地震勘探在长昆高铁隐伏岩溶检测中的应用

长昆高铁是沟通我国东、中、西部的快速通道,贵阳至盘县段通过我国重要的可溶岩石分布区,对其隐伏岩溶的检测尤为重要。隐伏岩溶的检测采用地震映像、面波检测效果特别好,检测出大量的溶洞(空溶洞、充填或半充填)和破碎带,探测深度15²0m,为高铁岩溶的整治提供了地球物理依据。地震映像、面波结合探测隐伏岩溶,快捷、方便、经济,是一种非常有效的手段。     

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。     

地震映像高精度时频分析方法在铁路隧底隐伏岩溶识别中的应用研究

铁路岩溶隧道隧底隐伏岩溶危及列车行车安全,为了彻底消除安全隐患,保证运营安全,在新建铁路工程静态验收前须完成隧底隐伏岩溶探测、整治设计、整治施工等工作。岩溶探测手段以物探为主钻探为辅,地震映像法作为成熟的物探方法得到了大量应用。地震映像剖面包括时域和频域信息,由于目前用于地震映像时频分析方法计算过程较繁琐、精度不高,实际生产中并未得到广泛应用,资料分析仍以时域的波形特征识别为主,而波形特征具有复杂性、多解性,资料解释准确度不高。这里引入Wigner-Ville改进方法对地震映像剖面进行时频分析,得到高精度的瞬时频率属性剖面,综合利用地震映像剖面的时域和频域信息进行解释,减少了多解性,提高了判释的准确度。本新方法在铁路隧底隐伏岩溶探测中得到了成功验证,对类似岩溶勘探具有重要的借鉴作用。     

隐伏岩溶区地下空间探测技术方法研究——以武汉市为例

岩溶地面塌陷是城市隐伏岩溶区地下空间开发过程中常见的地质环境问题,具有隐蔽性和突发性,开展隐伏岩溶区地下空间结构探测技术方法研究可以有效指导地下空间开发利用。以武汉市为例,分析武汉市岩溶地面塌陷的成因机理,提出岩溶发育程度、覆盖层厚度和结构、地下水是岩溶地面塌陷的原生地质条件,也是隐伏岩溶区地下空间探测的特征因子。通过对比分析地质雷达、高密度电阻率法、浅层地震、微动、混合源面波、瞬变电磁法、孔间层析成像和地面核磁共振法等技术方法在武汉市隐伏岩溶区地下空间探测的适用性。结果表明:地质雷达适用于浅部土层扰动探测,小极距的高密度电阻率法和混合源面波适宜于覆盖层的厚度和结构探测,浅层地震、微动和孔间层析成像适宜岩溶发育特征探测,地面核磁共振法可通过岩溶地下水的富水性辅助岩溶发育程度探测。     

高密度电法岩溶探测模型及其在变电工程中的应用

在我国西南部,由于地质条件复杂,许多变电工程不可避免地建于岩溶发育地区,因此探明站址底部隐伏岩溶的位置、规模、埋深及充填物是工程勘察的重点。采用高密度电法进行探测,通过数值模拟计算,总结分析不同填充类型岩溶的地电响应特征,为现场探测、分析、解释溶洞特征提供科学依据;结合站址底部隐伏岩溶探测工程案例,说明高密度电法能有效地查明地下隐伏岩溶,为变电工程合理选址及设计基础深度提供可靠依据。     

多偏移距地震映像法与瞬态瑞雷波法在隧底岩溶探测中的综合应用

介绍了综合运用多偏移距地震映像法与瞬态瑞雷波法对隧道底部隐伏岩溶探测的工作方法与主要技术,通过对偏移距地研究,分别论述了多偏移距地震映像法、瞬态瑞雷波法的基本原理和数据处理流程,以及这两种方法勘探效果的互补性。通过对实际隧道进行综合应用的实例以及最终钻孔验证,说明了多偏移距地震映像法与瞬态瑞雷波法对隧道底部隐伏岩溶探测的有效性,在勘查工作中,提供更加充分的解释依据,提高工作效率以及地质解释工作的准确性。     

高密度电阻率法在探测不同充填类型溶洞中的正反演研究

岩溶在我国分布很广泛,溶洞作为岩溶地区最大的危害通常存在不同的充填类型。高密度电阻率法勘探作为溶洞探测的重要方法,在岩溶地区被广泛使用,实际工作中通常需要采取相应的装置类型。本文对比了不同装置类型下不同充填类型溶洞的地电学特征,分析其正反演结果。结果表明:不同充填类型的溶洞,应当采用不同的高密度电法探测装置。当溶洞的充填类型不确定时,可采用偶极-偶极(Dipole-Dipole)装置进行探测,该装置对三种不同充填类型的溶洞均有较好的效果。     

