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。     

牡绥线初测综合物探

牡绥线初测阶段综合物探选用地震折射波法和电测深法查找隧道进出口的土石分界；在无玄武岩盖的区域用地震折射波法探测基岩纵波，结合其他资料评定隧道围岩分级；在地形陡峻区域，采用可控源大地电磁和EH4大地电磁法探测断层。钻探揭示的地层、岩性、断层及地下水等情况与物探结果比较吻合。     

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。     

音频大地电磁测深法在大金山隧道勘探中的应用

隧道的勘探技术研究,一直是我国铁路隧道勘探研究的热点和难点,传统钻探及调绘等手段在隧道勘探中有较大的局限性,采用新方法技术是提高隧道勘察水平的重要手段之一。结合玉(溪)磨(憨)线特长隧道—大金山隧道音频大地电磁测深工作,阐述了音频大地电磁测深的方法原理、资料采集、地形校正等内容。以音频大地电磁法为主、结合钻探及地质调绘等手段,宏观上查明隧道的地质条件,为深孔钻探孔位布置和隧道设计提供了详实的基础资料。     

多次覆盖地震反射波法在琼州海峡跨海工程中的应用

基于琼州海峡具有海水深、覆盖层厚、断层埋深大等特点,试验采取浅层地震反射波法、中深层地震反射波法相结合的方法,沿桥位(隧道)中线布置纵测线,对在纵测线存在物探异常的地段,适当加布一定数量的短纵测线和横测线,获取了0~1 600 m深度范围内的有效地震反射波,经数据处理推断出各地层反射界面及断层,为线路方案比选以及大桥和隧道的设计提供基础资料,两种方法优势互补、相互验证,达到了预期的勘察目的。     

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。     

高寒区铁路工程物探作业的研究与实践

研究目的:高寒区物探作业是摆在铁路物探工作者面前的一道难题,环境温度低于或临界于物探仪器设备工作温度时,仪器设备往往不能处于正常工作状态;地表冻层的高阻、高速屏蔽作用常常干扰着物探野外数据采集与分析解释,在牡绥线和集通线物探冬季作业中,通过方法选择、仪器性能研究及试验,解决了铁路工程物探高寒季节施工的问题,利用综合物探的手段解决了隧道及桥址的工程地质问题,减少了昂贵的深孔钻探费用,为铁路控制性工程勘察抢出了宝贵的工期。研究结论:(1)地表冻层产生的高速屏蔽,通过检波器的埋设和高频滤波可消除干扰。(2)直流电法勘探只有将电极打透冻层才能克服地表高阻屏蔽作用。(3)人工源大地电磁是深埋长大隧道勘探的首选物探方法,但是,其发射系统及接收装置的电子元件和自供电电池复杂,抗寒能力次于天然源大地电磁。(4)天然源大地电磁(MTU-5A)外设简单,电极、磁探头与主机直接相连,减少系统干扰和繁杂线路出现问题的几率,抗寒能力强,在干扰小的情况下,也可达到高精度圈定目标的目的。     

基于VB的铁路线路防护栅栏设计程序研究

应用Douglas压缩算法对防护栅栏中线地面线进行抽稀,找出地面线上最能代表地面线轮廓的点作为地形分界点,后用最小二乘法拟合各地形分界点之间的地面坡度,根据拟合直线的坡度,依据通用参考图(2012)8001《铁路线路防护栅栏》,选取合适的单元长度防护栅栏类型,根据拟合直线的交点求得的变坡点,利用"路线定点求桩计算的统一数学模型",求出地形变坡点对应的铁路中线里程,最后通过数据处理,整理输出成果。文章通过VB编写程序将算法实现,使用计算机计算,大幅提高设计人员的工作效率,为铁路防护栅栏设计带来很大的便利。     

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.     

