岩溶地区地下土溶洞勘察评价处理方法研究.docx

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岩溶地区地下土溶洞勘察评价处理方法研究

中国煤炭地质总局科技发展专项资金项目(Ⅱ类项目)

 

岩溶地区地下土溶洞勘察、评价、

处理方法研究

 

负责单位:

中国煤炭地质总局广东煤炭地质局

完成时间:

2008年8月

岩溶地区地下土溶洞勘察、评价、

处理方法研究

 

中国煤炭地质总局广东煤炭地质局

2008年8月

课题名称:

岩溶地区地下土溶洞勘察、评价、处理方法

研究

 

承担单位:

中国煤炭地质总局广东煤炭地质局

 

课题组长:

刘特辉

课题副组长:

易秋清

课题组成员:

刘更宁赵新杰邓广玉秦凯王建伟王干文李登岭彭鹏

 

报告编写:

刘特辉易秋清

第一章概述

1.1研究的背景

我国碳酸盐岩系分布广泛,总面积在200万平方公里以上,出露的碳酸盐岩系约占中国领土的13%。

从长白山到海南岛,从台湾岛到帕米尔高原均有碳酸盐岩系出露,尤以湘西、鄂西、贵州、广西、滇东和粤北地区较为集中。

地下水对碳酸盐岩长期的侵蚀作用,形成了千姿百态的岩溶地貌。

岩溶地貌景观主要有:

分布广泛的石林石丛、峰林溶丘、洼地、漏斗、竖井、落水洞、盲谷、溶盆、槽谷,而众多的岩溶泉流入地下,则形成溶洞、伏流、暗河。

例如我国广西桂林山水和云南路南石林皆闻名于世。

岩溶地貌造就了美丽的风景,但同时也给人类活动带来了潜在的危险,即岩溶塌陷。

岩溶发育并且赋存有丰富岩溶地下水的隐伏碳酸岩地区,均为岩溶塌陷易发区。

我国岩溶塌陷分布广泛,从南到北,从东到西都有发育。

目前己见于除北京、天津、上海、河南、甘肃、宁夏、新疆以外的24个省市区,但主要分布于辽宁、河北、江西、湖北、湖南、四川、贵州、云南、广东、广西等省区。

另外,华南岩溶塌陷多而强,华北相对少且弱一些。

尤其广东省岩溶塌陷无论在数量、规模都列于全国前列。

据中国地质调查局网站统计资料,截至1993年全国岩溶塌陷总数为2841处,塌陷坑有33192个,塌陷面积为332.28km2。

估计全国每年因岩溶塌陷造成的直接经济损失在1.2亿元以上。

全国城市中,贵州水城的地面塌陷最为典型和强烈,因大量抽采地下水,水城约5平方公里的范围内,产生塌陷坑1023个,大量房屋开裂或倒塌,道路坍裂,农田毁坏,并造成地下水水质污染和生态环境恶化。

另外,云南昆明市中心的翠湖塌陷,使历史悠久的最佳风景点——翠湖湖水干枯、亭台倒塌,桥梁破坏,名泉九龙池变成了落水洞。

溶洞是指在可溶性岩层中,由地下水的溶蚀和侵蚀作用所形成的,近于水平方向扩展的洞穴。

土洞是指在可溶性岩层与上覆土层间,由地下水的潜蚀作用在可溶性岩层形成溶洞后继续向上扩展至上覆砂土层后形成一种特殊的地质体。

土洞与溶洞的关系非常密切,往往是在岩面上先有了溶洞,在地下水的潜蚀作用下,上覆土层底面不断崩落致使土洞形成、扩展,严重时可导致地表下沉、开裂、塌陷。

土洞对地面工程威胁最大,据康彦仁等的研究,在我国南方岩溶地区的地面塌陷绝大部分是由土洞坍塌引起的,它占了塌陷总量的96.1%,而因溶洞坍塌造成的地面塌陷仅仅占3.9%。