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。      

重庆市中梁山地区隐伏塌陷特征及物探勘测的思路

为查明隐伏塌陷区域,分析重庆市中梁山地区岩溶塌陷的特征,发现塌陷主要发生在以岩溶裂隙发育为主的松散粉质黏土区域;地震映像法能方便、快速地查清土层的松散状态,而高密度电阻率法通过正演模拟发现只能探测出2～3倍电极距的异常范围,但能反映出岩溶裂隙发育的漏斗形态,即只要能找出岩溶裂隙的大致位置和浅表松散土层的范围就能圈定隐伏塌陷的区域。对中梁山地区某居民点进行野外勘测,综合以上两种方法圈定隐伏塌陷区域,其推断结果与钻探资料十分吻合,说明这种隐伏岩溶探测思路是可行的。      

地球物理联合探测在识别岩溶地面塌陷精细结构中的应用—以武汉市为例

岩溶地面塌陷是隐伏岩溶区典型的地质灾害类型之一,查明其精细地质结构对城市地下空间开发利用和地质灾害防治都具有重要意义。本文以武汉市为例,梳理了以覆盖层厚度与结构、岩溶发育程度和地下水为核心的岩溶塌陷探测地质要素特征,开展了三维高密度电阻率法、多源面波勘探和地面核磁共振方法等地球物理联合探测方法研究,结果表明：三维高密度电阻率法可用于圈定塌陷体边界;多源面波勘探对岩土体界面识别效果明显;地面核磁共振方法可量化地下含水量,划定含水层顶底板埋深,对岩溶发育程度和含水层孔隙度有一定指示作用;三种方法联合探测对提升岩溶塌陷体结构精细度具有重要意义。本文研究成果可为隐伏岩溶区地质结构精细探测方法选择提供参考。     

基于高密度地震技术的武汉某区溶洞探测研究

武汉市灰岩广泛发育,存在大量岩溶孔洞,地质风险程度高.为了探测某区50 m以浅的灰岩溶洞,避免高层建筑以及道路建设中的安全隐患,运用高密度地震勘探技术,使用便携电驱重锤震源、智能节点式地震仪,对区内道路及周边地下灰岩溶洞进行探测.获取的高分辨率三维地震数据有效频带为10～80 Hz,主频30 Hz.在三维地震数据体上识别出2个灰岩溶洞,埋深25～40 m,属半充填或未充填型溶洞.溶洞在高密度地震剖面上反射特征表现为反射同相轴中断,内部反射波杂乱,同相轴扭曲,反射能量弱于周边地层地震反射.后期对研究区南部溶洞进行了钻孔验证,证实了该溶洞的存在,溶洞顶面埋深40 m,内部充填软土及灰岩碎块.     

武汉地区浅层岩溶发育特征与岩溶塌陷灾害防治

运用综合分析和数学统计的方法,较为深入地研究了武汉地区浅层岩溶的发育特征。武汉地区存在6个走向 NWW-SEE、各自相对独立的碳酸盐岩条带。根据上覆盖层工程地质性能的差异,划分出5种岩溶地质结构类型。武汉地区浅层岩溶主要类型有溶隙、落水洞及小型溶洞等,钻孔遇洞率46.0%-50.1%,线岩溶率5.93%-6.00%。浅层岩溶带中,1/3的溶洞洞高小于0.6 m,50%小于1.0 m,90%小于3.0 m。1/3的溶洞顶板在基岩面以下2.5 m 以内,50%在4.5 m 以内,90%在12.5 m 以内。溶洞充填物主要是黏土,含有灰岩碎块石。全充填溶洞占70.8%,未充填溶洞约占1/5,半充填溶洞不到8%。全充填溶洞顶板在基岩面以下平均埋深5.13 m,半充填5.71 m,无充填7.69 m,且具有全充填和半充填溶洞埋深较小、无充填溶洞埋深较大的特点,反映出溶洞充填方式是自上而下充填,充填物主要来源于上部覆盖层。武汉地区浅层岩溶为上部“垂直渗流岩溶带”地下水垂直渗流作用下的产物。根据岩溶发育程度的差异,基岩面以下浅部碳酸盐岩在垂直方向上可分为上部强岩溶和下部弱岩溶两个带;岩溶塌陷灾害平面上可划分出高、中、低3个危险性区,各区防治原则不同。高危险区是岩溶塌陷灾害防治的重点,防治的基本原则是阻止上覆粉细砂的流失;中等危险区的防治原则是保护中部老黏土层或红层的完整性;低危险区应注意远城区土洞存在的可能性。各危险区治理应以岩溶地质结构为基础,在防治原则指导下制定相应的防治措施。此外,工程建设中应合理选择和利用弱岩溶带。     

