孔间电磁波CT技术在北京普安店岩溶勘查中的应用

孔间电磁波CT技术是工程勘探中的一种常用方法,利用孔间层析成像进行探测,其成果清晰、直观,较好地展现了孔间介质电磁波吸收情况,清楚地显示出地下不同地质体的空间分布。北京普安店地区存在岩溶塌陷,前期进行了大量的钻孔勘探,利用钻孔进行孔间电磁波CT扫描,探测钻孔之间溶洞的分布情况,填补了钻孔之间溶洞展布情况的空白,并对溶洞的充填情况进行解释。该技术提供的数据准确可靠,信息丰富,为后期岩溶地区的稳定性评价及工程处理提供了科学依据和基础数据。     

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。      

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。      

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。     

中小型水库坝基岩溶管道渗漏勘察与处理实例

对已建中小型水库坝坝基岩溶管道漏水,一般放空水库查找漏水通道后处理,但存在损失大等问题。通过贵州某中型水库坝基岩溶管道的勘察与堵漏处理,总结了一种在已建中小型水库低水头岩溶管道堵漏处理方法,它的主要特点是损失小、费用低、工期短。     

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。     

电磁波CT岩溶路基注浆质量检测试验研究

首次应用电磁波CT对岩溶路基注浆加固进行质量检测,现场根据不同岩溶发育类型选取9段典型试验区段,60个试验断面。对每个试验断面分别进行注浆前、注浆后检测现场试验。试验结果表明,电磁波CT能够探测出岩溶路基地下溶洞、基岩破碎带以及岩土分界面的分布形态,能够判释注浆后水泥浆液在地下岩土体中的流动及扩散,可以用于铁路岩溶路基注浆质量检测。检测方法为注浆前后对比测试分析,注浆后检测时间为注浆完7天以后。     

两江电站水库坝基帷幕灌浆施工工艺

两江电站水库坝基地质条件复杂,有多处断裂破碎带发育。在坝基处理过程中,采用流变性能好的水泥浆,通过合理的灌浆工艺,进行了钻孔帷幕灌浆施工,提高了坝基的承载力与防渗性能,取得了良好的施工效果。     

岩溶水库坝基防渗帷幕灌浆幕深与幕长的结构形式及处理

防渗帷幕灌浆是处理岩溶地区水库坝基坝肩渗漏的主要方法之一，它可以杜绝深、浅层的复杂的岩溶漏水问题，帷幕设计的合理性及其效果取决于水文地质、地下水的补排条件，水工建筑物结构之间的帷幕体的搭接形式，布置格局和边界范围。本文根据34处渗漏水库的灌浆实践，提出确定帷幕的深度和长度的原则，并得出了相关曲线和经验公式，对岩溶地区水库的渗漏处理进行探讨。     

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。     

CT-between electromagnetic detection revealed reservoir dam foundation karst morphological characteristics

The Dalongtan Reservoir Project is located in Jingxi County of Guangxi Autonomous Region; of which the masonry dam, is 249 meters long; it was completed and impounded in 1963. The dam foundation occurred a large number of water leakage; a number of vortex of leakage appeared; water flows under the dam into lower reaches. When emptying the reservoir, it is found that some karst collapses in the reservoir bottom. The past used conventional methods can only understand a single exploration drilling vertical direction of the geological conditions, not conducive to identify foundation for the development of horizontal and cave with broken spatial distribution. CT-between electromagnetic detection with drilling technology integration, it can make up for this deficiency. CT-between electromagnetic detection Dalongtan Reservoir dam foundation in the exploration of karst results show that this approach is feasible and effective.     

贵州冗赖水库岩溶成库条件分析

冗赖水库位于珠江流域的北盘江与南盘江两大水系之间的高原岩溶台地,左右岸外侧均存在低邻槽谷,坝址下游存在底部发育落水洞的大型岩溶海子,水库成库难度大,当地人饮水问题突出。通过岩溶水文地质调查、钻探、物探、连通试验等手段,从地形条件、地层岩性、地质构造、水文地质条件、岩溶发育特征等方面,对冗赖水库成库条件进行了分析论证。认为水库库盆底部依托隔水性岩体,不存在库水渗漏问题,但水库两岸受分水岭地下水位低、断层破碎带及岩溶发育等影响,存在库水渗漏问题,同时库首两岸可能存在顺平缓岩层面、溶蚀裂隙等产生渗漏问题。因此建议采用垂直防渗方式,防渗标准（透水率）小于3 Lu或防渗帷幕下限接稳定地下水位以下10 m,遇到溶洞等地质缺陷时应查明其分布特征,并根据实际情况降低防渗底线。      

