天然电场选频法在工程地质勘察快速评价中的应用

简述了天然电场选频方法的原理、计算公式和仪器使用方法，介绍了实测曲线的圆滑和以曲线背景为标准的归一化数据处理。通过在实际工作中的应用例子，说明了该方法在高阻覆盖区手找岩溶洞穴和矿区中浅部采空区，评价工程地质状态，探查隐伏断裂、富水滑坡边界等方面具有快速、轻便、有效的优点。     

天然电场选频法在地质灾害快速评价中的应用

本文简述了天然电场选频方法的原理、计算公式和仪器使用方法，介绍了实测曲线的圆滑和以曲线背景为标准的归一化数据处理。通过在实际工作的应用例子，说明了该方法在寻找高阻覆盖区的岩溶洞穴和矿区中浅部采空区，评价工程地质状态，探查隐伏断裂、富水滑坡边界等方面具有快速、轻便、有效的优点。     

向源潜流侵蚀岩溶作用及其成因机理——以塔河油田早海西风化壳岩溶洞穴层为例

向源潜流侵蚀作用指在海(水)进环境中,由于盆地边缘岩溶斜坡带内陆区的潜水面上升后,潜水面以下地下潜流在相当长时间内仍然在原有的洞穴内流动,由此产生的连续向上(向着地下水流源头)侵蚀作用,其结果是在原有的洞穴层之上形成多旋回的具有`坍塌角砾- 暗河沉积’ 双层结构的塌积层序及纵向上呈加积方式产出的叠积洞穴层,以及由叠积洞穴与原有洞穴连成一体的复合洞穴层。本文以塔河油田早海西风化壳岩溶洞穴层为例,简要地介绍了古岩溶洞穴层的对比方法,展示了塔河地区早海西风化壳岩溶洞穴层对比成果,并通过典型井的洞穴层内部结构解剖分析,阐述了向源潜流侵蚀岩溶作用的成因机理,并探讨了一些相关的主要问题。      

海平面周期性升降变化与岩溶洞穴层序次关系探讨

层序地层学理论为全球或跨地区的等时地层对比提供了理论和技术方法,它对洞穴层的跨地区对比及序次分析同样适用。从洞穴层的发育期总是与水平面稳定期对应关系出发,通过水平面周期性升降变化与岩溶洞穴层序次关系研究,探索层序地层学与岩溶学交叉学科研究领域中的一些基本问题。认为同一个水平面稳定期发育的所有水平洞穴可形成一个跨地区对比的洞穴层,岩溶旋回应包括侵蚀基准面上升和下降两种旋回,在海平面的间歇性上升(或下降)过程中可以发育多个水平洞穴层及下老上新(或上老下新)的洞穴层序列。在总结前人研究成果及美国YATE油田、四川峨眉山剖面、塔河油田实例分析基础上,概括了3种受海平面间歇性上升(或下降)变化控制的洞穴层序次模式,包括层序地层内部同生期岩溶形成的下老上新的洞穴层序次,以及碳酸盐岩陆块近地表风华壳岩溶形成的上老下新和下老上新的洞穴层序列。利用塔河油田早海西期古岩溶地质条件、洞穴充填结构等直接和间接证据,求证该洞穴系统的洞穴层序次,指出该特大洞穴系统为晚泥盆-早石炭世海平面间歇性上升过程中形成的下老上新的洞穴层序列,并由此推测塔里木盆地早海西期大规模岩溶的时代。指出利用水平洞穴层同时期形成的沉积地层等地质体可以确定洞穴层的形成年代,预测洞穴的发育分布。     

岩溶洞穴型油藏描述中的几种方法——以塔北轮古西油田为例

以塔里木盆地北部轮古西奥陶系碳酸盐岩岩溶洞穴型油藏为例,针对几个制约油田高效开发的重要问题,采用了相应的油藏描述技术对策:(1)在分析岩溶成因的基础上,对三维地震数据进行岩溶洞穴分层解释,描述不同洞穴层发育特征;(2)采用岩溶沟谷趋势面法确定油水界面,指导避水开发;(3)通过岩石物理分析,确定了用于识别泥质充填洞穴的泥质指示因子,然后运用地震反演技术,筛选出未被泥质充填的有效储层。通过这三项技术方法的实施,弄清了四层洞穴储层的分布特征以及它们与供油的关系;厘清了油水在洞穴储层中的赋存特征;发现岩溶斜坡的充填程度高于岩溶台地;最后评价出三类残丘含油单元。三项技术对策在岩溶洞穴型油藏描述方面具有较强适用性,可为相同类型油藏的高效开发提供技术借鉴。     

岩溶探测中的弹性波CT方法

弹性波CT方法,又称地震波层析成像技术.这种技术利用大量的地震波速度信息进行专门的反演计算,得到测区内岩土体弹性波速度的分布规律.利用这种方法探查岩溶的分布、形态及连通性与其它测试方法比较,分辨率高、效率高、空间位置准确.在岩溶发育地区进行工程勘察,采用常规钻探与弹性波CT成像相结合的勘察方法,可消除工程安全隐患.     

