浙江中林勘察研究股份有限公司 浙江嵊州 312000
摘要：研究中以文献对比法和工程案例分析法，首先分析了高密度电法、跨孔弹性波CT法和跨孔电磁波CT法应用简介，然后依据某城市地铁工程，对岩溶勘察设计中的测试孔工作量布置进行分析，利用跨孔弹性波CT法进行勘察，并提出了常用的使用仪器，主要阐述了跨孔弹性波CT法和管波探测法在此工程中的应用，最后得出采用跨孔弹性波CT法可准确勘察出钻孔之间的岩浆裂缝，探测的半径大；在探测的过程中受到人为因素的影响较大，需要结合多种探测方法共同使用。
关键词：综合物探；岩溶勘察；跨孔弹性波CT法；管波探测法
0引言
在地下工程施工中，岩溶是主要的地质灾害，也是不良地下地质现象的代表。由于岩溶溶蚀现象会导致基岩面的起伏波动大，对于地铁施工影响较大。因此，在实际勘察中必须明确岩溶发展线路现状，为后期的设计提供有力参考数据资料。岩溶的形成与地下水的活动是紧密关联的，加上溶洞内外填充物之间的物种差异性，导致岩溶的大小、埋藏深度等存在较大的差异性。因此，在综合物探技术的应用中，应明确每一种物探技术的适用范围和应用效果，以便提升岩溶勘察效率。
1物探方法概述
1.1高密度电法
结合电测深度法和剖面法于一身，形成的组合方法，即高密度电法。其在开展野外测量的过程中，应以全部电极为主，将其设置在对应的测量点位上，结合程控电极转换开关，以便于实现快速的信息数据采集及上传，利用反演软件，将数据处理，得到地电断面分布图。采用此方法进行探测过程中，岩溶勘察也存在较多的困难，如城市道路基本经过硬化处理，电极打入地下难度大，造成数据采集不精确等现象；再加上地下各类管线密集且排列复杂，都会对数据采集造成影响。
1.2跨孔弹性波CT法
采用多收发的观测系统，主要应用于两个钻孔之间，并可获取密集程度大的交叉式射线网络结构，并依据不同的网络结构，对整体成像单元进行划分，结合有效软件的处理，获取对应被测区域的波速等值曲线图。
1.3跨孔电磁波CT法
主要结合电磁波法，调至其使用频率在0.1~32MHz，使得相应信号在两个钻孔之间进行高效发射和接收，并依据不同大小的场强，确定地下结构中的介质分布情况。当不同频率的电磁波穿透不同地质结构的大地环境时，由于大地环境中的不同介质对于电磁波的吸收程度不同，因此电磁波的衰减程度也存在较大的差异，进而导致地质结构接收场强的变化频率不同。跨孔电磁波CT法就是结合电磁波在不同的介质中所能够吸收得到的系数差异性不同，针对数理统计，通过反演软件得出的有关吸收系数分布不均的精细化图像结构。
2工程案例分析
2.1工程概况
某城市地铁3号线，全厂28.6km，根据实际的勘察结果显示，岩溶强烈段的长度达到10.0km，主要涉及到20个工程施工点。针对岩溶段下部基岩结构的主要组成结构可分为：可溶性的碎屑灰岩结构、灰岩结构，此外从发育形式上分析，主要为溶洞、土洞和溶蚀裂隙等可代表岩溶发生的主要现象。下面将以其中施工的某一个标段，利用综合物探技术，分析其在地铁岩溶勘察中的应用。
某一标段主要位于城市城区，为地下两岛式车站，且车站的总体长度为265m，结构底板的埋置深度一般可达到18.0m，且整体标高的长度可达到22.3m，因此此种情况下，大都采用的是明挖法开展施工作业。本站主要属于冲积平原，覆盖的土层主要包含有第四人系人工填土层结构，且向上进行更新为残积层结构，下伏基岩结构主要为石炭系下统石镫子组灰岩结构，详细的勘察主要体现在36个可溶岩勘探孔中，且有22个勘探孔可揭露到整体的溶洞体系中。
2.2测试孔的工作量布置
本项目的测试间距应以场地的复杂程度进行分析，结合地下工程类别、断面的尺寸、CT法物探使用要求等，进行综合性的分析和确定。本工程中，跨孔弹性波的CT钻孔间距一般为15m，且沿路线的左侧排布，勘察点位置主要分布在沿路线的左侧、右侧及左右线的位置，且对岩溶的发育状况使用管波法进行测试。
2.2测试仪器设备
针对跨孔弹性波CT法，主要使用的仪器设备有美国Geometrics公司生产的Geode型号的浅层地震仪，其可实现外接计算机系统，并用对应的配套计算机软件技术，实现控制系统的全数字化分析，并结合高分辨率的工程地震仪，实现对岩溶地质的可量化测试。采用广州量米勘探科技有限公司开发的TTS3-A型号的管波探测仪进行管波探测，其是一种实体化的探测设备，能够结合使用方法、软件、硬件等，形成成套技术。
2.3具体探测方法的应用
2.3.1跨孔弹性波CT法
其主要依据地质解释中的波速，由于纵波的波速间隔差异大，因此对应的地质解释就会越可靠。跨孔弹性波CT法将岩土层分类见下表1所示。
一般情况，在反演软件的波速影像图分析中，灰黑色的基岩中易出现溶洞发育区。溶蚀裂缝发育区主要发生在软弱的夹层和周围的完整基岩结构中，若出现黑色区域则可视为裂缝发育区。
2.3.2管波试探法
其主要是依据对应的探测机理，结合岩土的分层现象，对发现的波阻抗差异性进行分析，对其判断的准则，一般应包含：无倾斜的反射基岩段为整体的基岩段，且在振幅的倾斜反射波组位置的确认上，应以孔旁溶洞的边界为主，或者穿过较大软弱夹层。对于振幅较小的反射基层，应以波速达到最大时为准，对于一般性的穿过存在的波阻抗差异较小的软弱夹层进行分析。针对存在较小的夹层来说其处于倾斜反射波组位置，一般为孔旁岩石裂隙发育为主。
3结论
（1）采用跨孔弹性波CT法可以高效的发现两个钻孔间的岩溶裂隙的探测范围明显的大于钻探的口径，且钻探过程中的剖面结构可以进行扩展，同时跨孔弹性波CT法在勘探的过程中具有较高的精度，因此在选择使用的过程中可结合必要性的技术措施，其勘探的精度可达到1/20~1/30，属于一种精细化的勘探方法。
（2）在实际勘探作业的过程中，可能会出现人为因素导致的溶洞漏记录的现象，在溶洞的大小、形状和结构构造的分析上，易存在误差。
（3）由于探测技术本身具有层次性，且分层现象明显，因此单纯的溶洞探测技术已经不能够满足需求，需要结合两种或两种以上的探测技术综合运用，为工程施工建设提供准确地质资料。
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作者简介：姓名：孙乐康（1992.11.28）；民族：汉；性别：男，籍贯：浙江嵊州人，
学历：本科，毕业于合肥工业大学；现有职称：初级工程师；研究方向：工程物探。
论文作者:孙乐康,商静羽
论文发表刊物:《基层建设》2019年第20期
论文发表时间:2019/10/9
标签：岩溶论文; 物探论文; 结构论文; 基岩论文; 弹性论文; 溶洞论文; 电磁波论文; 《基层建设》2019年第20期论文;