孔间电磁波CT探测揭示水库坝基岩溶形态特征——以广西靖西大龙潭水库帷幕灌浆为例

广西靖西大龙潭水库枢纽,为浆砌石重力坝,坝轴线长249 工程于1963年竣工蓄水,同年坝基大量漏水,库内出现多处漏水漩涡,水从坝下穿流而过在下游涌出,当水库泄空后,发现库内有岩溶塌陷(落水洞)多处.以往采用常规的勘探方法仅能了解单个钻孔竖直方向的地质情况,不利于查清坝基横向连续发育的破碎带和溶洞空间分布.孔间电磁波CT探测技术与钻探相结合,正好可以弥补这方面的不足.孔间电磁波CT探测在大龙潭水库坝基的岩溶探测结果说明,这种方法可行有效,溶洞和破碎带探测结果还经过灌浆钻孔的验证.     

瞬变电磁与跨孔CT成像探测岩溶分布及形态特征的应用

文章以山东省济南西南裸露—覆盖型岩溶山区为研究对象,根据钻探资料,将区内岩溶发育形态分为小型溶洞与溶孔,并利用瞬变电磁法、电磁波CT成像两种物探方法,探讨岩溶分布、形态特征与地球物理场的关系。对比瞬变电磁剖面与钻探揭露的岩溶发育段,确定出120 Ω·m作为解译岩溶发育区的分界值,以此圈定岩溶分布区域,之后实施钻孔进行验证,符合性较好;在验证孔及附近钻孔进行电磁波CT成像探测,进一步验证并刻画两孔间的岩溶发育特征。两种物探方法中,电磁波CT的探测数据离散程度较高;两种岩溶发育形态中,小型溶洞的地球物理参数离散程度较大,同时小型溶洞发育区视电阻率平均值较小,视吸收系数平均值较大。      

基于井间电磁CT探测的岩溶空间分布特征

岩溶是桥梁桩基施工中的安全隐患之一,探明桥梁范围内岩溶的空间分布特征对桥梁安全尤其重要。岩溶勘查目前多以钻探与物探方法相结合,但特定的岩溶勘察需要根据具体情况选择合适的物探方法,常用的地质雷达等方法由于受限于各自的适用范围,往往不能精确地确定局部范围内溶洞的边界。井间电磁波CT探测技术主要依据电磁波在不同介质中传播时的吸收差异,重建井间介质吸收系数的分布图像,形象而直观地展现地质体内部结构,具有分辨率高,勘探距离小的特点,特别适合于探测桥墩等局部范围内的溶洞分布情况。以惠州S119线水西大桥主桥墩溶洞探测为例,介绍了电磁波法CT探测技术的原理、工作方法及应用效果,结果表明井间电磁波CT探测技术有较高的精度和可信度,可全面清晰地揭示场地岩溶的空间分布,为工程设计提供可靠的地质资料。     

岩溶断陷盆地跨孔CT成像探测岩溶孔隙及赋水状态的实验研究

泸西岩溶断陷盆地西南部既比村一带广泛分布着碳酸盐岩,岩溶极为发育,且极不均匀,地表以溶隙、溶沟为主,溶蚀残丘发育,局部发育溶井,出露有既比村大泉。通过开展1∶1万水文地质调查,在综合分析研究基础上,采用高密度电法剖面快速扫面,结合激电测深确定井位,实施的示范孔SK1、SK2钻孔,两个钻孔相距48 m,再进行跨孔CT成像探测地下岩溶发育及地下水的赋存状态实验研究,结果表明跨孔CT成像结果与实际钻探成果解译相差不大,表明该方法能更好地解译出地下岩溶发育及地下水赋水状态特征。采用常规的物探方法仅能推测竖直方向的地质情况,不利于查清横向连续发育的破碎带和溶洞空间分布。跨孔电磁波CT探测技术与钻探相结合,可以弥补这方面的不足。在碳酸盐岩地层中,根据在地下空间中不同发射角度的电磁波能量衰减值,利用反演算法得出地下介质的吸收系数空间分布,重建钻孔之间剖面的吸收系数二维图像,不同的吸收系数判断岩溶发育情况及地下水富水性。跨孔电磁波CT探测在岩溶断陷盆地探测结果说明,这种方法可行有效,为更好地布置钻孔找水提供了先进的技术。      

电磁波CT探测在黔中王庄岩溶区勘察的应用

以黔中王庄工业园区为例探讨电磁波CT探测技术在岩溶地区工程勘察中的应用。根据场地岩体物性参数,分析电磁波CT原理、观测与处理技术,并对现场测试和数据采集控制进行总结,通过对各探测剖面解译分析,编制出合理的探测剖面解释图并进行了正确解释,查明了地下溶洞的空间展布状态,为工业园区岩溶稳定性评价和设计施工提供了可靠依据。     

