高墩大跨及地质条件复杂特大桥物探模式

研究目的:以大(理)瑞(丽)线怒江特大桥和丽(江)香(格里拉)线金沙江特大桥为例,对高墩、大跨且地质条件特别复杂的特大桥综合物探模式进行研究,在兼顾勘探深度和勘探费用的原则下,达到提高探测精度的目的。研究结论:高墩、大跨且地质条件特别复杂的特大桥综合物探模式为:(1)分宏观、中等和较细三个层次的精度进行探测;(2)选择的物探方法为音频大地电磁法(CSAMT或AMT)、浅层地震反射波法、直流电测深法(或高密度电法)、跨孔弹性波层析成像(CT)法、跨孔电磁波层析成像(CT)法及单孔测井法;(3)工作重点放在定测(补定测)阶段、推荐方案的主墩位置。     

跨孔雷达层析成像探测地下异常体的数值模拟

跨孔测量是钻孔雷达的一种测量方式,即在两个钻孔中分别放入发射天线和接收天线进行探测。从速度层析成像的角度进行跨孔雷达层析成像软件系统研究工作,利用GprMax数值模拟软件对3种典型地质结构模型(溶洞(充水)模型、组合孤石模型、斜断层模型)进行跨孔雷达的FDTD数值模拟,利用正演模拟数据对3种模型进行跨孔雷达层析成像反演。结果表明:基于直射线追踪的跨孔雷达速度层析成像在3种典型地质结构的层析成像中有较好的效果。     

综合物探技术在海域岩溶勘察中的应用

为了查明某海域岩溶的发育规模及空间形态特征,确保盾构顺利穿越海底岩溶区,有效降低海底隧道施工风险。依托大连地铁5号线某区间海域岩溶勘察工程,首先采用海域地震反射法及海域瞬变电磁法对场区岩溶发育情况进行分区,再利用跨孔弹性波CT法,查明单个岩溶发育特征、规模,最终达到高精度探测海底隧道岩溶发育规模、空间形态特征等的目的。勘察结果表明：(1)传统的水面物探方法能从宏观区域上划分岩溶发育区段,利用水域地震反射法划分2处岩溶发育区,瞬变电磁法划分36处岩溶发育区,并将整个勘察区间划分为岩溶微发育、岩溶中等发育和岩溶强烈发育3个区段;(2)受海水导电性限制,传统的水面及孔间电法类物探方法在海域岩溶勘察中不宜采用;(3)跨孔弹性波CT方法能较为精确的探测局部单个岩溶的空间形态,准确扫描出两孔之间的岩溶发育情况,在二维剖面上清晰反映溶洞与隧道洞身的位置关系。     

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。     

玄武岩隧道综合地质勘探经验及问题探讨

研究目的:以大理至丽江铁路禾洛山隧道为例,针对玄武岩差异风化特殊的工程地质性质,对综合地质勘探技术,特别是综合物探技术进行研究,目的是评价该隧道的整体工程地质条件、预测地质风险并指导隧道施工。研究结论:(1)根据物探资料,综合异常形态、视电阻率值及其梯度值大小,可以对低阻异常进行分类。(2)Ⅴ、Ⅳ和Ⅲ类物探异常分别对应Ⅴ级围岩、Ⅳ级围岩和Ⅲ级围岩;但是,开挖资料表明,仅依据物探资料难以区分Ⅳ级和Ⅴ级围岩,存在混判两种围岩级别的问题。(3)由于玄武岩的特殊工程地质条件,必须进行综合地质勘探,特别是进行物探,才能比较客观地评价隧道的工程地质条件,正确地指导施工。     

浅谈长大深埋隧道工程地质勘察中地质对物探的配合

研究目的:长大深埋隧道的出现向传统的工程地质勘察方法提出了新的挑战,以大地电磁类为主的深层物探方法给这一问题的解决提供了有利地支撑。地质资料是物探解释的基础,没有地质和物探的密切配合很难取得良好的物探效果。本文研究的目的通过人员配备建立一种工作机制以提高物探工作水平,进而提高长大隧道勘察质量。研究方法:结合工程实践,总结以往地质与物探不同配合模式的特点,以不同配合方式下物探成果的质量为标准,进而对长大复杂隧道的地质勘察推荐出一种地质人员全过程配合物探的工作模式。研究成果:总结了不同阶段地质配合物探的工作内容,并对地质人员全过程配合物探工作这一方式的工作方法和工作内容做了详细论述;结合工程地质勘察的阶段要求,提出了不同勘察阶段物探工作原则、工作深度和应采用的物探手段。研究结论:长大深埋隧道的工程地质勘察,只有在综合勘探中大力推广高水平的物探,再辅以专职地质专业人员的全过程密切配合,才能取得良好的效果。     

