既有皖赣铁路岩溶路基段施工的风险等级进行评估。首先,在新建桥桥址实施高密度电法勘查,采用钻探手段查明新建桥桥址的岩溶发育和分布情况;在此基础上,采用高密度电法探测对应的既有铁路路基下岩溶发育情况,对既有铁路路基岩溶强烈发育区段进一步采用微振动法查明其基岩面附近的岩溶发育情况,评估坍塌的可能性;然后,采用瞬变电磁法查明新建桥梁墩台与既有路基之间的伏岩溶联通性;最后,采用层次分析法（AHP）评估新建桥施工时造成既有铁路路基坍塌的风险等级。     

综合物探技术在城市轨道交通岩溶勘察中的应用

采用高密度电法、跨孔弹性波CT法和跨孔电磁波CT法等综合物探手段对南宁市轨道交通4号线某标段进行岩溶地质勘探,查明了该段灰岩地区岩溶发育程度、位置、形态特征及分布范围。     

某岩溶隧道涌水预报技术探索

研究目的：提高隧道涌水预报的可靠性和预报工作效率，减少盲目性，为现场施工地质超前预报寻找一种较为适宜的地质调查与分析的方法。 研究方法：在勘察设计资料基础上，通过对隧道穿越区域地面及洞内工程地质及水文地质的实地调查，对岩溶发育的规律及隧道涌水进行相关性研究。 研究结果：通过研究，得知深大断裂对深部岩溶洞穴与暗河发育具有控制作用，划分出了隧道穿越区内重点涌水区段；对重点涌水区段，选择与探测目的相适应的中短距离电法物探手段进行详细探测，并预测涌水规模；运用洞内地质编录信息对预报方案及相关技术参数进行修正，实现了预报体系的逐渐优化。 研究结论：深大断裂对岩溶的发育控制作用显著，大型充水溶洞的总体发育方向与断裂走向相同；中短距离的高精度电法物探手段对水的敏感性强于弹性波法物探手段，适宜进行重点涌水区段的详细探测；岩溶区隧道涌水预报工作宜采用多手段协同预报的方法，以提高预报的可靠性及工作效率；预报的过程是一个不断优化的过程。     

等值反磁通瞬变电磁法在溶洞堆积体探测中的应用

针对溶洞内堆积体表层凸凹起伏变化大、场地范围较小、接地电阻大等特点,选用等值反磁通瞬变电磁法对其进行网格状探测及三维制图,推断溶洞底部基岩面形态及岩溶发育情况。物探成果与洞内钻探及地质调查结果较吻合。等值反磁通瞬变电磁法在该类场地条件下应用取得了预期的效果。     

瞬变脉冲电磁法探测地下岩溶洞穴研究

结合瞬变脉冲电磁法探测地下岩溶洞穴实例,充分利用图形图像处理技术,在原有物探基本图形的基础上,实现野外瞬变电磁法测试结果的最佳显示,提高了岩溶预报的解释精度,结束了线状图、面状图描述地球物理三维场的现状.根据杭州留下段立交桥桩基下岩溶的探测实例,分析瞬变电磁法探测岩溶分布的实际效果,该结果已经实际工程验证,达到并满足工程要求.     

贵广铁路坪山隧道岩溶发育情况分析

研究目的:通过对贵广铁路坪山隧道勘察与施工期间揭示的岩溶现象,分析该隧道岩溶发育情况及特点,提出地质勘察使用的勘察方法及施工阶段的工程措施意见,对类似地质条件的工程的勘察与施工提供一定的参考。研究结论:(1)线路尽量绕避岩溶强烈发育区,若无法绕避,线路应尽量远离典型岩溶微地貌单元区;(2)勘察时须充分利用区域地质资料开展大范围地质测绘,采用综合勘察手段进行隧道工程地质勘察,基本查清地表各种岩溶形态发育位置、高程、与线路关系等,有针对性布置勘探点及物探段落核实岩溶发育情况;(3)对于地下暗河附近的岩溶隧道,应充分调查研究暗河空间位置形态,分析暗河成因及特点,类比推测暗河对隧道洞身围岩稳定性的影响;(4)施工时可采取洞周超前预报、基底地质雷达探测及洞底地质钻孔相结合的方式进行。     

