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物探技术在路基岩溶探查中应用
新闻作者:本部销售组 许金龙  发布时间:2016-06-29  查看次数:  放大 缩小 默认
    贵州省处于世界喀斯特最复杂、类型最齐全、分布面积最大的东亚岩溶区域中心,目前贵州主要的城市都是建立在这种岩溶极为发育的区域,在岩溶地带上建立的城市及附属设施最容易受到的地质危害就是岩溶塌陷及塌陷后伴生的次生灾害,同时伴随着贵州经济的发展,快速通道的建立,如何高效快速的解决隧道超前探查的探查相关岩溶发育及伴生的地质灾害,需要相关的物探设备进行技术支撑。应贵州大学邀请,我公司在贵阳公园路展开综合物探岩溶探测。
1、地震映像法
    地震映像(又称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术发展起来的.这种方法可以利用多种地震波作为有效波来进行探测,也可以根据探测目的要求仅采用一种特定的地震波作为有效波.地震映像法的主要特点有:数据采集速度较快,但抗干扰能力弱,勘探深度有限;地震映像法在资料处理过程中不需要进行校正处理,节省了资料处理时间,避开了动校正对浅层反射波的拉伸、畸变影响,可以使反射波的动力学特征全部被保留,地震记录的分辨率不会受影响;地震映像法在资料解释中可以利用多种地震波的信息;在探测目的较单一、只需研究横向地质变化的情况下,地震映像法效果较好,而探测目的层较多时,不易确定最佳偏移距;由于每个记录道都采用了相同的偏移距,地震记录上的时间变化主要为地下地质体的反映,这给资料解释带来极大的方便,可直接对资料进行数字解释,如频谱分析、相关分析等。
1.1 测线布置
    共布置4条测线,沿公园路布置南北向测线2条,在河东路附近布置东西向测线2条,具体位置如图1所示。
图1 测线布置示意图
1.2 结果分析
1.2.1 南北向测线
    测线1及测线2方向相同,探测方向均为由北向南,两条测线合并后结果如图2所示,横坐标为距离,纵坐标为时间,地下介质平均速度应在1500m/s至1900m/s左右,图2中黑色框标注位置为地铁隧道顶底界面及大致掘进位置。另外红色圈区域为疑似地下溶洞位置,并在剖面上形成绕射弧及多次反射特征。

(a)测线1剖面                                                                     (b)测线4剖面
图2 测线1及测线2深度偏移剖面
    测线3及测线4方向相同,探测方向均为由西向东,两条测线结果如下,图中为深度剖面,横坐标为距离,纵坐标为时深度。测线3中地层层位清晰平缓,测线4靠近起始位置有绕射弧产生,则测线4对应为地铁已开挖区段,测线3位置测线较短,表现为未开挖地层特征,进一步证明测线1及测线2剖面中确定的开挖位置为图1红色箭头所示位置。

(a)测线3剖面                                                                                     (b)测线4剖面
图3 测线3及测线4深度偏移剖面
2、瞬变电磁法探测
    瞬变电磁法属时间域电磁感应方法。其探测原理是:在发送回线上供一个电流脉冲方波,在方波后沿下降的瞬间,产生一个向回线法线方向传播的一次磁场,在一次磁场的激励下,地质体将产生涡流,其大小取决于地质体的导电程度,在一次场消失后,该涡流不会立即消失,它将有一个过渡(衰减)过程。该过渡过程又产生一个衰减的二次磁场向掌子面传播,由接收回线接收二次磁场,该二次磁场的变化将反映地质体的电性分布情况。如按不同的延迟时间测量二次感生电动势V(t),就得到了二次磁场随时间衰减的特性曲线。如果没有良导体存在时,将观测到快速衰减的过渡过程;当存在良导体时,由于电源切断的一瞬间,在导体内部将产生涡流以维持一次场的切断,所观测到的过渡过程衰变速度将变慢,从而发现导体的存在(如图3-1)。瞬变电磁场在大地中主要以“烟圈“扩散形式传播,在这一过程中,电磁能量直接在导电介质中传播而消耗,由于趋肤效应,高频部分主要集中在地表附近,且其分布范围是源下面的局部,较低频部分传播到深处,且分布范围逐渐扩大。
2.1 测线布置
    共布置4条测线,沿公园路布置南北向测线2条,在河东路附近布置东西向测线2条,具体位置如图4所示。

图4 瞬变电磁测线布置示意图
2.2 结果分析
2.2.1 测线1结果分析
    测线1探测方向为由北向南,采用两种线圈进行探查,以确定浅层探测效果,如图为两条测线对比结果,横坐标为距离,纵坐标为深度,图2中黑色实线位置为地铁隧道顶底界面及大致掘进位置。另外黑色点线区域为疑似地下溶洞位置。

图5 测线1探测结果图

图6 测线2探测结果图
    测线2探测结果:黑色框推测为地铁当日掘进位置,红色点线推测为路基的填充材料。黑色点线推测为岩溶发育所致。

图7 测线3及测线4探测结果图
    测线3:黑色实线推测为岩溶发育所致,红色点线推测为受金属井盖影响造成的低阻区域。
    测线4:尾部高阻推测为地铁开挖空洞造成的影响。
3、结论
综上所述可得:
    (1)综合两种方法分析地铁掘进位置为测线地震映像测线90m位置处,瞬变电磁法测线二横向坐标18米位置处,地铁顶板距地表18m左右,区域内岩溶有一定的发育,浅部地层稳定性及连续性一般。
    (2)通过分析地震映像法勘探精度高,但横向地质信息表达不清晰,瞬变电磁法横向信息表达清晰,但异常区范围和纵向深度不好确定。通过两种方法使用可以提高勘探精度,互相补充。

作者简介:
    许金龙,男,1989年5月2日出生于安徽淮南,2012年7月毕业于安徽理工大学地理信息系统专业,并获得学士学位,现工作于福州华虹智能科技服份有限公司。

 
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