钻孔电磁波法在岩溶勘查中的应用

灰岩地区，建筑场地的岩溶的岩溶勘查是个重要课题，也是工程界的一大难题。溶洞与围岩之间存在明显的高频电性差异，为应用钻孔电磁波法提供了良好的地球物理前提。通过广州地区的应用实例说明，本方法不仅可以定性划分岩溶发育区和非发育区，而且还可以半定量地求出隐伏溶洞的空间分布以及钻孔揭露溶洞的延伸范围。     

孔间电磁波CT法在左江电站火成岩坝基风化结构评价中的应用

孔间电磁波CT法不仅在岩溶探测以及岩浆岩地层岩石风化界面的探测,有广阔的应用前景。针对左江电站坝基岩浆岩地层的霏细岩,岩石中含石英、长石、蒙脱石等矿物,加上应力作用易隐存风化界面及软弱夹层,直接影响坝基安全。提出运用不断改进的孔间电磁波法及CT处理软件,对所获数据进行反演成像,结果显示,实际观测的吸收系数值与岩样测试结果基本吻合。在所探查的3对钻孔剖面,数字图像清晰给出了岩石结构和风化层界面深度,结果已得到钻探验证,为左江电站坝基帷幕灌浆深度提供了可靠依据。     

自然伽马测井和跨孔CT技术在岩溶地区地质勘察中的应用

在灰岩地区,由于岩溶发育、风化破碎等情况存在,进行地质勘察往往有诸多困难。本文通过济南地区某项目地质勘察实践活动,详细介绍了自然伽马测井和跨孔CT技术的应用,并取得了预期的效果。该场区应用自然伽马测井,非常准确的划分出了岩溶破碎区域,结合钻探资料,提高了勘察的准确性。应用电磁波跨孔CT技术,对钻孔之间地层岩溶发育情况进行了探测,更好的指导后续工作的开展。     

跨孔地震CT技术在地铁工程施工溶洞探测 方面的应用

本文介绍了在南京地铁4号线某区间应用跨孔地震CT技术进行现场数据采集的方法,并运用Matlab语言编制程序,通过最小二乘法对大型线性稀疏矩阵方程进行求解,由生成的三维网格数据绘制波速等值线图,从而实现了孔间介质波速层析成像的功能。根据成像图中低速带范围及波形分析确定了溶洞位置和充填情况,经checkerboard测试,并与钻探资料和地质雷达影像对比分析,结果表明跨孔地震CT技术用于地下岩溶探测时可靠性高,能够实现对孔间岩溶发育状况的超前预报。     

综合物探技术在武汉市江夏区大桥新区岩溶探测中的应用研究

武汉市主城区分布6条近东西向碳酸盐岩条带,各条带延伸至江夏区后都不同程度的加宽,致使江夏区碳酸盐岩近于全区分布。由于碳酸盐岩岩溶发育,近年来导致武汉市市政范围内发生十余起地面塌陷灾害。为查清武汉区岩溶分布,开展了岩溶探测技术方法研究。目前岩溶探测的方法较多,也有较多成功案例,但多以工程勘测为主,在城市范围内的岩溶探测实例较少。以武汉市江夏区大桥新区豹山还建小区为例,在分析该区岩溶发育地质特征的基础上,运用高密度电法、地质雷达法、超浅层瞬变电磁法、陆基声呐法、地震勘探法、井间CT等6种方法对岩溶发育地区进行了探测。通过对比不同技术方法探测岩溶效果发现:可控震源激发的横波探测效果较好,瞬变电磁技术对埋藏较浅的溶洞探测效果较准确,高密度电法对溶洞也有明显的反映。实例表明,在较复杂地质条件下采用多种技术方法综合探测,将会得到更准确的岩溶分布结果。     

不同充填介质下的溶洞跨孔电阻率CT探查数值模拟

城市地铁修建过程中常常会遇到溶洞等不良地质条件,为更加准确探查地下溶洞的位置和大小,采用有限元法和最小二乘法正反演数值模拟手段,利用孔距、电极距和与钻孔距离三个变量构建了地下溶洞的地电模型,分析并总结了跨孔电阻率CT法对充气、充水和部分充水溶洞的电阻率响应特征及规律。结果表明:部分充水溶洞的水、气分界面明显,低阻区域和高阻区域与溶洞充水、充气部分位置大小一致,且随着溶洞充水量的增加,溶洞低电阻率响应增强,其异常范围向溶洞顶部扩大;跨孔电阻率CT法能够有效识别溶洞充填性状。      