黔张常铁路岩溶区水文地质选线研究

研究目的:黔张常铁路岩溶区水文地质选线通过采用多阶段、多方法、先进有效的综合勘察技术,全面系统地对岩溶区复杂岩溶形态及岩溶水发育特征进行研究,查明岩溶和岩溶水的发育特征及分布规律,提出岩溶区水文地质选线原则,确定重点工程设置的位置、高程,最大限度地识别、评估、规避工程建设和运营风险,从而指导线路选线和设计。研究结论:(1)黔张常铁路通过可溶岩段落长约155 km,受夷平面、岩性、构造等影响,岩溶水的分布具有不均一性,根据岩性、暗河、岩溶泉的分布划分了地下水类型及富水程度;(2)通过遥感、水文地质调查、示踪试验、水量监测等综合勘察手段,查明了岩溶个体形态及岩溶水的分布特征;(3)根据岩溶及岩溶水分布特征与发育规律的研究,确定了水文地质线路选线原则,为隧道高程设置、线路走向提供了科学依据;(4)本文所述的水文地质选线工作内容及方法可为岩溶地区勘察设计提供参考依据。     

高速铁路隧道勘察钻探与物探综合应用分析

为研究鄂西山区某高速铁路隧址区工程地质问题,在勘察过程中采用综合勘探手段,利用钻探、音频大地电磁法、高密度电法,对隧址区地层情况、水文地质和工程地质条件、及其构造断层、岩溶、岩体富水破碎带的空间展布形式进行勘察。并将钻探实际揭露的目标地质体地层情况与物探解译成果进行对比分析。研究表明,物探对地层的岩性以及岩体破碎带的解译精确率较高,对构造断层、岩体破碎带以及岩溶等物性特征差异明显的地质体,两种物探方法均可对其定性辨别。研究结果表明,不同物探勘测方式探测出的异常地质体情况可能不同,通过对多种物探结果解译分析,可以提升物探成果准确率;通过钻探与两种不同物探的相互验证,可以较好查清隧址区钙质胶结砾岩区岩溶发育、富水情况及断层破碎带分布情况。     

铁路隧道物探模式探讨

研究目的:针对高速铁路大规模建设,隧道长度和数量激增的情况,隧道地质勘探,特别是物探工作量大,技术难度大、方法多,费用高,对铁路隧道物探模式进行研究,在兼顾勘探费用的原则下,达到保证探测精度的目的.研究结论:(1)勘察设计阶段:以音频大地电磁法为主进行大于40 m深度的地面探测;选择对应的物探方法及其组合进行小于40m深度的地面探测;以多次覆盖地震反射波法为主进行水底(海底)隧道探测.(2)施工阶段:以直流电测深法为主进行隧底普查;采用跨孔弹性波层析成像(CT)法对煤窑采空区分布密集地段进行详查;采用跨孔电磁波层析成像(CT)法对岩溶特别发育地段进行详查;以TSP法为主进行隧道掌子面前方超前地质预报;以地质雷法为主进行隧道衬砌质量检测.     

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。     

公路工程下伏煤矿采空区物探方法研究

研究目的:煤矿采空区是制约公路工程建设的瓶颈因素之一,采空区的探测是亟待研究和解决的工程科技难题。采空区具有隐伏性强、空间分布特征规律性差等特点,给公路工程带来较大安全隐患。物探方法是探测采空区的有效手段。本文结合工程实践,对煤矿采空区物探方法进行探讨,旨在为类似工程提供借鉴和参考。研究结论:(1)利用瞬变电磁法、地震反射波法、活性炭测氡法探测煤矿采空区是可行和有效的;(2)由于采空区自身的特殊性和地球物理方法的局限性、多解性,单一物探方法往往对地质异常体很难定性,采取多种方法相结合的综合物探技术显得尤为必要;(3)采空区勘察应采用资料搜集、地质调绘、物探、钻探等综合勘察手段,以达到相互补充、相互验证的目的;(4)实际应用效果表明,综合物探技术已成为解决煤矿采空探测的首选技术,能够较准确地圈定煤矿采空区范围,从而为公路采空区勘察及工程选线、采空区处治提供依据。     

