钻孔雷达反射成像在岩溶发育场地探测中的应用

我国岩溶区分布广泛,且复杂的岩溶现象对建筑安全、地基稳定以及场地勘察有较大影响。钻孔雷达作为一种井中地球物理方法,可以利用地下介质的物性差异查明岩溶发育的情况,弥补常规勘察手段在探测岩溶发育场地中存在的不足。依据钻孔雷达单孔反射信号的同相轴特征、反射波首波走时和反射波的衰减等特征,可判断钻孔周边未揭露溶洞和裂隙的分布,确定钻探揭露溶洞的水平方向直径以及岩石完整性,从而达到查明各种岩溶形态的规模、空间密度及其分布规律的目的,为工民建各项工程建设的设计和施工提供准确详尽的地质资料,确保工程的稳定性。      

岩溶裂隙水探查方法优化与工程治理研究

在岩溶裂隙涌水治理中,含水构造的三维空间展布规律、水力连通关系难以探明是制约治理工期和经济成本的关键因素。为解决地质雷达探测在岩溶富水区域存在的受干扰强、多解性、信号失真等难题,基于概率学理论,提出了雷达测线布置的网格法;基于电磁波传播理论,研究了电磁波在含水构造界面上的反射和折射能量分配规律,分析了含水薄层对雷达低频反射信号的作用机制,讨论了在岩溶裂隙富水区雷达探测含水裂隙的判识标准。结合湖北沪蓉西高速公路恩利段齐岳山隧道底板岩溶裂隙涌水工程治理实例,阐述了地质雷达探测在探明含水裂隙空间展布规律和最佳注浆孔的确定中的应用。研究成果的应用产生了良好的生态、安全和经济效益,对类似工程具有一定的借鉴作用。     

蒙自市草坝东山岩溶发育特征研究

云南省蒙自市草坝东山区三叠系中统碳酸盐岩广泛分布,地表出露岩性单一,岩溶现象强烈发育。通过野外岩溶形态、岩石节理裂隙、地质构造、地层岩性等的调查,对草坝东山的岩溶形态进行统计;并进一步研究草坝东山岩溶发育的影响因素,得到了草坝东山岩溶发育的基本特征及规律。岩溶发育与岩性密切相关,主要表现为含灰岩的三叠系永宁镇组岩溶最为发育,含白云岩及白云质灰岩的三叠系个旧组岩溶发育较弱。岩溶总体发育方向与裂隙发育的优势方向一致,岩溶洞穴成层发育,塌陷的排列、落水洞的展布和倾斜方向、漏斗、洼地的长轴方向均与构造线方向一致。岩溶发育具有强度不均一性,区内岩溶发育大致分为3带即垂直入渗带、季节变动带、水平径流带。     

钻孔雷达在高放废物处置库场址评价中的应用--以北山1号孔为例

在甘肃北山1号孔中使用钻孔雷达系统进行“单孔反射法”测量,首次获得深达500 m的钻孔雷达数据。采用频率100 MHz的天线在该孔中探测到22个岩石裂隙面,侧向探测半径达20m。北山1号孔钻孔雷达测试的实践表明:钻孔雷达测量是了解岩体内部裂隙延伸和岩体完整性的有效手段,对高放废物处置库场址评价有重要意义。     

探地雷达技术对表层岩溶带典型剖面组构刻画与界面识别

表层岩溶带是岩溶研究的重要对象,以往研究以剖面调查半定量为主,文章利用探地雷达属性技术对其发育情况进行定量研究。选取3个表层岩溶带的典型剖面（浅裂隙土、深裂隙土、厚土层覆盖）,并采集探地雷达数据,通过提取相干体属性和均方根振幅属性来挖掘雷达数据中的潜在信息,用于区分介质组构和识别发育深度界面。结果表明,均方根振幅属性较好地区分出了浅裂隙土型和深裂隙土型的岩土介质,厚土层覆盖型的犁耕层与非犁耕层土壤介质;相干体属性能较好地识别出表层岩溶带和下部完整基岩,定量化其发育厚度。      

薄层灰岩浅部岩溶发育特征及分布模型

碳酸盐岩往往含有较多泥质夹层,多发育浅部岩溶裂隙,影响工程基础稳定性。文章依托广西合山市溯河矿区某道路浅部岩溶调查成果,分析了薄层灰岩岩溶宏观形态和垂直分布特征,按照溶蚀程度将其分为碎屑残留带、表层岩溶带和下部包气带;通过室内溶蚀试验,分析了矿物组成、CO2及水动力条件影响下的溶蚀规律;对比分析了薄层和厚层岩溶发育特征。结果表明:（1）薄层灰岩浅部岩溶发育程度与微地貌有关,通常在山谷和地下水强径流带溶蚀作用更为强烈;（2）薄层灰岩溶蚀优先开始于方解石,在岩石表面形成溶孔、粗糙程度增加,提供了侵蚀性溶液流动通道;（3）薄层灰岩岩溶较厚层灰岩岩溶规模小,分布较为均匀,由地表土体渗入地下岩体的地下水含有较多侵蚀性CO2水溶液,会促进岩溶作用的进行;（4）薄层灰岩浅部岩溶发育分布模型为:发育均匀的微小溶蚀裂隙在溶蚀下渗过程中遇到软弱夹层时会沿水平向扩展并随进一步溶蚀作用被充填,垂向深部发展时溶蚀作用逐步消散。     

