岩溶路基注浆质量综合物探检测方法与评价研究

为研究岩溶路基注浆质量综合物探检测方法及相关检测评价标准,在南广铁路全线的岩溶路基中选取具有代表性的试验区段,对电阻率法、瞬态面波法和电磁波CT法等物探检测方法的特性和检测评判标准展开了现场试验研究。根据上述物探检测方法的适用性和经济性,提出了一种在不同工程条件下多种物探检测方法优化组合的综合物探检测方法。并通过统计分析注浆合格的岩溶路基注浆前后电阻率、面波波速及电磁波吸收系数变化规律,初步得出了上述3种检测方法的注浆质量检测评价标准:电阻率法检测合格标准为溶洞注浆前后电阻率变化率大于20%,卵石土层电阻率变化率大于10%; 瞬态面波法检测合格标准为注浆后土体波速大于20.6h+130.3,溶洞波速大于17.1h+236.9; 电磁波CT法检测合格标准为溶洞注浆前后电磁波吸收系数差值大于0.4dB m-1,卵石土层电磁波吸收系数差值大于0.1dB m-1。     

铁路下伏采空区注浆效果综合物探检测方法研究

为评价铁路下伏采空区注浆治理检测,以牡丹江至佳木斯客专里程DK142+850～DK143+300段下伏采空区为依托,采用综合物探技术对牡丹江至佳木斯新建铁路下伏采空区的注浆治理效果进行检测。研究结果表明:钻孔岩芯全孔平均取芯率在90%以上,采空区处理段落受注层平均剪切波速均大于250 m/s,未发现低速异常段,岩体完整性较好;孔中电视影像清晰,研究区下部地层较完整,无残余空洞;跨孔电磁CT衰减系数与完整岩土体吸收系数接近,孔间不存在明显高吸收异常体。因此,采用“布设钻孔-孔中摄像-波速测试-孔间电磁CT”的综合物探技术用于铁路下伏采空区治理效果探测是完全可行的,具有较强的适用、推广性。     

电测深法岩溶路基注浆质量检测模型试验研究

针对岩溶路基注浆质量检测的难度,基于现场典型地质断面,建立室内裂隙灰岩模型,进行注浆前后多测试断面的电测深检测试验数据解释分析,并对比模型中实际浆液扩散情况。试验结果表明:水泥浆液注入后,模型视电阻率较注浆前明显降低,当注浆后视电阻率降低幅度大于等于15%时,注浆效果较好。模型注浆后的合理检测时间为注浆完7天后。现场检测试验基本能够验证模型试验结论,但现场检测试验受地下水位的影响较大,会造成局部评判失真。     

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。      

水泥-黄土注浆充填材料的试验研究

采空区危害巨大,目前主要采用注浆充填方式进行处置。水泥-粉煤灰浆液在采空区治理中得到了广泛的应用,但在一些采空区治理工程中,由于缺乏粉煤灰,需要寻找其他低成本的注浆材料。水泥-黄土浆液具有就地取材、工艺简单等优势,是替代水泥-粉煤灰浆液的首选。本文以陕西泾阳、甘肃兰州、山西吕梁黄土为研究对象,通过大量水泥-黄土浆液黏度、结石率、凝结时间、结石体强度等性质的试验,研究了水泥掺量、水固比、黄土类型、水玻璃掺量等因素对水泥-黄土浆液性质及其结石体强度的影响。试验结果表明:随黄土掺量的增加,结石体强度、浆体流动性降低,而凝结时间延长;水泥-黄土浆液结石体早期强度较低,而后期强度增长较大;黄土的地域性分布,造成水泥-黄土浆液性质差异较大,黄土的粒径越粗,结石体的强度越高;与离石黄土浆液相比,马兰黄土浆液性能稳定,强度较高,更适宜于采空区充填注浆;水玻璃的掺入,使浆液黏度增大,结石率提高,凝结时间缩短,强度减小。本研究成果为采空区注浆设计和施工提供了新的思路。     

水泥-黄土注浆充填材料的试验研究

采空区危害巨大,目前主要采用注浆充填方式进行处置。水泥-粉煤灰浆液在采空区治理中得到了广泛的应用,但在一些采空区治理工程中,由于缺乏粉煤灰,需要寻找其他低成本的注浆材料。水泥-黄土浆液具有就地取材、工艺简单等优势,是替代水泥-粉煤灰浆液的首选。本文以陕西泾阳、甘肃兰州、山西吕梁黄土为研究对象,通过大量水泥-黄土浆液黏度、结石率、凝结时间、结石体强度等性质的试验,研究了水泥掺量、水固比、黄土类型、水玻璃掺量等因素对水泥-黄土浆液性质及其结石体强度的影响。试验结果表明:随黄土掺量的增加,结石体强度、浆体流动性降低,而凝结时间延长; 水泥-黄土浆液结石体早期强度较低,而后期强度增长较大; 黄土的地域性分布,造成水泥-黄土浆液性质差异较大,黄土的粒径越粗,结石体的强度越高; 与离石黄土浆液相比,马兰黄土浆液性能稳定,强度较高,更适宜于采空区充填注浆; 水玻璃的掺入,使浆液黏度增大,结石率提高,凝结时间缩短,强度减小。本研究成果为采空区注浆设计和施工提供了新的思路。     