高寒艰险山区和复杂地质条件的铁路物探

研究目的:新建铁路川藏线拉萨至林芝段位于西藏高寒山区峡谷地段,隧道占该段线路长度的53%,由于隧道深孔钻探困难等原因,大量地采用天然场音频大地电磁法(AMT)进行隧道物探。因缝合带是西藏特有的地质构造产物,根据工程物探资料直接解释缝合带目前国内外带鲜见公开文献报道。因此,本次物探在现有后勤保障体制下,面对缺氧、低温等特殊环境困难并且保证尽可能多地采集有效资料的前提下,探讨物探工区的极限地面高程,并研究音频大地电磁资料与缝合带的对应关系和规律,为今后拟建世界上地形地质条件最为艰险复杂的川藏线康定至林芝段的铁路物探提供技术支撑和借鉴。研究结论:(1)在AMT资料采集方面,川藏线拉萨至林芝段物探与内地物探的差别非常大,物探人员面临高寒缺氧的极端环境、负重仪器和给养沿地形陡峻的隧道地面线行走并进行物探等巨大困难,因此在地形陡峻、地面高程超过4 500 m等极端困难地段,现有体制的后勤给养条件无法保证人员安全,难以采集物探资料,会出现大量资料空白;(2)在AMT资料处理和解释方面,川藏线拉萨至林芝段物探与内地物探没有差别;(3)在反演电阻率断面图中,向下贯通延伸的条带状低阻异常或梯度高值位置对应缝合带;(4)该研究成果可用于其他高寒山区的工程物探领域中。     

中浅埋隧道综合物探勘察模式研究

研究目的:国民经济的迅猛发展对铁路的运能及运行速度提出更高要求,铁路等级的不断提升造成线路桥隧比的增加,隧道尤其中浅埋隧道的勘察成为铁路勘察中的重点。浅地表物探勘察方法较多,不同地质要求及勘察条件所采用的方法多样、效果不一,亟待综合考虑工期、地表条件、噪声干扰情况、地质目的及精度要求并兼顾工程造价等开展中浅埋隧道综合物探勘察模式的研究。研究结论:(1) 0～50 m埋深隧道以地震折射波法、地震层析法沿隧道平面线位贯通勘察,直流电测深法补充、核查;(2) 50～100 m埋深隧道以直流电测深法(高密度电法、直流激电法)或瞬变电磁法沿隧道贯通,地震折射波法补充、核查,复杂地段开展孔内综合测井;(3) 100～200 m埋深隧道以高频(音频)大地电磁法沿隧道贯通,在隧道进出口及垭口地段布置地震折射波法,复杂地质段结合钻孔开展孔内综合测井;(4)中浅埋隧道勘察受地表地质条件影响较大,野外施测必须密切结合现场实际,选择适宜的物探方法,建立合理、规范的中浅埋隧道综合物探勘察模式;(5)本研究结论适用于地质勘探领域,中浅埋隧道物探勘察。     

航空电磁法在川藏铁路隧道勘探中的应用

研究目的:川藏线雅安至林芝段因地形陡峻和高寒缺氧等问题,人员无法到达隧道上方地面线位采集资料,相当部分地段将会出现勘探资料空白。为此经过研究论证,采用代表国际先进技术水平、由加拿大Geotech公司研发的航空瞬变电磁(VTEM)法和航空天然场电磁(ZTEM)法系统,对隧道进行航空电磁法试验和勘探,以期摆脱相当部分隧道没有勘探资料的困境。研究结论:(1)测线布置原则:沿线路方向并对称于线路中线不等间距布置11条测线,测线线间距由距中线最近的测线线间距最小逐渐变至距中线最远的测线线间距最大;线路两侧最边缘测线间距为隧道勘探深度的2倍;测线长度在应布置长度的基础上两端各延伸3 000 m;(2)并用VETM和ZETM两种方法进行隧道物探,可解决隧道勘探深度变化大的难题;(3)在川藏铁路的初测阶段中,把航空电磁法应用于地形陡峻、高寒缺氧、不能进行地面物探的隧道物探中,取得了较好的效果;(4)本文研究成果主要应用于铁路隧道航空物探领域。     

跨孔雷达层析成像法在孤石探测中的数值模拟研究

地铁隧道施工过程中时常会遇到孤石,严重影响了地铁隧道的盾构掘进,导致耽误施工工期,造成巨大的经济损失。跨孔测量是钻孔雷达的一种测量方式,即在两个钻孔中分别放入发射天线和接收天线进行探测。本文主要通过研究钻孔雷达层析成像法,并对孤石模型进行数值模拟,应用ART算法和SIRT算法实现钻孔雷达跨孔探测方式的雷达波速度层析成像,建立跨孔雷达层析成像软件系统,结果表明,两种算法的成像结果局部都有不同程度的伪像存在,而且异常的范围比真实模型均稍大,但是成像结果能反映异常体的位置和规模。