无锡某地基埋藏型岩溶发育特征及充填物来源

研究埋藏型岩溶的发育特征和充填物来源对拟建超高层建筑的选址及持力层的选择具有重要意义。本文通过跨孔地震CT对溶洞和破碎带进行探测,并对部分代表性溶洞的充填物进行比重试验、颗粒分析和X射线衍射分析,结合现场工程地质情况,研究了距地表以下80余米处岩溶的规模、分布情况、岩溶发育特征及溶洞充填物来源。结果表明:溶洞发育规模较小,面积多在2m2以下,在垂直方向具有多层性;溶洞充填率达到92.7%,多为硬塑泥质全充填,承载力较大,可作为基础持力层;溶洞填充物的矿物成分基本相同,且与上覆基岩一致,充填物来源主要为上覆基岩的剥蚀;溶洞之间不存在大的连通通道,且地下水位已降至场地溶洞以下,故该处溶洞不会进一步发育,不会对上部地基稳定性造成威胁。      

综合物探方法在广州市金沙洲岩溶地面塌陷、地面沉降地质灾害调查中的应用

综合运用跨孔地震CT、探地雷达、高密度电阻率法、浅层地震反射波、土壤氡浓度和波速测试6种物探方法,对广州市白云区金沙洲岩溶地面塌陷、地面沉降地质灾害进行探测,查明了该区的溶洞、土洞及构造破碎带的分布。介绍了各种方法技术,对综合物探成果进行总结,结合实例说明综合物探方法在该区的应用取得了显著效果,为地质灾害防治提供了基础地质资料。在广花盆地岩溶发育区,首次应用跨孔地震CT探测建筑物地下岩溶分布,为评价受岩溶地质灾害影响的建筑物安全提供依据。     

电磁波CT技术探测溶洞的模拟分析与应用研究

目前应用电磁波CT技术进行溶洞探测时对于溶洞形态和填充状态的解释与判断尚缺乏成熟的理论依据。在FDTD(时域有限差分法）基础上,采用Matlab软件编程建立CT技术探测溶洞模型,在模型边界处特意设置PML完全匹配层和PEC完善导体。模拟分析和实验探测结果表明,（1）电磁波穿过溶洞时在溶洞边界处发生折射现象,溶洞内部发生反射、绕射和障碍增益现象,且电磁波能量的衰减主要由折射现象产生;（2）当溶洞内充填物有水存在时,因反射现象使一部分电磁波滞留在溶洞内部,该部分电磁波在溶洞内部不断发生反复的反射和绕射现象;（3）经过溶洞后电磁波波形的扰动主要由反射现象及滞留在溶洞内部电磁波造成;（4）当溶洞对电磁波吸收系数发生改变时需综合考虑填充物种类及地层含水率等因素的影响。最后应用模拟结果对实际工程试验层析成像数据进行了判断和解释,将所得判定结果与勘察资料进行对比,二者基本吻合。验证了模拟结果的准确性和应用电磁波CT技术探测溶洞的可行性,可为今后层析成像的结果解释和判断提供借鉴和理论依据。     

Application of cross-hole radar tomograph in karst Area

Electromagnetic wave CT, containing velocity CT and attenuation CT, is one of the effective geophysical prospecting methods to detect underground caves. The accuracy is low when applying the velocity CT and the attenuation CT separately into investigation in a karst area. This paper briefs the basic theory of electromagnetic wave CT imaging, and then mainly introduces the basic theory and applying methodology of cross-hole radar tomography for exploration in a karst area. Through numerical value simulation and practice verification, the advantage and disadvantage of the velocity CT and the attenuation CT of electromagnetic wave based on very high frequency have been studied, respectively. It has been found that the attenuation CT does better in confirming the location of karst caves, and the velocity CT is better in determining the shape of the karst caves although the whole distribution regular of the velocity CT is almost consistent with the attenuation CT.     

跨孔电磁波透视法在岩溶探测中的应用

跨孔电磁波透视在探测地下裂隙带、溶洞等方面具有独到之处。通过分析软土、土洞的发育规律以及它们与溶洞、溶槽的关系,可间接探测软土和土洞的分布。文中探测实例说明,充分了解场地的岩溶地质特征,可帮助我们优化设计、获取有效数据、识别异常,提高该方法的应用效果。     

井间地震层析成像技术在岩溶勘察中的应用

介绍了井间地震层析成像技术测试的工作原理及工作方法,然后利用层析成像反演算法对现场获取的原始测试数据进行了解译,得到溶洞沿不同测线的剖面分布图和不同高程处的平面分布图,并将其与场地现有钻孔地质资料进行对比验证,结果表明井间地震层析成像技术有较高的精度和可信度,可得到场地中溶洞的空间分布,从而为工程设计提供可靠的地质资料。