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。      

高密度电阻率法在山东莱州小浞河铁矿采空区勘查中的应用

本文基于基础资料收集,通过高密度电阻率法并结合钻探验证工程,对山东莱州小浞河铁矿开采形成的采空区进行勘查。勘查成果表明,因充水,小浞河铁矿采空区电阻率值明显低于周围岩层,在高密度电法视电阻率反演断面图上均表现为漏斗状低阻异常,并且异常体分布相对规则、连续,与磁铁矿体及其采准巷道工程较一致。经钻探工程进一步验证,物探解译推断的采空区位置与钻探揭露深度较为吻合,表明高密度电阻率法在铁矿采空区勘查中具有较高的可行性和实用性。基于Voxler软件平台,综合基础地质资料以及钻探验证结果等,对高密度电法测量成果三维可视化可有效快捷地圈定采空区范围,为进一步的灾害防治提供有利依据。     

复杂采空区注浆效果物探检测方法试验研究

以某新修铁路为例,通过对现场地质条件及地球物理特征等综合因素的考虑,采用直流电测深与电磁波CT相结合的综合电法对其下伏采空区的注浆加固效果进行质量评价试验研究。试验中对采空区注浆前后分别进行综合电法检测,通过两次检测资料的对比及现场钻孔验证发现,这两种方法相结合的综合电法都能够真实反映采空区的注浆加固效果,并且操作简单、效率高,为今后在类似条件的复杂采空区注浆加固效果评价方面提供了重要参考资料。     

基于二维电测深数据作三维反演的基岩探测

在城市基岩面探测时,受到城市交通、电磁等严重干扰的制约,常选用直流电测深作为主要物探方法。二维电测深剖面沿测线排列电极,采集视电阻率数据后进行二维反演,用所获得剖面方向上的二维电阻率断面图像推断地质体的位置及产状。但由于复杂的实际情况并非适合二维反演条件(走向无限延展并与测线正交),二维反演会产生较大误差。为此,可试用测区多剖面二维电测深数据作三维反演,获得测区三维电阻率立体图像,推断地质体分布的空间形态。在山东某市地质调查中,布设点距50 m、线距为100 m电测深测网,采集二维对称四极测深数据。对该测区二维电极排列建立三维反演数据格式后,进行三维电阻率反演,获得测区三维电阻率图像,推断的基岩面与钻探验证基本一致。     

“电磁频率测深视电阻率—相位多参数综合反演法”课题

该课题是煤炭科学研究总院西安分院物探所承担的煤炭科学基金项目。针对电磁频率测深ρ_ω视电阻率曲线因受地表电性不均匀体的影响,使ρ_ω曲线产生上下平移的“静态偏移”现象,严重影响频率测深成果的地质解释,提出利用转换相位参数进行“静态偏移”校正的方法,使频率测深资料反演解释更趋合理。该法相位曲线直接由视电阻率曲线转换而来,也可实测。     

CT技术在超长桩后压浆效果检测中的应用研究

超声波CT检测的主要物理量是超声波速度,可以区分加固体的强度和密度;电磁波CT检测的物理量是吸收系数,可以区分注浆体的分布。采用CT检测技术,对苏通大桥主墩群桩的后压浆效果进行了评价。根据取芯结果和CT检测成果的对比分析,综合应用超声波CT和电磁波CT技术对超长桩压浆效果进行检测是可行的。     

三维电阻率视图揭示南田地热田构造形态

南田地热田物探工作布置面积性电测深,采集三维视电阻率数据,制作视电阻率三维视图,揭示了测区断层构造分布形态,布置的地热勘探兼开采孔获得成功,取得良好的地质效果。     

黏土水泥浆材特性的试验研究

黏土水泥浆材是采空区处治的优选注浆材料,但目前关于优化浆材配比的研究较少。针对毕威高速公路水塘隧道出口段采空区处治工程,提出采用黏土水泥浆液进行注浆处理,并进行室内试验研究,得到了不同配比浆液的凝结时间、结石率、结石密度、结石体抗压强度、渗透系数及冲蚀率等性能指标。试验结果表明,固相比较低的浆液凝结时间较短,抗压强度较高,渗透系数较大;随原浆比重增加,浆液的凝结时间缩短,强度提高且渗透系数降低;偏铝酸钠可有效缩短浆液的凝结时间;最终确定了黏土水泥浆材的配比和原浆比重。本次研究可为高速公路下伏采空区的注浆治理提供设计依据。     