西南地区某岩溶水库渗漏分析

西南地区某水库位于云贵高原中北部,库区可溶盐岩分布较广且岩溶较发育,中部有一条近南北走向的区域性断裂（F1）穿过两岸,为论证此水库成库的可能性,通过地表调查及物探,结果表明:此水库向低邻谷渗漏的可能性小,沿F1断裂带向南部或向下游渗漏的可能性问题不大,存在沿灰岩溶蚀通道向下游和向库外渗漏的可能性,沿左岸大理岩与灰绿岩接触带或大理岩向坝下游绕坝渗漏的可能性不大;水库正常蓄水位在Kc1底板高程以下有成库的可能。      

自强水库库区工程地质评价与坝线选址研究

自强水库位于陕南秦巴山地中低山地貌区,水库为镇巴县备用水源地及旅游观光风景区,属小(1型水库。通过对库坝区地质构造、地层岩性、岩溶发育等工程地质条件分析可知,对工程建设及坝线选址有影响的工程地质问题主要为库区内发育逆冲叠瓦小断裂以及岩溶发育可能导致水库渗漏等。库区内无大型活动性断裂构造,构造较为稳定,且库区蓄水范围小,蓄水量不大,不易诱发地震。而拟选坝址位于自强河段,沟谷对称顺直,综合水库坝址区地形地貌、工程地质等条件进行坝线比选,推荐下游坝线为较为理想的坝线位置,可满足工程建设要求。     

基于数值模拟的汾河二库对晋祠泉岩溶水系统渗漏补给作用研究

汾河二库的下闸蓄水，改变了晋祠泉域汾河地表水对岩溶水的渗漏补给条件，对区域岩溶水流场变化有着长远的影响。本研究通过系统梳理库区水文地质条件，勾画地表水渗漏补给岩溶水范围，考虑地层岩性、蓄水高度等因素，确定二库不同蓄水水位下晋祠泉域获渗漏量占比；构建晋祠泉三维岩溶地下水流模型，研究二库渗漏对泉域岩溶地下水补给作用，并预测不同蓄水情景下晋祠泉口水位变化趋势。结果表明:晋祠泉域获渗漏量占比随二库蓄水位非线性变化，最低为92.8%，在二库蓄水位达902 m后稳定在93.7%，而渗漏量与二库蓄水高度呈正相关；泉域岩溶水径流区受渗漏补给作用最显著，其次为排泄区、北部补给区；渗漏补给作用下，地下水位回升值受二库水位和补水距离影响；维持设计水位（905.7 m）和2017年水位（895.9~902.4 m）时，预计晋祠泉口水位分别在2021年7月和2023年1月达到泉口高程。      

复杂岩溶水系统势汇区建坝成库可行性研究

北盘江流域沿线山高谷深,岩溶水文地质条件复杂,局部区域水资源短缺,岩溶渗漏问题成为水利水电工程建设的瓶颈。文章综合地质调查测绘、钻探及物探、水文地质试验、岩溶水系统分析、地下水均衡分析等方法,论证了PCH水库不会发生邻谷渗漏及绕坝基深部的岩溶管道型渗漏,但发生溶隙型渗漏的可能性较大。采用有限元法模拟溶隙渗漏显示:随着T₁yn1-1灰岩溶蚀率的增大,坝基抗滑稳定系数稍有降低,潜在失稳模式为后缘剪断T₁yn1-2岩体,前缘沿T₁yn1-2层内岩屑夹泥型软弱结构面剪出;坝基渗漏量呈线性增加,T₁yn1-1灰岩溶隙密集带为坝基主要渗漏区。当溶隙密集带沿T₁yn1-1灰岩与T₁yn1-2泥灰岩接触带水平发育且集中分布时,坝基抗滑稳定系数将明显减小,坝基渗漏量将明显增大;当溶隙密集带垂直发育、分散发育或主要分布于坝后区域时,其对坝基抗滑稳定及坝基渗漏量影响微弱。岩溶水文地质分析及数值模拟均显示,复杂岩溶水系统势汇区下游区域多以溶隙渗漏为主,其工程影响有限,具备建坝成库条件。      

Gypsum-karst problems in constructing dams in the USA

Gypsum is a highly soluble rock and is dissolved readily to form caves, sinkholes, disappearing streams, and other karst features that typically are also present in limestones and dolomites. Gypsum karst is widespread in the USA and has caused problems at several sites where dams were built, or where dam construction was considered. Gypsum karst is present (at least locally) in most areas where gypsum crops out, or is less than 30–60 m below the land surface. These karst features can compromise on the ability of a dam to hold water in a reservoir, and can even cause collapse of a dam. Gypsum karst in the abutments or foundation of a dam can allow water to pass through, around, or under a dam, and solution channels can enlarge quickly, once water starts flowing through such a karst system. The common procedure for controlling gypsum karst beneath the dam is a deep cut-off trench, backfilled with impermeable material, or a close-spaced grout curtain that hopefully will fill all cavities. In Oklahoma, the proposed Upper Mangum Dam was abandoned before construction, because of extensive gypsum karst in the abutments and impoundment area. Catastrophic failure of the Quail Creek Dike in southwest Utah in 1989 was due to flow of water through an undetected karstified gypsum unit beneath the earth-fill embankment. The dike was rebuilt, at a cost of US $12 million, with construction of a cut-off trench 600 m long and 25 m deep. Other dams in the USA with severe gypsum-karst leakage problems in recent years are Horsetooth and Carter Lake Dams, in Colorado, and Anchor Dam, in Wyoming.     