物探技术在越岭隧道选线中所发挥的作用

研究目的:铁路越岭段工程艰巨,且直接影响线路走向、工程投资和施工安全等重大问题,往往有多个方案进行比选。越岭段线路高程大、隧道埋深大、地形地质条件复杂,仅靠大面积区域地质调绘和钻探等地质手段很难查清方案地质问题。如何科学地、合理地发挥物探技术在铁路越岭隧道选线中的作用是我们铁路勘探者一直在思考的问题,本文以集通线越岭段勘探为例,研究物探技术在铁路隧道选线所发挥的作用。研究结论:物探技术能够查明隧道断层等不良地质构造、岩性分界、地下水发育情况,为隧道围岩分级提供依据;科学指导钻孔布设并大量减少钻探数量;大大地降低勘测成本,缩短勘测周期,提高勘测质量。物探技术在铁路越岭隧道选线中作用凸显。     

CSAMT野外工作方法的研究与应用

研究目的:当前,由于铁路的发展,线位深入到采空区的情况逐渐增多,给选线带来一定难度,一直以来,如何利用物探方法提高采空区勘察精度是一个难题。传统的物探方法工作效率低,勘探精度达不到要求,通过对本次工作的研究,目的是提高物探对铁路地质采空区勘察的探测精度及工作效率。研究结论:通过研究得出:(1)影响CSAMT数据质量因素除不可控的人文噪声外,还有可以控制的电极距的长度误差、电极距的水平方向偏差、磁探头水平方向偏差等非人文因素;(2)通过对上述非人文噪声的研究,可减少外业采集产生的视电阻率误差,获得可靠、准确的地电信息;(3)将本次研究应用在铁路地质采空区勘察中,结合采空区地质问题所具备的物性特征及大地电磁解释原则,可提高物探对采空区勘察的探测精度和分辨率,满足铁路地质采空区勘察的需求;(4)本研究成果可用于指导类似采空区项目的勘察工作。     

巨型深层岩质滑坡综合物探勘察模式探讨

研究目的:巨型深层岩质滑坡具有成因复杂、规模大、勘察与处治难度大的特点,受地形地质条件和物探方法适用性的限制,单一物探方法往往不能完全有效揭示滑坡的范围、滑面的空间形态。本文以下个寮巨型深层凝灰岩滑坡勘察为例,从地质条件、勘探目的、探查方法等因素出发,研究适用于巨型复杂岩质滑坡综合物探的勘探模式。研究结论:(1)复杂深层岩质滑坡采用在地质调查基础上“综合物探先行”勘察程序是十分有益的,物探测线应沿主轴和垂直坡向呈网布设;(2)高频大地电磁法、高密度电法、浅层地震反射波法结合钻孔电视综合物探勘探模式具有多物性、多尺度探测优势,可有效探测滑坡空间分布形态、周界和滑带特征;(3)物探解译成果较为可靠地反映了滑面(带)的空间展布形态和规律,可作为指导钻探布置和滑坡稳定性分析的重要依据;(4)本研究结论可为巨型深层滑坡勘察提供借鉴。     

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。     

铁路二线平面快速自动设计方法研究

研究目的:铁路二线平面设计中,因方法差异可能造成非变距圆曲线地段线间距不严格相等不利于养护维修、变距地段线间距过大存在浪费占地等问题,并且涉及多项计算和成图出表,操作繁琐。为此,本文从程序设计的角度提出铁路二线平面快速自动设计的一套通用可行的实现方法,并提高设计效率。研究结论:(1)线间距不变时采用严格同心圆法,可保证占地最省以及圆曲线范围内线间距处处相等;(2)线间距改变时根据ZYN处的线间距控制和曲线头尾的错动量控制计算二线曲线资料,可保证线间距的逐渐过渡并节约用地;(3)编制程序可简化操作,能够一步实现所有曲线的加宽、二线曲线资料、内业断链计算、生成线间距计算表、二线平面图等多项功能,可显著提高设计效率;(4)采用坐标解析法可简化公式推导,采用数值分析计算方法可提高计算精度和方法通用性;(5)本研究成果可为各等级铁路的新建双线、增建二线以及改建既有线的平面设计提供借鉴。     