在建铁路隧道和路基基底岩溶物探技术探讨

研究目的:2013年11月17日中国铁路总公司工管中心下发《关于开展在建铁路隧道、路基基底岩溶探测工作的通知》,要求对在建铁路的隧道和路基基底岩溶开展物探。近3年来在贵广等线的在建铁路上通过开展大量的物探工作,在取得一些效果的同时也发现诸多问题,如物探成果资料难以满足岩溶病害整治设计的需要等,因此本文研究探讨所存在的问题,从而为物探工作正确定位和改进今后隧道和路基的岩溶探测方案提供依据。研究结论:(1)对于在建铁路隧道和路基基底岩溶物探,由于现场难以具备地球物理勘探前提条件、所选物探方法的局限性以及采用物探不能直接探测地下裂隙水等原因,只能部分解决隧底和路基基底的岩溶探测问题;(2)物探属于间接性勘探手段,并且为排除物探结果的多解性,应采用综合岩溶勘探手段,即选择30%的物探异常进行开挖揭示或验证性钻探;(3)当验证钻探资料表明岩溶特别发育时,应选择跨孔电磁波(地震波)层析成像法对岩溶进行比较精细的探测,为后续隧道和路基岩溶整治设计提供可靠的基础资料;(4)本研究成果可用于铁路隧道和路基的岩溶探测领域。     

成贵铁路岩溶特征及线路选线

研究目的:成贵铁路途经云贵川三省,可溶岩占研究区总面积的55%,段落总长197 km,沿线地表岩溶塌陷、溶洞、暗河等岩溶形态发育,规模普遍较大。为保障铁路施工及运营安全,以及为线路方案及工程设置选择提供依据,勘察需查明线路各方案的岩溶发育情况。研究结论:(1)研究区可分为3个区(四川盆地边缘褶皱带区、四川盆地-云贵高原过渡带区、云贵高原区)、4种不同的岩溶体系(栖霞茅口组岩溶体系、水平缓倾层间岩溶体系、倾斜岩层岩溶体系、倾伏褶曲封闭式岩溶体系);(2)通过不同水文地质单元、体系内岩溶发育环境的差异研究,找出岩溶发育的薄弱区及发育高程,使线路平面及竖向上得以最大程度绕避岩溶;(3)通过岩溶发育情况及岩溶水的量化研究,为线路方案选择、工程治理可行性提供了依据;(4)本研究成果可为岩溶区铁路、公路、地下工程、深基坑(井)勘察设计提供参考。     

金塘海底隧道工程地质综合勘察技术研究

甬舟铁路金塘海底隧道水下地形及海况复杂，具有高水压、长距离穿越软硬不均土岩复合地层和深厚第四系松软地层等地质特点，其工程建设标准高、规模大、工程风险高，对勘察精度要求高。为实现土岩复合地层的精细化勘察、准确获取海底地层参数和提高测试试验精度等目的，采用海上测绘、物探、机动钻探、静力触探及岩土测试与试验等综合勘察手段，详细查明了隧址区工程地质与水文地质特征，对海底盾构隧道的综合勘察技术进行探索研究。研究结果表明，基于短基线定位系统的侧扫声呐技术可显著提高海底地形测量精度；多道三维地震反射物探技术可实现复杂海域软硬不均土岩复合地层、基岩弱风化面起伏大及构造发育等复杂工程地质的精细化勘察，其丰富的三维物探数据可实现高效、高精度三维地质表达，为综合地质分析与勘探优化布置提供依据；利用自升式海上勘探作业平台，验证了静力触探技术对海域第四系地层勘探的适应性和参数获取的可靠性；宜根据海域环境、勘探测试需求等，优势互补选取海上勘探作业平台。     