裂隙水偏流——一种寻找岩溶洞穴靶区的实用理论

本文在分析水在岩溶洞穴形成中的作用以及裂隙水偏流理论的涵义基础上,定量研究了裂隙水偏流对岩溶洞穴分布的控制作用。得出结论: ( 1)在引起岩溶分异发育的各种因素中,水动力因素是特别重要的。裂隙水偏流是产生裂隙水动力因素差异的根本原因,因此,裂隙水偏流理论是引起岩溶分异的原因,对岩溶洞穴的生产起着控制作用。( 2)地下水遵循裂隙水偏流理论,按照偏向、偏流和最小阻力原理在裂隙中流动,为达到偏向、偏流和最小阻力状态,那些宽缝裂隙中造成妨碍偏流、偏向和阻力增大的碳酸盐岩必然成为地下水溶蚀、侵蚀和冲蚀的对象。这些对象被溶蚀、侵蚀和冲蚀的最终结果就是形成岩溶洞穴。( 3)岩溶洞穴经常分布在岩溶裂隙交叉的部位,而且,沿着宽缝裂隙方向形成支洞穴,其规模大小依岩性、水流大小、原生裂隙交角、原生裂隙宽度等的不同而不一样。最后还以河南嵩山东麓岩溶洞穴寻找为例,阐述了利用裂隙水偏流寻找岩溶洞穴靶区的方法和步骤。      

初论生物成因的洞穴叠层石的形成条件

自提出岩溶洞穴石灰华沉积物中的生物成因及洞穴叠层石的存在以来,引起了岩溶洞穴学家的兴趣和关注。本文从沉积岩石学的角度,用生物成因观点,对岩溶洞穴叠层石的形成条件进行分类和论述。将其基本条件划分为物质条件(即内在因素)和环境条件(即外在因素) ,论述了它们在洞穴叠层石形成过程中的地位和作用。      

塔里木盆地塔河油田主体区海西早期岩溶台面划分及洞穴层对比*

在现代岩溶地质考察中,岩溶区因多期次幕式构造抬升运动而形成多级岩溶台面,每级岩溶台面的排泄基准面(潜水面)控制一期洞穴发育。塔河油田海西早期形成了复杂的碳酸盐岩岩溶洞穴系统,纵向上呈现多层性特征,是油气勘探的重点。因此,为了深入认识和阐述洞穴层发育机制,以现代岩溶理论为指导,基于三维地震资料,采用水系汇流点法、侵蚀阶地法、上超终止法并结合地貌特征,对塔河油田主体区海西早期岩溶台面进行划分,并在岩溶台面约束下进行洞穴层对比。研究结果表明:(1)塔河油田主体区发育4级岩溶台面。岩溶台面1形成时代最早,台面3面积最大。(2)主要发育3套洞穴层,具有明显的层状分布特征,台面3的洞穴层规模最大。3套洞穴层在垂向上并不构成大范围重叠,仅台面3控制的洞穴溯源侵蚀穿越台面向上游发育,说明洞穴层形成时的构造稳定期长。其他台面洞穴层并未穿跨台面发育,说明洞穴层形成时的构造稳定期短,潜水面控制下洞穴溯源侵蚀范围比较有限。     

塔河油田奥陶系岩溶洞穴发育特征及其与油气的关系

溶蚀孔、洞是塔河油田奥陶系油气的主要储集场所。为深入了解奥陶系的油气分布,研究了该区奥陶系岩溶洞穴的发育特征,介绍岩溶洞穴在钻井录井、岩心、测井、地震等资料上的识别标志,并识别了本区14口井的岩溶洞穴;恢复了本区海西早期的岩溶古地貌。研究发现：岩溶斜坡靠近岩溶高地和岩溶谷地一侧是岩溶洞穴发育且保存最好的所在地,岩溶洞穴主要分布在“双峰灰岩”顶面下40~80 m、110~130 m、150~190 m、230~260 m的深度范围内,多数井在岩溶洞穴发育段表现出了极好的油气生产能力。     