天然源大地电磁法在构造勘察中的应用研究

研究目的:近年来,随着铁路的建设,铁路线位深入到丘陵山区的情况越来越多,在铁路断层构造勘察中,传统物探方法的局限性越来越明显.针对断层构造勘察,对天然源(音频)大地电磁法(AMT)的处理和解释等方面进行深入的研究,目的是提高物探对断层构造勘察的精度及使断层构造勘察基本不受限制.研究结论:(1)在铁路断层构造勘查中,天然源(音频)大地电磁法(AMT)与传统物探方法相比,具有受地形影响小,快捷,勘探深度大,成本低等优势;(2)自主研发的数据处理方法,将天然源(音频)大地电磁法(AMT)与人工源(可控源音频)大地电磁法(CSAMT)使用同一平台进行数据处理,解决了以往存在反演过于平滑,异常均一化的缺陷,断层构造勘察效果更加明显,查明了断层构造分布格局;(3)为对铁路选线提供了有力的依据,对类似情况的铁路断层构造勘察具有很强的指导意义.     

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。     

增大平面曲线半径测设方法探讨

针对小半径曲线改建中新建曲线中桩坐标不易确定的问题,介绍用全站仪采集既有铁路曲线夹直线四点中线坐标,就可计算出改建曲线的曲线要素及改建线路任意里程中桩坐标的快捷方法,并提出在改建铁路中线不能贯通时,用解析法计算新旧两线线间距也可确定桥涵接长长度的办法;最后分析了某提速改造工程中一涵洞接长长度不足的原因。     

地震CT结合地震映像法综合物探应用研究

研究目的:在铁路勘察过程中,经常遇到诸如采空区等地质隐患。对于这类不规则的地质隐患,物探勘探是一种有效的勘探方法。本文以地震映像法和地震CT法综合应用为例,为充分发挥两种物探方法的优点并互相补充,在测区先开展地震映像法以快速确定采空区的粗略空间展布,再依据地震映像成果布置钻孔,开展地震CT工作,精细探查采空的空间展布。结合工程实例,探讨方法的有效性。研究结论:(1)地震映像法和地震CT法各有优缺点:地震映像法能够高效快捷地确定采空区的平面位置,深度范围误差较大;地震C T分辨率高、可靠性好、图像直观、但需要借助钻探孔才能开展;(2)充分发挥两种物探方法的优点,能够有的放矢,在减少钻孔数量的同时,提高勘探的精度;(3)将两种物探方法综合应用在采空区勘探中是合理的、可行的,对类似的物探工作具有一定的指导意义。     

广域电磁法在深埋隧道勘察中的应用研究

研究目的:广域电磁法是一种适应艰险复杂山区勘察并满足工程勘察精度要求的大深度勘察方法,本文通过对广域电磁法基本原理和特点的分析,并通过九天山隧道多测线的勘察应用以及与音频大地电磁法和大地电磁法的成果对比,旨在研究广域电磁法在艰险复杂山区深埋隧道勘察中的效果。研究结论:(1)广域电磁法在本次勘察中,有效深度达到2. 8 km,完全满足大深度隧道勘察的需要;(2)本次工作最大发射电流达到20 A,对地形和地表不均匀体产生的静态效应进行了较好的压制;(3)通过和大地电磁法(MT)以及音频大地电磁法(AMT)的对比,浅部信息比AMT丰富,深部信息比MT丰富,纵向分辨率提高很多,可以实现大深度隧道全范围的精细化勘察;(4)广域电磁法有效进行了地层的精细化划分,推断了构造位置与倾向,提示了软弱风险区,适用于艰险复杂山区深埋隧道地质勘察。     

滨绥线需物探解决的主要工程地质问题

介绍了滨绥线牡丹江至绥芬河段扩能改造工程的地质情况,线路经过的3座主要隧道的地质状况,针对这3座隧道的地质特点,为查明隧道浅埋段的土石界限,弹性波围岩分段,构造及地下水情况,断层情况等,提出了选用电测探法、地震波折射法、可控源V6大地电磁和EH4大地电磁法等综合物探方法进行物探。