由于土洞埋藏浅、分布密、发育快,有时建筑物施工阶段未出现土洞,却由于建筑后改变了地表水和地下水的条件而产生了新的土洞和地表塌陷。

为防止岩溶塌陷,消除安全隐患,在岩溶地区进行场道、建筑、路桥等工程时,一般应对地基基础进行处理。

对岩溶地区的地基处理,一般有垫填法(充填、换填、挖填)、加固法(强夯、顶柱、挤密、灌浆)、跨越法(板跨、梁跨、拱跨)、桩基法(钻冲孔桩、爆扩桩)等。

1.2研究目的

如上所述,广东也是个可溶岩分布较广的省份,各种类型的岩溶地貌及岩溶现象广泛分布。

近年来,随着广东省基本建设的快速发展,越来越多的建、构筑物,如广州白云国际机场、联邦快递亚太中心、广州水泥厂、广东邮件处理中心、正在施工的广州—佛山地铁和广州市地铁五号线、广州富力桃园等工程项目均建在或经过岩溶地区。

岩溶地区土溶洞作为一种典型的不良地质现象,其在施工建设中的危害也越来越明显地显现出来。

如:

广东西牛大桥因桥墩基础下伏溶洞发育导致下沉;广东清远北江三桥因溶洞发育导致停工;广州白云国际机场迁建工程耗资近亿元处理土溶洞等;岩溶地区因土溶洞导致的施工事故更是数不胜数。

由于岩溶发育的不确定性及隐蔽性,土溶洞的勘察、处理难度非常大,仅靠传统的施工手段和方法已经很难达到要求。

因此,有必要对岩溶地区勘察、评价及处理方法进行研究、总结。

国内外对岩溶地质的研究较为深入,国内有专门的研究机构从事岩溶地质研究,如中国地质科学研究院岩溶研究所,一些高等院校也开设了与岩溶有关的专业和课程。

2001年在北京召开的《首届岩溶地区可持续发展国际学术会议》暨《IGCP448-世界岩溶系统对比国际工作组会议》标志对岩溶的研究进入了一个崭新的阶段。

但专门针对岩溶对工程建设的影响的研究工作开展较少,各种科技期刊也仅见零星的施工经验总结。

各行业均无岩溶地区地下土溶洞勘察、评价及处理方面的规范。

本项目旨在大量收集岩溶地区勘察、施工处理资料,结合本公司已施工及正在施工的广州白云国标机场、广州富力房地产集团工程项目、地铁广—佛线工程等项目,运用岩土工程新理论、新方法,分析、研究、总结岩溶地区地下土溶洞勘察、评价及处理方法。

通过本项目的研究,可以大大提高我公司在岩溶地区施工水平,提高公司科技创新能力,积累自主知识产权,增强市场竞争能力。

研究成果可供设计、施工参考,以避免地质灾害对国家投资造成的巨大损失。

1.3主要研究内容

主要研究内容包括:

土溶洞勘察方法研究、评价方法研究及处理方法的研究。

1、对土溶洞的勘察方法研究内容主要是针对不同条件下的土溶洞对比分析各种勘察方法,总结最佳的勘察方法或最佳的勘察方法组合。

2、对土溶洞的评价主要解决以下问题:

分布范围、围岩性质、埋藏深度、空洞形态、充填状态、稳定性及与相邻空洞连通情况。

其中重点在于土溶洞的稳定性分析。

对土溶洞稳定性评价目前尚无可供参照的规程、规范,也没有较成熟的理论或实践供利用。

3、土溶洞的处理方法多种多样,效果各异。

本次研究主要是收集以前各种处理方法和处理效果资料,对典型的已竣工工程进行回访,将处理方法和处理效果进行对比分析,总结出不同条件下最佳的处理方案。

第二章土溶洞勘察方法

2.1土溶洞的勘察要求

拟建工程场地或其附近存在对工程安全有影响的土溶洞时,应进行土溶洞勘察。

岩溶地基的岩土工程勘察主要在于查明:

1、对建筑场地和地基有影响的岩溶发育规律、埋藏现状和各种岩溶形态的分布、形状、大小、延伸方向,及其与建筑物在空间位置的相对关系等;2、岩溶岩层的完整性(如断裂、节理切割),风化程度及由溶滤作用所引起的岩石结构的破坏;3、岩溶水情况、各岩溶充填物的情况;岩土层的工程性质等。

2.1.1各勘察阶段的要求

(一)可行性研究勘察阶段

可行性研究勘察应初步查明岩溶洞隙、土洞的发育条件,并对其危害程度和发展趋势作出判断,对场地的稳定性和工程建设的适宜性做出初步评价;

可行性研究宜采用工程地质测绘为主,适当布置综合物探,勘探点的间距不应大于有关规范的规定,岩溶发育地段应予加密。

测绘和物探发现的异常地段,应选择有代表性的部位布置验证性钻孔。

控制性勘探孔的深度应穿过表层岩溶发育带。

(二)初步勘察阶段

初步勘察应初步查明岩溶洞隙及其伴生土洞、塌陷的分布、发育程度和发育规律,并按场地的稳定性和适宜性进行分区。

初步勘察宜采用工程地质测绘和综合物探为主,适当布置钻探工作,勘探点的间距不应大于有关规范的规定,岩溶发育地段应予加密。

测绘和物探发现的异常地段,应选择有代表性的部位布置验证性钻孔。

控制性勘探孔的深度应穿过表层岩溶发育带。

初步勘察勘探点的间距对于一级、二级、三级地基分别不应大于30~50m,40~l00m、75~200m,岩溶发育地段应予加密。

(三)详细勘察阶段

详细勘察应查明拟建工程范围及有影响地段的各种岩溶洞隙和土洞的位置、规模、埋深、岩溶堆填物性状和地下水特征,对地基基础的设计和岩溶的治理提出建议。

岩溶发育地区的下列部位宜查明土洞和土洞群的位置:

1土层较薄、土中裂隙及其下岩体洞隙发育部位;

2岩面张开裂隙发育,石芽或外露的岩体与土体交接部位;

3两组构造裂隙交汇处和宽大裂隙带;

4隐伏溶沟、溶槽、漏斗等,其上有软弱土分布的负岩面地段;

5地下水强烈活动于岩土交界面的地段和大幅度人工降水地段;

6低洼地段和地表水体近旁。

详细勘察的勘探工作应符合下列规定:

1勘探线应沿建筑物轴线布置,勘探点间距不应大于有关规范的规定,勘探点间距对于一级、二级、三级地基分别不应大于10~15m、15~30m、30~50m,条件复杂时每个独立基础均应布置勘探点;

2勘探孔深度除应符合有关规范的规定外,当基础底面下的土层厚度小于独立基础宽度的3倍或条形基础宽度的6倍时,应有部分或全部勘探孔钻入基岩;

3当预定深度内有洞体存在,且可能影响地基稳定时,应钻入洞底基岩面下不少于2m,必要时应圈定洞体范围;

4对一柱一桩的基础,宜逐桩布置勘探孔;

5在土洞和塌陷发育地段,可采用静力触探、轻型动力触探、小口径钻探等手段,详细查明其分布;

6当需查明断层、岩组分界、洞隙和土洞形态、塌陷等情况时,应布置适当的探槽或探井;

7物探应根据物性条件采用有效方法,对异常点应采用钻探验证,当发现或可能存在危害工程的洞体时,应加密勘探点;

8凡人员可以进入的洞体,均应入洞勘查,人员不能进入的洞体,宜用井下电视等手段探测。

(四)施工勘察阶段

施工勘察应针对某一地段或尚待查明的专门问题进行补充勘察。

当采用大直径嵌岩桩时,尚应进行专门的桩基勘察。

施工勘察工作量应根据岩溶地基设计和施工要求布置。

在土洞、塌陷地段,可在已开挖的基槽内布置触探或钎探。

对重要或荷载较大的工程,可在槽底采用小口径钻探,进行检测。

对大直径嵌岩桩,勘探点应逐桩布置,复杂地段的大直径桩可一桩多孔,勘探深度应不小于底面以下桩径的3倍并不小于5m,当相邻桩底的基岩面起伏较大时应适当加深。

2.1.2岩溶勘察的测试和观测的要求

岩溶勘察的测试和观测宜符合下列要求:

1当追索隐伏洞隙的联系时,可进行连通试验;

2评价洞隙稳定性时,可采取洞体顶板岩样和充填物土样作物理力学性质试验,必要时可进行现场顶板岩体的载荷试验;

3当需查明土的性状与土洞形成的关系时,可进行湿化、胀缩、可溶性和剪切试验;

4当需查明地下水动力条件、潜蚀作用、地表水与地下水联系,预测土洞和塌陷的发生、发展时,可进行流速、流向测定和水位、水质的长期观测。

2.2土溶洞的勘察方法

土溶洞勘察手段的选择应考虑勘察目的、勘察阶段、勘察场地等多方面的因素,勘察时,首先应对勘察区域的岩溶发育及分布情况进行调查和研究,因地制宜地综合采用工程地质测绘和调查、物探、钻探、井下电视等一种或多种勘察手段相结合的方法进行。

由于岩溶发育的不确定性和隐蔽性,工程勘察难度很大,仅靠钻探手段难以达到要求,钻探有一定的盲目性,局部岩溶会被遗漏;发现有岩溶地段,也很难探明其规模、形态和分布规律。

工程物探在一定程度上弥补了这一勘察不足。

物探方法具有设备轻便、勘探快速、经济的特点,而且可以连续勘探线和面的工程地质情况的特点。

因此工程物探作为岩溶钻探的先行手段和辅助手段,对岩溶勘察中的钻探工作进行前期指导和后期的补充工作。

岩溶的形成与发育主要与岩性、地质构造、地下水活动等有关。

它们与围岩间存在着明显的电阻率、波速、波阻抗、密度、磁化率及散热率等物性差异。

这些物性差异为地球物理勘探方法采用和选择提供前提条件。

对岩溶地区的工程勘察,在施工场地允许的条件下,应考虑以物探为主,钻探等其它勘察手段为辅的勘察方法。

2.2.1工程地质调查与测绘

工程地质测绘是工程地质勘察中的一项基础工作。

工程设计之前,地质人员要详细查明拟定建筑区工程地质条件的空间分布规律,并按一定比例将其如实地反映在地形底图上,作为工程地质预测的基础,提供设计部门使用。

工程地质测绘是设计初始阶段勘察的主要手段,即便是在初步设计选址后和施工图设计勘察中,也还要进行大比例尺的测绘工作。

测绘工作能在较短时间内查明广大地区的主要工程地质条件,不需复杂设备和大量资金、材料,而效果显著。

根据测绘工作对地面地质了解的基础上,往往可对地下地质情况做出相当准确的判断,为勘察试验工作奠定良好基础,从而为合理布置这些工作节约勘察投资。

工程地质测绘的具体内容,包括测区的地层岩性、地质构造、地形地貌、水文地质、工程动力地质现象以及天然建筑材料等,它是多项内容的地表地质测绘。

航片、卫片能真实、集中地反映大范围的地层岩性、地质构造、地貌形态和物理地质现象等,对其详细判断解释研究,能够迅速给人以全面认识;与测绘工作相结合,能起到减少工作量并提高精度和速度的作用。

尤其在人烟稀少、交通不便的偏远山区测绘,充分利用航片、卫片判释,更有特殊的意义。

近年来,我国在工程地质测绘中应用航片、卫片已取得不少经验,值得进一步推广,不断提高判释水平。

岩溶场地的工程地质测绘和调查,除应遵守有关规范的规定外,尚应调查下列内容:

1岩溶洞隙的分布、形态和发育规律;

2岩面起伏、形态和覆盖层厚度;

3地下水赋存条件、水位变化和运动规律;

4岩溶发育与地貌、构造、岩性、地下水的关系;

5土洞和塌陷的分布、形态和发育规律;

6土洞和塌陷的成因及其发展趋势;