物探技术在隧底岩溶勘察中的应用研究

利用探地雷达和高密度地震映像综合勘察方法进行隧底岩溶探测,圈定隧底10 m范围内岩溶发育段落,保障铁路运营安全。结合不同地层的岩溶发育规律,与地下水的相互作用影响以及地震波、电磁波在岩溶发育区传播过程中,形成反射、绕射、散射等规律,采用综合物探技术探测。在地震映像探测中,采用落锤震源激发,组合检波器接收。结合工程实例,证明综合物探技术探测隧底岩溶的有效性,指出异常深度的确定方法以及物探成果图上仅存单一异常情况的处理分析。     

隧道综合地质预报技术

综合物探方法在隧道地质预报中的应用研究和隧道开挖结果表明:长大隧道的物探地质预报工作最好先开展可控源音频大地电磁法勘探查明各种构造、岩溶发育区、油汽囊等的位置、形状、规模和埋深,对地质情况有一个半定量认识,然后在开挖的掌子面附近开展负视速度地震反射波法或TSP法精确预报掌子面前方的不良地质。     

广西裸露型岩溶山区铁路隧道岩溶综合勘察

结合广西某铁路隧道勘察,介绍了裸露型岩溶峰丛地区岩溶综合勘察的工作思路、工作布置、成果综合分析,特别是介绍了利用近年来快速发展的电磁法和高精度重力法探测技术进行综合物探探测,阐述了多方法的优越性可以弥补单一方法的不适用,且综合解释可以克服多解性,总结出适合于裸露型岩溶峰丛地区的隧道岩溶勘察的方法组合并提出实施建议。     

岩溶地区修建客运专线勘察及设计对策研究

研究目的:宁安高铁地处长江以南丘陵地区,湖塘密布,地质条件复杂,铁路沿线可溶岩分布范围较广,碳酸盐岩分布的地段均有岩溶发育,溶蚀现象明显,岩溶发育程度多为中等发育和强烈发育,溶洞多呈串珠状,高铁建设面临的难题是如何有效查明自然地理和地质情况,根据溶洞发育程度,选择适宜的路基、桥梁方案,并做好结构沉降控制。基于此,本文开展岩溶地区勘察勘探方法及对应的结构物设计方案研究,从而保证设计的可靠性。研究结论:(1)岩溶地区勘察应精细调查分析,超前谋划组织,科学管理实施,宜采用钻探取芯试验、地震CT法和管波物探等新技术进行综合勘探,查明岩溶地段岩溶发育和分布情况;(2)岩溶强烈发育地段,考虑工程处理难度及费用,建议有条件情况以桥代路通过;(3)岩溶地段路基宜根据"先探后灌、探灌结合"的原则进行注浆动态设计;(4)岩溶区桥梁桩基础宜根据逐桩钻探资料,布置桩基基础展布图,桩基础需要穿透溶洞,支撑于底部稳定的基岩上,采用不等长桩设计;(5)本研究成果可为岩溶地区地质勘察勘探及结构物地基设计提供理论指导和科学依据。     

物探技术在活动性断裂勘察的方法研究

研究目的:活动断层能引起多种自然灾害,如地震、砂土液化等地震灾害和断错、地裂缝等地质灾害。因此,研究活断层的勘察方法对于铁路建设防灾减灾而言显得尤其重要。为减轻活断层灾害和确保工程安全,物探先行,在铁路勘测阶段,通过对活动性断裂及其勘探方法进行系统的分析研究,提高勘察质量,查明沿线活动性断裂的空间分布及其延伸情况,为活动断裂工程评价铁路选线、工程设计等提供依据。本文结合胶新铁路和京沈客专等勘察项目,研究物探技术在活动性断裂勘察中所发挥的作用。研究结论:(1)物探采用地震映像法、密点距电测深可有效地查明活动性断裂的浅部位置分布;(2)采用地震反射可查清中、深部断裂发育延伸情况及特征;(3)采用测氡法既可查明由活动断层引起的地裂缝在近地表的分布情况,又可对断裂的活动性进行分析评价;(4)本文研究结论可为同类活动性断裂和地裂缝勘察提供借鉴。