Method of leakage study at the karst dam site. A case study: Khersan 3 Dam,Iran

The excellent topographic condition of the limestone canyons for dam construction may be rejected if they are karstified. Karst features cause the reservoir not to be impermeable enough to permit the water to fill it and leakage occurs and often increases with time. Moreover, karst features may involve the stability of the dam itself. A few operated dam sites at the Zagros Zone encountered a leakage problem. Furthermore, more than 30 dams are presently under study for construction in the Zagros Zone. Karst conditions and leakage potential were investigated at an under-study site (Khersan 3 Dam) for assessing the general methodology for the study of leakage potentials. Conventional methods for studying karst features, geological mapping, geomorphology and extensive borings were applied before the dam was constructed. These methods are not efficient enough to precisely reveal the karst structure, especially hidden and paleokarst, nor the hydrological behaviour of the karst structure in different settings of groundwater flow. Based on the present case study and previous applied approaches by other authors, this paper introduces a methodology by means of karst structure and functioning approaches at local and regional scales that cover the conventional methods and overcome their shortages. The proposed methodology should be applied before construction of a dam and should include three steps (a) recognition of geological and hydrogeological settings, (b) delineation and functioning of the karst system related to the future reservoir, and (c) assessment of the leakage potentials. Following this methodology, the most probable leakage zone(s) and path(s) at the dam site can be highlighted.     

下伏采空区对水库坝基稳定性和渗漏性的影响

结合延安某拟建水库的工程地质条件及采空区赋存状况,在分析房柱式采空区变形破坏形式及机理的基础上,分析了房柱式采空区对拟建水库坝基的稳定性及渗漏性的影响。稳定性分析认为:拟建场地采空区处于不稳定状态,在坝体荷载作用下,将引起采空区"活化",采空区对坝基及泄水涵洞等附属构筑物的稳定存在严重影响。渗漏分析认为,下伏采空区对拟建水库渗漏存在严重影响。在采空区未发生大面积拱冒、切冒破坏的前提下,采空区引起拟建水库的渗漏量为1 671.9 m3/d,约占水库年平均流域径流量的17.9%。当采空区发生大面积拱冒、切冒破坏条件下时,采空区产生的切冒破坏将引起坝基及两侧坝肩的绕流,在切冒陷落区与不扰动区接触带出现台阶,垂直坝基轴线方向形成上下游贯通裂缝或空洞,形成管涌破坏,导致坝体失稳。鉴于此,应对坝基采空区进行有效治理,以确保建设工程安全。      

库水位骤降后面板缺陷坝体渗漏量和坝坡稳定性分析

为研究库水位变动情况下面板不同缺陷的面板堆石坝渗透稳定特性,利用著名岩土分析软件Geo-studio的Seep/w与Slope/w模块,以浙江省临海市西部括苍镇境内某面板堆石坝为例,对不同土工膜缺陷及库水位变动工况的组合进行了渗流特性及稳定性的数值模拟分析,得到了浸润线,渗漏量及稳定性系数的变化曲线,计算结果表明:(1)面板一旦发生缺陷,静库水位下坝体的浸润线有一个明显的抬升,缺陷尺寸越大,浸润线高程越高,但是差异不大。库水位高程越高,静库水位下坝体内部的浸润线高程也就越高;(2)库水位水平越高,缺陷尺寸越大,坝体渗漏量也就越大;(3)库水位骤降下面板坝内部浸润线呈现先疏后密的规律,库水位下降速率越大,上游坝体浸润线疏的部分则越疏。在库水位骤降经过面板坝缺陷高程时,有一个浸润线突降的过程;(4)从整体上看,上游坝坡的稳定性系数要大于下游坝坡的稳定性系数;静库水位下,库水位水平越高,上游坝坡稳定性系数越大,而下游坝坡稳定性系数则越小,缺陷位置越高,稳定性系数越低;库水位骤降情况下上游坝坡稳定性系数随库水位下降呈现先下降后上升的趋势,下游坝坡则呈现一直上升的规律,一旦面板发生缺陷,稳定性系数较完整面板来说有一个较大幅度的下降,面板缺陷尺寸越大,稳定性系数整体上越小。