地面岩溶塌陷的高分辨地震勘查

地面岩溶塌陷是地质灾害主要灾种,由于其突发性,对人类的生产和生活造成威胁。浅层高分辨地震技术可以查明形成塌陷的基岩地质条件,特别是横波反射法可以查明覆盖层中地下水作用形成的潜蚀带或土洞等覆盖层地质条件。勘查洞穴是岩溶塌陷地震勘查方法面临的特殊问题,为了解土洞、溶洞形成的地震反射信号特征,专门进行二维固体超声波模型试验。唐山市岩溶塌陷勘查实例表明,高分辨地震技术可探明基岩埋深、断层、破碎带及覆盖层潜蚀扰动区,为防冶工程设计提供地质背景资料。     

瞬态瑞雷面波勘探中隐伏溶洞的响应特征研究

瞬态瑞雷面波法勘探中,掌握隐伏溶洞的响应特征是进行野外探查分析的基础。结合两类填充状态隐伏溶洞,使用有限差分法进行数值模拟,分别构建不同发育介质溶洞模型。并利用贵广铁路隐伏溶洞探测实例验证探测效果。分析认为:瑞雷面波法对面波相速度差异反映敏感,精度较高,对基岩面和两种类型隐伏溶洞分辨率高;对于填充溶洞,速度响应由溶洞中充填介质的物性决定,一般为低速反映;对于空溶洞,速度较粘土层及基岩均为低速反映;两种溶洞探测面波频散曲线在溶洞位置都会出现较为形象明显的“之”字形拐曲。取得的结果可为工程应用提供借鉴。     

Radar spectral analysis and evaluation of the effect of grouting treatment in karst caves and soil caves

This paper studies karst cave and soil cavity development in the process of karst collapse as a means of disaster prevention and control. Using the karst area of the Shandong section of the Beijing–Shanghai high-speed railway as a test area, a numerical simulation method is presented as well as the model test to study the characteristics of typical radar images of different types of karst caves and soil cavities. By combining theoretical analysis with field test results, the method and characteristic standards for nondestructive testing using ground-penetrating radar to determine the grouting effect on a karst roadbed are given. The radar spectrum characteristics are analyzed for a cave, water-filled cave, clay-filled cave, karst cave with dense grouting and karst cave with grouting that is not dense. Comprehensive analysis of the results of indoor model testing and numerical analysis, combined with the engineering practice of evaluating the effect of grouting treatment in the selected section of the Beijing–Shanghai high-speed railway, clarifies the basic characteristics of map recognition of radar detection of karst grouting. The morphological characteristics of the karst caves in the geological radar images are usually composed of many hyperbolic strong reflection waves. Multiple-reflection wave groups of high amplitude, low frequency, and equal distance indicate the side wall of the cave. The bottom interface of the cave is not obvious, although when the bottom part of the cave is filled with water or clay, silt, sand and gravel material. The bottom of the reflection wave will be enhanced. When the cave is filled with material, the electromagnetic wave energy decays rapidly, the high-frequency part is absorbed, and the reflection is mostly low frequency wave. The characteristics of radar images of the slurry distribution area are obvious in the grouting zone. A horizontal direction results in arc-shaped distribution, and a vertical direction has more regular distribution. The results of the study are helpful in the exploration of karst caves and soil caves, and the evaluation of the effect of grouting treatment in mitigating karst collapse.     

综合物探技术在灰岩地区隧洞超前预报中的应用

将TSP、地质雷达技术用于千岛湖配水工程灰岩区隧洞超前预报,简述了两种物探方法的原理,统计了完整性较好的灰岩与砂质岩对应的TSP指标范围,采用有限差分法模拟了地震波在隧洞前方遭遇大型溶洞时的波场特性,总结了岩性变化、溶洞、溶蚀带对应的物探异常规律。结论如下:地质雷达是溶洞、溶蚀带探测较理想的手段,其电磁异常特征表现为反射波振幅强,同相轴错断或呈双曲线状,并伴随一定程度的多次反射,含泥溶腔主频较空腔偏低,但多大于50MHz;同等质量级别下灰岩对应TSP各物理力学指标较粉砂岩或泥质砂岩偏好;大型空腔对应TSP纵波波速、密度及杨氏模量偏低,TSP对小型溶腔或溶蚀带探测敏感度较差,有时仅体现为反射层密集。     