不同电阻率测深方法对旁侧不均匀体的反映

利用三维有限元数值模拟,重点研究了旁侧三维不均匀体所产生的视电阻率的影响问题,展示了4种常规电阻率测深法在旁侧不均匀体上的异常分布特点;探讨了测深点正下方目标体异常与旁侧不均匀体异常的区别问题,指出旁侧不均匀体的影响是产生电阻率法假异常的主要原因之一.     

TEM全区视电阻率在煤田采空区注浆效果检测的应用

文章分析总结了前人各类求取回线源瞬变电磁全区视电阻率的方法。首先介绍一维层状介质中心回线瞬变电磁测深法的全区视电阻率定义,研究总结常用的全区视电阻率数值计算方法,介绍了隐函数的反函数求解问题,并对比两种反演方法,对典型地电断面模型进行正演模拟。最后将全区视电阻率及反演运用到煤矿采空区注浆效果验证中,取得较好效果。     

综合物探方法在隆起型地热田找矿中的应用

以厦门香山湾地热田勘查成果为例,综合运用可控源音频电磁测深法、视电阻率联合剖面法及视电阻率测深法,寻找与断裂有关的地热水富集地段,并根据异常解释圈定钻孔靶区。结果表明: 可控源音频电磁测深法可高效地解译、推测研究区断裂的空间分布特征,分析并确定可能的地热水富集地段; 垂直推测断裂走向布设视电阻率联合剖面及视电阻率测深剖面,可对可控源音频电磁测深法推测的断裂进行验证,并进一步确定地热水富集地段断裂的产状,有效排除物探解译结果的多解性; 选择多组断裂上盘形成的交叉地段作为地热地质钻探的最佳靶区。钻探结果显示: 厦门香山湾地热田单井涌水量41.76 m³/h,水温52 ℃,地热流体可溶性总固体含量为6 183.19 mg/L,水化学类型为Cl-Na型。     

综合物探在会宁县罐子峡M区块石墨矿勘查中的应用

会宁县罐子峡M勘查区地处黄土高原丘陵沟壑区,具有较好的石墨矿勘查前景。对勘查区内石墨矿成矿地质条件进行分析,选择石墨矿化有利地段开展物探工作。采取双频激电中梯剖面测量视幅频率、视电阻率及自然电场电位法测量自然电位这两种方法圈定石墨矿化异常,矿化异常表现为视幅频率高、视电阻率低和自然电位负异常较高的异常特征,在此基础上采用激电测深方法查明矿化异常体的空间展布特征;多种方法相互佐证为钻探提供依据。经钻探验证,钻遇石墨矿2层,取得了较好的勘查成果。     

基于钻探约束的瞬变电磁解释方法及应用

随着我国城镇建设的飞速发展,城镇建筑用地范围不断扩大,所面临的近地表地质构造越来越复杂,常规钻探法难以满足地基勘查的需要。为此,基于优势互补理念,将瞬变电磁法空间采样率高、地质信息丰富、地质体横向边界刻画准确等优势与钻探垂向测深精度高、分层定位准确等优势相结合,提出基于钻探约束的瞬变电磁法解释新方法,较好地克服了常规瞬变电磁法计算深度精度不足的局限,提高了视电阻率剖面的纵向解释能力。通过浩金元住宅建设区采空区探测的应用试验,圈定了测区中东部存在一个面积约0.01 km2的采空积水区,中部存在一个面积约0.009 75 km2的非采空区,其他部分均为采空区,取得了良好的应用效果。      

火成岩侵入的石灰岩地区电法找水实践与认识

太行山前的大多数石灰岩受火成岩的侵入,造成这些地区的地下水分布极不均匀,施工成井率很低。为了合理有效地开发地下水资源,在工作区进行水文地质调查的基础上,垂直于主构造线方向布置了3条电阻率法勘探剖面线,运用对称四极电阻率测深法,分别测量了视电阻率值。通过绘制视电阻率等值线断面图,定性和定量解释火成岩侵入的石灰岩地区地下富水带在视电阻率等值线图上的表现形态,准确的确定了井位。通过钻探工程验证,水井的出水量较为理想,与物探推断分析得出来的结论吻合良好。在这类地区开展电法找水,研究水文地质条件是基础,野外工作布置要灵活,深刻分析视电阻率等值线的异常形态是关键。