三维地震波形差异属性分析在预测岩溶裂隙发育带中应用

基于岩层反射波各向异性,提出利用三维地震波形差异属性特征预测岩溶裂隙发育带的思路。以断裂构造极为发育的桃园矿南三采区为例,对该采区太原组灰岩顶界面以下30m范围内的岩溶裂隙发育带进行了分析。通过典型剖面波形差异性分析发现,在太原组灰岩岩溶裂隙发育带,其波形差异属性均大于0.16;而沉积环境稳定、岩层保持完整、各向同性的灰岩内,其波形差异属性接近于0。南三采区波形差异属性异常平面图表明,在太灰顶界面下30m内存在3个岩溶裂隙发育带,分别位于采区的西南部和北部。经140个注浆钻孔验证,在岩溶裂隙发育区,62个钻孔与解释吻合,准确率达88.6%;在岩石完整性较好、岩溶裂隙不发育区,有53个探孔与解释吻合,准确率达75.5%。     

岩石渗透性随灰岩埋深的各向异性变化律

在中国山东金岭铁矿和湖南辰溪煤矿顺灰岩建造的埋深,连续测量了大裂隙系统和微裂隙系统的渗透张量,查明了岩石渗透性随灰岩埋深的各向异性变化律。发现有一个过渡带将整个灰岩分成两部分,在过渡带之上,岩石渗透张量的K_2>K_X或K_2 >K_Y,是一个竖立的椭球;而在过渡带之下,岩石渗透张量的K_2相似文献   

天津市古潜山奥陶系岩溶裂隙发育规律研究

奥陶系在天津平原区是具有开发前景的基岩热储,但是在开发过程中发现,该层岩溶裂隙发育极不均匀,富水性相差较大,给施工带来一定的难度,严重阻碍着地热资源的开发进程。为此,对全市近百眼揭露奥陶系地热井的资料进行对比分析,对不同构造单元奥陶系一、二类裂缝发育和原始出水量情况进行统计,总结其岩溶裂隙发育规律。研究结果表明:岩溶裂隙多分布于灰岩较纯的马家沟组,泥质灰岩较发育的亮甲山组和冶里组次之;在埋深小于2 300 m的地区,奥陶系裂隙发育随地层厚度的增大而增大;上覆地层为新近系和中生界的岩溶裂隙发育厚度大于上覆地层为石炭系的;双窑和潘庄凸起岩溶裂隙较发育,富水性较好;张性断裂附近岩溶裂隙最发育。据此可知,岩溶裂隙多分布在张性断裂附近、灰岩较纯的马家沟组,以及埋深较浅、上覆地层为新近系和中生界的凸起区,这些地区富水性较好,可为地热开发提供可靠依据。     

应用化学示踪技术探查深部岩溶发育特征研究

基于岩溶发育的基本特征与化学示踪剂在岩溶含水介质中的运移扩散规律,提出了 几种常见的示踪剂浓度分布曲线类型,并研究了它们与岩溶含水介质结构之间的对应关系。 在此基础上,为了检验化学示踪技术探查岩溶发育特征的有效性和实用性,以山东丘集煤矿 为例,通过地面钻孔投放示踪剂,利用井下放水孔作为示踪接收点,研究了煤层下伏奥陶系 灰岩含水层隐伏岩溶的发育特征与分布规律。试验结果表明,煤矿区深部奥陶系灰岩强岩溶发育带呈现出由西北分别向东和向东南延伸的“人字”型分布规律,矿区其它区域则以相对均匀的裂隙溶隙弱岩溶发育特征为主。通过与已有水文资料对比,矿区岩溶的发育与分布与奥陶灰岩含水层钻孔涌水量大小及其分布相吻合,从而验证了该技术的实用性和有效性。      

基于探地雷达检测的岩溶岸坡内部宏观裂隙响应规律研究

岩体内部宏观裂隙的发育程度对水库区岩溶岸坡稳定性有着重要影响。为了有效地探测和识别岩体内部宏观裂隙的几何形态和分布特征,对三峡库区巫峡典型岩溶岸坡中岩体内部的垂直裂隙进行模型简化。基于无损伤的探地雷达物探技术,通过理论分析、数值模拟,研究了岩体内部垂直裂隙的宽度、长度、倾角等发生变化时,雷达回波剖面中裂隙对应的时距曲线形态和振幅特征的变化规律。研究表明:裂隙顶端和底端对应的雷达回波响应为双曲线形态,可作为裂隙识别的标志;裂隙的宽度与雷达回波最大振幅和能量团的关系密切;裂隙倾角大小会影响到雷达回波能量团的形态。现场测试结果表明,900MHz天线频率的探地雷达可以较好地用来探测岩溶岸坡内部约1.5m深度范围内厘米级宽度垂直宏观裂隙的分布,并可作为调查库水区岸坡岩体内部宏观裂隙扩展的一种监测手段。     