用形态学滤波从电导率图像中提取缝洞孔隙度谱

为了更好地实现对缝洞型储层孔隙结构和孔隙度的精细评价,基于高覆盖率和高分辨率电成像测井的电导率数据,用多尺度形态学滤波方法分离了基质孔、裂缝和溶蚀孔洞,提取了缝洞孔隙度谱。首先分析了电成像测井对裂缝和溶蚀孔洞的响应模式;其次,在简单介绍数学形态学算子的基础上,给出了结构元素选择和滤波算子构造的方法,用于电成像测井数据的噪声压制和缝洞异常电导率信息的提取;再次,基于缝洞发育处电导率异常的边缘检测结果,用椭圆形及不规则多边形函数拟合溶蚀孔洞,用多项式插值函数拟合裂缝边界,继而提取缝洞分布多类属性参数,获得缝洞孔隙度谱;最后,用实测数据对文中算法进行了测试,验证了多尺度数学形态学滤波方法用于电成像测井资料缝洞孔隙度谱计算的有效性。     

钻孔雷达反射成像在岩溶发育场地探测中的应用

我国岩溶区分布广泛,且复杂的岩溶现象对建筑安全、地基稳定以及场地勘察有较大影响。钻孔雷达作为一种井中地球物理方法,可以利用地下介质的物性差异查明岩溶发育的情况,弥补常规勘察手段在探测岩溶发育场地中存在的不足。依据钻孔雷达单孔反射信号的同相轴特征、反射波首波走时和反射波的衰减等特征,可判断钻孔周边未揭露溶洞和裂隙的分布,确定钻探揭露溶洞的水平方向直径以及岩石完整性,从而达到查明各种岩溶形态的规模、空间密度及其分布规律的目的,为工民建各项工程建设的设计和施工提供准确详尽的地质资料,确保工程的稳定性。      

云南高原岩溶塌陷发育特征及成因机制

云南高原岩溶塌陷总的特征是由岩溶高原特定的地质环境、岩溶发育、水文地质以及水文气象和人类工程活动等因素综合影响和决定的,文中通过对这些因素及其作用机制的分析,深化了对高原岩溶塌陷基本特征和发育规律的认识。云南高原岩溶塌陷区域上分布零星,地段上呈现“点状”特征,主要集中发育于岩溶断陷盆地、岩溶槽谷（洼）地、岩溶台地或古高...     

高密度电法在某垃圾焚烧环保发电站岩溶c场地勘察中的应用

岩溶是某垃圾焚烧环保发电站场场址勘察的主要不良地质作用,为了查明岩溶和破碎带的分布情况,本文利用高密度电阻率法来探测能引起低阻异常的岩溶等地质体。在调查该区地层和溶洞的类型、分布及电性特征的基础上,利用RES2Dmod建立包含不同规模和埋深的低阻溶洞或破碎带模型,通过对比模型的温纳、偶极和微分三种装置类型的正反演结果,在本地区选用分辨率和稳定性高的温纳装置进行高密度勘测。利用高密度电阻率法查明了两个落水洞的埋深和分布情况,推测了4个疑似溶洞和破碎带,部分与后期验证钻孔吻合。利用合适的装置类型进行高密度探测可以查明充水充泥低阻溶洞的规模及分布,是一种经济有效的场址勘察方法。     

中老铁路桥梁桩基岩溶处理施工技术研究

依托中老铁路朋松楠松河特大桥岩溶桩基施工,综合工程安全、质量、工期、成本、环境等多方面因素,研究不同发育形态岩溶较适用的处理技术,对比分析抛填黏土片石筑壁法、钢护筒跟进法及两者相结合的处理方法在不同发育形态岩溶处理中的优缺点和适用性,结果表明:对于小型空洞、中型全填充或局部填充溶洞,抛填黏土片石筑壁法可快速、高效、经济地完成溶洞处理;对于中型空洞、大型溶洞、形成较大地下水流通道的溶洞,抛填黏土片石筑壁法与钢护筒跟进法相结合的处理方法有效解决了单个处理措施施工中伴随的工效低、易塌孔、灌注混凝土超方、钢护筒挤压变形等问题,经济、高效地完成了该溶洞处理。根据本研究成果,提出了桥梁桩基岩溶处理较适用的选定原则及控制要点。      

基于高斯过程二元分类模型的溶洞规模预测方法

溶洞规模与其影响因素之间存在着复杂的非线性关系，如何根据影响因素有效预测溶洞规模是一类复杂的模式识别问题。基于高斯过程二元分类模型，提出一种溶洞规模的预测方法，该方法通过对样本的学习，建立溶洞规模与其影响因素之间复杂的非线性映射关系，对仅提供影响因素的预测样本进行具有概率意义的识别输出。研究结果表明，该方法除具有小样本、模型参数自适应确定、识别精度高等优点之外，还能够对预测结果给予概率意义的可信度，为实际工程有效预测溶洞规模提供了定量的依据，具有良好的应用前景。