广西壮族自治区地球物理勘察院 广西柳州 545005
摘要：通过对雅苑大厦项目开展的地质三维探测成像检测数据及钻孔查证资料分析，了解拟建楼房桩周围的5米范围内是否还存在有溶洞、岩溶裂隙发育带以及它们的赋存空间位置情况。证明地质三维探测成像检测在探测钻孔周围有害地质体中有着良好的应用前景。
关键词：地质三维探测成像检测、溶洞、裂隙发育带
1 前言
拟建雅苑大厦为13层商业办公楼、4层办公写字楼、4层的附属商业裙楼，设置2层地下室。建筑结构拟采用框架结构，基础类型、基础埋深待勘察后确定；拟建建筑物整平标高为93.65m、93.30m，其地下室基底标高为85.65m。详细查明拟建场地的水文及工程地质条件，提出详细的岩土工程资料和设计、施工所需的岩土参数；对各拟建建筑物地基作出岩土工程评价，并对地基类型、基础形式、地基处理、基坑支护和降水以及不良地质作用的防治等提出建议，为基础设计和施工提供岩土工程资料和依据。
通过对采集到的地质三维成像探测及钻孔查证资料分析，了解拟建楼房地基基础下基岩5米范围内是否还存在有溶洞、岩溶裂隙发育带以及它们的赋存空间位置情况，为设计与施工提供必要的参考资料。
2 地质一地球物理特征
根据工作区现有钻孔揭露，场地内基岩为白云岩。且根据地质钻探资料，结合我们本次的工作结果，超声波由于在不同程度风化的岩石、充填溶洞、空溶洞及水泥石内传播的介质不同，其波速有较大变化。当波动的前方有裂隙存在时，在裂隙尖端所产生的新的点振源浆可绕过裂隙继续传播，形成波的 “绕射”。绕射的过程声线“拉”长，声时加长，使视声波降低，故声波不仅可对岩体的风化程度加以划分，对岩体中存在的裂隙有着极为敏感的反应。
3 工作方法
钻孔地质三维探测成像仪是在钻孔桩中用声呐探测设备发射声呐弹性波，当声呐遇到钻孔四周一定范围内的溶洞、溶蚀裂隙、软弱夹层等不良地质体时，会产生声呐回波，接收回波并根据回波特性可以分析桩底的不良地质体的情况，是一种探测不良地质体的水中物探方法。
钻孔周围溶洞探测成像仪的工作方式是利用钻孔进行钻孔超声波成像技术，其组成包括超声成像探头和主机。主机通过电缆与超声成像探头相连，进行数据采集、处理分析、存储和显示成像。超声成像探头在钻孔中以一定的速度上拉，同时超声探头向钻孔周围360度空间发射和接收超声信号，从而扫描整个钻孔周围径1～5米范围围岩的地质情况，生成超声超声波探测影像图。超声探测影像图可以计算分析钻孔周围岩体内的有害地质体的距离、形状，确定平面体和钻孔的夹角，钻孔周围溶洞探测成像示意图如图1。
图1 钻孔周围溶洞探测成像示意图
技术参数选择采用大功率高频水声弹性波发射器作为管波发射震源，频率为10kHz～50kHz，该震源具有发射能量大、频率适宜、余振小、转换效率高、波形一致性好、记时准确等特点，非常适合作为管波震源，波特率选择19200，采样点数512，波速设置4000m/s，采集时窗1000us，测点距为0.01m。
弹性波波速在溶洞、破碎岩体中传播速度相对较低，与完整岩体存在较大的物性差异，声波从传播过程中，遇到溶洞、破碎岩体时信号会发生衰减、反射、绕射现象。本次钻孔地质三维成像探测方法主要是对场地岩溶及裂隙发育带进行探测和分析。根据钻孔地质三维探测成像仪的声呐探测探头发射声呐弹性波，当声呐遇到钻孔四周一定范围内的溶洞、溶蚀裂隙、软弱夹层等不良地质体时，会产生同相轴错段、振幅突变现象。
4 资料处理与分析
探测成果数据处理包括预处理（标记和校正，添加标题、标识等）和处理分析，处理步骤主要先频率分析后高频滤波，其目的在于消除随机噪声、压制干扰，改善反射波的信噪比，以尽可能高的分辨率在声波成果图上显示反射波，突出有用的异常信息（振幅和波形等）来帮助解释。
场区东侧钻孔地质三维成像探测到四周超磁信号无明显异常，基岩较完整。场区西侧场区钻孔地质三维成像探测到四周超声波信号递减明显信号缺失，且产生同相轴错段、振幅突变现象。推断该钻孔周围5米范围有较大的溶洞或溶槽存在，如下图2所示。
图2 溶洞、破碎岩体在周围溶洞探测成果图中的反应形态
综合上述物探及钻芯情况，钻孔地质三维成像探测到四周超声波信号递减越明显，产生同相轴错段、振幅突变越大，则溶洞或溶槽或裂隙等发育也越大。
5 钻孔地质三维成像探测在地基础评价中的应用效果及前景
从以上的例子可以看出，钻孔地质三维探测成像仪的声呐探测探头发射声呐弹性波，当声呐遇到钻孔四周一定范围内的溶洞、溶蚀裂隙、软弱夹层等不良地质体时，会产生同相轴错段、振幅突变现象。地质三维探测在实际钻孔基岩完整性探测应用中具有准确度高，可以从下而上逐点整孔全断面探测的优点，不易漏判溶洞裂隙的位置，探测结果直观反映了孔四周各个部位基岩存在溶洞裂隙的准确位置，溶洞裂隙发育的程度等方面的信息，而且探测不受孔深度的影响。由此可见，地质三维探测成像检测在探测钻孔周围有害地质体是一种行之有效的物探方法。
参考文献
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［6］《岩土工程勘察规范》GB50021-2001
论文作者:谢绍彬,卢肖均
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第9期
论文发表时间:2018/8/28
标签：钻孔论文; 溶洞论文; 裂隙论文; 地质论文; 质体论文; 基岩论文; 超声论文; 《建筑学研究前沿》2018年第9期论文;