7当地治理岩溶,土洞和塌陷的经验。

2.2.2综合物探法

地球物理勘探简称物探,其原理是利用地下岩土体的物理性质的差异来探测地层岩性、地质构造等地质问题。

由于土溶洞内的物质(空洞、半充填或全充填)与周围物质的物理性质一般都有较显著的差异,这为物探方法在土溶洞的勘探中的应用提供了可能性。

工程物探具有“透视性”、效率高、成本低以及可以在现场进行原位岩土物理力学性质测试等优点,在工程勘察中日益得到重视和发展。

但是各种物探方法都具有条件性和局限性,一般都还存在多解性,因此正确选择和运用各种物探方法,进行综合物探,并与已有的地质、钻探资料作对比,才能获得好的地质效果。

灰岩地区,地形、地质情况相对复杂,各种物探方法都受一定条件限制,因此,在一些地形、地物条件相对复杂的地区进行岩溶物探勘察时,应进行综合物探勘察,利用不同方法对不同的地形、地物、地质条件适用性,尽可能多地获取物探数据进行综合解释,才能取得理想的勘察效果

常见用于土溶洞勘探中的物探方法有直流电法勘探、交流电法勘探、地震勘探,以上三类勘探方法中,又因测量参数或测量装置的不同,又分出多种勘探方法。

(一)直流电法类勘探

地下的岩土层由于其种类、成分、结构、湿度和温度等不同,而具有不同的电学性质,岩层电学性质的差异为基础,用仪器观测天然或人为的电场变化或电性差异,来解决某些地质问题的勘探方法,称为电法勘探。

电法勘探又分直流电法勘探和交流电法勘探两大类,直流电法勘探中常用于土溶洞勘探中的方法有充电法、电剖面法、电测深法、高密度电阻率法等。

1.充电法

充电法是将一供极接于良导性的地质体上,另一电极置于足够远处接地,以使该电极产生的电场实际上对观测电场不产生影响。

根据地面观测的电场分布性质(等位线的形状),即可得出良导体的形状、大小和位置。

充电法可以测定地下水的流向和流速,还可以用作岩溶区地下暗河的连通性试验。

由于土溶洞内的充填物一般为低阻体,在观测到的电场等位线图上也可以反映土溶洞的形状、大小和位置。

2.电剖面法

固定测量装置,沿剖面测线逐点测量视电阻率值,可获得沿剖面线的视电阻率曲线,它反映岩性沿剖面线变化的情况,称为电剖面法。

这种方法可以快速确定岩溶发育带、断层位置等。

3.电测深法

若固定测点,不断扩大供电电极A、B的距离,使电流在地下分布空间不断扩大,相应的勘探深度则越来越深。

其相应于不断增加的电极距(AB/2)的视电阻率曲线(电测深曲线),反映了电阻率随深度变化的情况,即为电测深法。

4.高密度电阻率法

高密度电阻率法是在常规直流电法基础上发展起来的新型物探方法,它的工作原理与常规直流电法一致,它是以岩土介质的导电性差异为基础,通过观测和研究人工建立的地下稳定的电流场;通过电流场的分布规律来解决地下地质问题。

与常规直流电法相比,高密度电法通过多道电极转换开关自动转换测量电极,依次测量,具有直观、高效、高分辨率、高精度等特点。

岩土的电阻率除了和岩土层组份有关外,还与岩土的结构、构造、空隙度及含水量等有关,也就是说与地质体所处的自然赋存状态有较强的关系。

高密度电法是迄今为止最有效的洞穴探测的电阻率法,尤其是数据采集技术的改进使数据采集更迅速,可增大剖面覆盖面积,在强干扰的环境下,以高信噪比探测物体。

它可以有效地探测洞穴、圈定洞穴的空间位置。

该方法中常用的装置有温纳(Wenner)、施伦贝格(Schlumberger)、二极法(Pole-Pole)、三极法(Pole-Dipole)、偶极-偶极法(Dipole-Dipole)等。

总结各种装置,有如下特点:

(1)不同装置,隐伏洞体的视电阻率响应特征不同,微分装置的异常幅值最小,温纳装置的次之,偶极装置的异常幅值相对较大,但异常形态复杂,甚至在高阻洞体的上方会出现低阻异常。

(2)不论是隐伏空洞还是充填水或土的洞体,三极装置和温纳装置探测效果最好,三极装置异常幅值大,宽度较窄,温纳装置则抗干扰性较好,异常位置与洞体之间有着对应关系。

(二)交流电法类勘探

交流电法勘探是利用地质体对电磁波的传播、吸收、反射特性,分别用以查找浅部的、两个钻孔(或探洞)之间或地下洞室周围存在的岩溶、断层破碎带等地质结构,交流电法勘探根据其测量装置及测量参数的不同,又分有多种方法,常用于地下土溶洞勘探的有地质雷达、瞬变电磁法、无线电波透视法等。

1、地质雷达

地质雷达技术是近年来越来越被广泛用于探查近距离目的物的一种物探方法,其原理是用一个天线发射高频宽频带电磁波,另一个天线接收来自地下介质界面的反射波。

在电磁波发射的频率一定时,电磁波在介质中传波路径、电磁波反射系数、相位、振幅、频率等物性,主要与介质的介电常数、导电率、磁电率有关。

由此从所接收到的波旅行时间(亦称双程走时)、振幅与波形数据,来推断解释地下反射体的形状和埋深。

雷达图形常以脉冲反射波的波形记录。

波形的正负峰分别以黑白色,或者以灰阶或彩色表示,在波形图上各测点均以测线的铅垂方向记录波形,构成雷达剖面。

根据雷达图象,可以判断地下土溶洞等,而且快速、直观,对地表无损伤。

常有两种状态:

(1)地下空洞内充填水或其它充填物,使得空洞区域相对于周围介质,电阻率减小,介电常数增加,反射的电磁波相应的波速降低,在地质雷达剖面上图像的表现为“凹陷区”。

(2)地下空洞内没有充填物,空气的电导率为0,介电常数为1,电磁波传播速度为0.3m/ns,大大超过周围介质的电磁波传播速度。

因此,地下空洞在地质雷达时间剖面上图像的表现为“凸型区”。

2、瞬变电磁法

瞬变电磁法的勘探原理是利用人工在发射线圈加以脉冲电流,产生一个瞬变的电磁场,该磁场垂直发射线圈向两个方向传播,通常是在地面布设发射线圈,依据半空间的传播原理,把地面以上的忽略。

当磁场沿地表向深部传播,当遇到不同介质时,产生涡流场或遵照量子力学原理使活泼的碱金属产生能级跃迁或使含有大量氢原子的液体的氢原子核沿磁场方向产生定向排列。

当外加的瞬变磁场撤销后,这些涡流场的释放或者活泼的碱金属要恢复原有的能级,释放跃迁产生能量。

以及含有大量氢原子的液体的氢原子核恢复原有的排列时,均以磁场的形式释放能量所获的能量。

利用接收线圈测量接收到的感应电动势V2。

该电动势包含了地下介质电性特征,通过种种解释手段(一维反演,视电阻率等)得出地下岩层的结构。

由于采用线圈接收V2,故对空间的电磁场或其它人工电磁场敏感,也就是通常所说的干扰。

为了减少此类干扰,采用尽量的发射大的电流,以获取最大的激励磁场,增加信噪比,压制干扰。

接收装置通常分为分离回线,中心回线和重叠回线3类,以重叠回线得到的信息最为完整,其它次之。

瞬变电磁法则是发现含水破碎带或充水溶洞等低阻地质体的最为有效的一种物探方法。

在工程勘探时,寻找地下土溶洞时,会有两种情况:

一是充填水或其它充填物呈现低阻特征;二是未充填,为空洞,呈高阻特征。

3、无线电波透视法

无线电波是指频率在几十万赫至几十兆赫电磁波。

当它在地下介质中传播遇到低阻的地质体时常被强烈吸收而大大衰减。

在岩溶地区,用它探测溶洞效果甚好。

工作时,将发射机和接收机分别置于相隔一定距离的两个钻孔内,若两孔之间都是均质的高阻灰岩时,沿井轴各点接收到的无线电波信号较强,如果在透视剖面上有低阻的充水溶洞等存在时,则在低阻体的背面形成一个无线电波信号被强烈衰减的阴影。