覆盖型岩溶地区隐伏土洞探测实例

采用先地震探测后静力触探探测验证的方法可较好地确定出覆盖型岩溶地区隐伏土洞的大小、形态、塌陷松动范围以及洞内充填情况等,文章通过工程实例详细地介绍了这种综合探测原理和方法,并分析了不同地质环境中土层的静探曲线特征。这种综合探测方法对覆盖型岩溶地区的工程地质勘察具有一定的指导意义。     

音频大地电磁法对隐伏溶洞识别效果的探讨

为研究音频大地电磁法对隐伏溶洞的识别效果,针对无充填、半充填、全充填三种溶洞模型,分别采用Bostick和Occam TE、TM、TE+TM三种模式进行一维反演,将一维反演结果作为初始模型进行正则化二维NLGG反演,将二维反演成果图与溶洞地质模型进行对比分析研究,在其基础上筛选出最能反映不同溶洞模型形态的优选反演组合方式。将研究成果应用于松桃县黔龙洞进行验证,结果反演剖面圈定的溶洞异常与溶洞实际位置、埋深、规模等特征具有较好对应关系,证明音频大地电磁法对隐伏溶洞的识别能力较强。研究成果对岩溶区隐伏溶洞的勘查具有借鉴意义。     

瑞雷波法在灰岩工程中的应用

瑞雷波勘探技术是一种高新技术,在岩土工程中有广泛的应用前景。本文介绍了瑞雷波原理和特点,并对多道瞬态面波法结合具体的岩溶体探测和第四纪化学沉积钙华层的划分工程实例,探讨了瑞雷波法在解决灰岩工程中的应用效果,以及面波速度映像成图对岩溶体探测起到的全面追索和对比作用。     

浅层地震反射法探测隐伏土、溶洞的初步效果

本文简要论述了浅层地震反射法探测隐伏土、溶洞的物理前提以及反映这些异常的波形特征。文中的工程勘察实例说明,浅层地震反射法探测隐伏洞穴效果良好。      

基于高密度电法的城市岩溶地下水通道三维电性成像

岩溶地下水通道是隐伏岩溶区常见的地质现象,开展城市隐伏岩溶通道探测对城市地下空间开发和地质灾害防治具有重要意义。岩溶通道常具有高度的空间变异性,常规二维探测难以对其进行较好的表征。基于此,文章采用三维高密度电法对城市隐伏岩溶地下通道进行了精细探测,结合地球物理数值模拟和应用实例,分析三维高密度电法对不同充填类型岩溶地下通道的成像效果。结果表明：三维高密度电法较二维探测在数据量和分辨率上均有较大提升,可更直观地表征目标体三维电性结构特征,该探测方法对岩溶地下水通道成像具有优势;通过对武汉市源泉村岩溶地下水通道三维电性成像,揭示了该低温热泉的地下水运移特征,可为城市地热勘探开发提供参考。     

煤矿井下工作面内隐伏断层透射槽波探测技术

工作面内隐伏断层不仅严重影响煤炭资源的高效回采,而且给煤矿安全生产带来了潜在威胁。通过对工作面内隐伏断层的槽波地震数值模拟,证实了槽波透射法探测隐伏断层的可行性。采用全息观测方式对45301工作面进行了透射槽波探测,通过频散分析及CT成像,查明了工作面隐伏断层分布情况。探采对比表明,透射槽波探测技术能够有效探查工作面内部的隐伏断层,为煤矿安全开采提供有效技术支撑。      

应用浅层地震探测岩溶塌陷的技术研究

本文根据应用浅层地震在唐山探测岩溶塌陷的工作结果,研究了在隐伏岩溶发育区探测岩溶塌陷的技术路线,提出了提高地震勘探效果及地震分辨率的技术措施,分析了对地震时间剖面进行地质解释的技术。     

塔河油田奥陶系岩溶油藏溶洞储集体成因及演化

古岩溶作用形成的溶洞、溶孔、裂缝构成了塔河油田奥陶系缝洞型油藏的重要储集体,控制油气分布。塔河油田奥陶系古岩溶发育主要经历了加里东期和海西早期岩溶作用的改造,通过对塔河油田岩溶作用演化及发育期次的研究,认为O3s尖灭线以北为海西早期岩溶及加里东期岩溶共同作用的结果,以南区域主要为加里东期岩溶发育区。利用岩心、钻井、录井、测井、地震等资料相结合的方法,将塔河油田溶洞储集体从成因上划分为侵蚀型溶洞、异地沉积物充填型、原地沉积物充填型、塌陷型溶洞4种类型。结合塔河油田岩溶储层发育特征,建立了塔河油田奥陶系岩溶洞穴型储层的纵向分布模式和平面分布模式。