运用“交会法”即可圈定被测异常体的位置和轮廓。

(三)地震法勘察

地震勘探是通过研究人工激发的弹性波在地壳内的传播规律来勘探地质构造的方法。

由锤击或爆炸引起的弹性波,从激发点向外传播,遇到不同弹性介质的分界面,将产生反射和折射,利用检波器将反射波和折射波到达地面所引起的微弱振动变成电信号,送入地震仪经滤波、放大后,记录在介质中。

经整理、分析、解释就能推算出不同地层分界面的埋藏深度、产状、构造等。

常用于探测覆盖层或风化壳的厚度,确定断层破碎带,在现场研究岩土的动力学特性等。

用于土溶洞勘探中的常用方法有反射波法、地震映像法、地震层析成像法、瑞雷面波法。

1、浅层地震反射波法

反射波形成的条件是界面两侧的波阻抗(地层速度与密度的乘积)有差异,差异越大反射波越强。

根据反射波从激发点到检波器的传播时间,以及地层的速度,便可计算从激发点到反射界面的垂直距离以及界面的倾向和倾角。

采用小道距,小偏移距并配合数据处理来探查地下溶洞及土洞,该方法勘探深度较大,分辨率高,为了确保探查质量,在正式采集数据前,通过方法试验,确定震源激发形式、接收排列方式、滤波参数和最佳接收窗口,反射波资料采用专用软件系统处理。

土洞在反射波时间剖面上的一般有以下特征:

土洞顶面以下出现频率较低的同相轴,反射同相轴在土洞边界出现错动现象。

因纵波反射在深度方向分辨率较低,纵波延续长度较长,土洞顶部反射不明显,但土洞的周围,特别是土洞的顶面以上,土的密实程度下降,对纵波中的高频成份的吸收特性大于低频成份,故出现频率较低的同相轴。

2、地震映像法

地震映像法是近十年来用于探测浅部介质中纵、横向不无均匀体(构造、洞穴、障碍物、非金属管道、岩溶、土坝中白蚁巢及空洞、地裂缝与疏松带、滑坡体等)的有效方法。

它不同于常规地震勘探中的折射波法及反射波法有明确的勘查目的层(速度界面、波阻抗界面)。

实质上,它采集的是近震源处的弹性波场,在采集的炮记录上能识别的地震波形有直达波、瑞雷面波、绕(散)射波、转换波,在特殊情况下也能采集到反射波;同时,上述各种波的干涉现象在记录上也十分常见,并给波的识别带来困难,因此它属于多波勘探的范畴。

目前,对复杂波场中各种波形进行识别并所运用波的动力学特征(振福、相位、频率)是解释探测剖面下纵、横向地下不均匀体的主要依据,概括起来该法有以下特点:

(1)数据采集方法简单,共偏移距单道(或2-3道)采集,施工人员需要2-3人即可,具有很高的工作效率。

(2)采用小偏移距、小道距采集,因此,地形的影响很小,适用于各种复杂的工作环境。

(3)在近震源的面波区采集,因此锤击震源即可采集到能量较强的弹性波。

(4)和常规地震勘探中的反射波法和折射波不同,它没有明确的勘查目的层位,对地下三度体也可探测,大量实践已表明,它解决了常规地震勘查方法解决不了的问题。

(5)主要应用弹性波的动力学特征对波场进行解释,没有繁杂的资料处理流程。

地震映像法是一种能适应各种工作环境、简便、快速的工程物探勘查手段。

在土溶洞勘查过程中使地下剖面经彩色图像表示出来,能够探查较小规模的土洞和溶洞。

3、瑞雷面波法

瞬态瑞雷波勘探技术是利用瑞利波的频散特性和传播速度与岩土物

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