天津地区奥陶系热储赋水规律研究

天津地区奥陶系岩性主要为一大套厚层灰岩夹白云岩,可进一步划分为冶里组、亮甲山组、北庵庄组、马家沟组和峰峰组,沧县隆起钻孔揭露顶板埋深为882～2 728 m,厚度为29～1 511 m。大量实践和研究表明本区奥陶系岩溶发育的主要影响因素为岩性、构造、风化淋滤时间和水动力条件等。灰岩比白云岩岩溶发育,且泥质灰岩或泥质白云岩岩溶作用减弱。对同一岩性而言,离断裂越近,岩溶裂隙越发育;岩层倾角越陡,越有利于深部岩溶发育。风化淋滤时间越长,越有利于岩溶储层发育。本区奥陶系岩溶横向上主要沿大型断裂带和风化壳发育;垂向上主要发育在距不整合面400 m范围内,而且距不整合面越近,岩溶发育越强。奥陶系赋水性很大程度上取决于其间发育的裂隙和岩溶,研究表明本区奥陶系热储赋水规律主要沿断裂和基岩凸起分布。     

点状不良地质体钻孔雷达响应特征 ——围岩及充填效应正演分析

钻孔地质雷达探测是一种有效获取高分辨率深部岩体信息的井中地球物理方法。针对钻孔地质雷达探测工作中常见的空洞、岩溶和地下埋藏物等点状不良地质体,利用时域有限差分数值模拟方法,对岩土体内点状不良地质体围岩介质和充填状况进行了雷达响应正演研究,分析了这些点状不良地质体围岩介质和充填状况对钻孔地质雷达反射信号的影响。研究结果表明,围岩与空洞内充填物的相对介电常数相对值,决定着雷达反射剖面信号的强弱对比,介电常数相对值较大时,更易确定目标地质体的前、后部界面位置,而低阻围岩的雷达波信号大部分被围岩介质吸收,通过单孔反射方法几乎不可能探测到空洞的存在。通过反射信号强度和正负相反射特性及其强弱变化,可以定性地判断空洞内填充物质的性质。     

贵州省江口县洪坪岩溶发育特征研究

分析区域岩溶发育的形态、分布及特征,总结了洪坪岩溶发育规律,指出岩溶发育的地表和地下形态、空间分布是受地层岩性和构造控制的结果。岩性决定了岩溶发育的强度,本区岩溶主要发育于寒武系清虚洞组的灰岩和高台组的白云岩中,灰岩中的岩溶形态主要为岩溶管道和溶洞,白云岩中的岩溶形态为溶蚀裂隙和溶孔。地形和构造控制了岩溶的走向,如1号地下河,它的空间结构及延伸方向是受凯德场背斜和凯本压性断裂的综合控制。     

奥灰岩岩溶发育地震勘探方法研究

该文以潞安矿区奥灰岩地层水文地震勘探为实例,研究奥灰岩地震波的特点与岩溶裂隙发育的关系,探讨奥灰岩岩溶地区的勘探方法。     

基于孔中雷达反射成像特征的岩溶定量化评价

为准确评价隐伏岩溶区的强岩溶发育特征,采用孔中雷达反射成像技术,利用不同地层的电性差异特征以及探测钻孔孔壁地层岩溶发育情况,并根据岩体中雷达反射波的强度衰减特性,建立钻孔雷达最大探测距离与地层岩溶率的关系,定量推算出地层岩溶发育程度。结果表明:孔中雷达反射成像技术可获得钻孔半径10~30 m范围,甚至更远区域的岩溶发育信息。利用钻孔雷达最大探测距离与地层岩溶率的关系,可得到钻孔周边地层岩溶发育的定量化评价,分析各层位不同埋深的岩溶发育情况,可为地质勘察和工程建设提供更详实的基础数据,具有较好应用前景。      

贵州省开阳县岩溶发育特征规律研究

岩溶发育是喀斯特地貌最重要的特征之一,加强对岩溶发育特征的研究,可以让我们更加全面的了解喀斯特地貌。以贵州开阳县为研究区,共取岩样20件,调查岩溶点312个,通过对岩样的测试分析和现场调查结果的统计,成功总结了岩溶发育的特征规律及控制因素。结果认为:研究区碳酸盐岩石类型划分为纯灰岩、纯白云岩、白云石化灰岩、灰质白云岩、砂屑灰岩和燧石白云岩等6类。纯碳酸盐岩分布面积约644.18 km~2,占研究区总面积70.33%,其中石灰岩地层岀露面积为287.60 km~2,白云岩地层岀露面积为356.58 km~2,矿物组成的差异导致了其具有相异的岩性特征、岩溶发育特征以及其分布区域等特征。岩溶发育主要受岩性、地质构造和水动力条件三个控制因素影响。     

地质雷达在岩溶地区岩土工程勘察中的应用

安徽省沿江及皖南一带石灰岩分布广泛,岩溶发育,由于岩溶溶洞具有隐伏性强、空间分布规律性差、岩溶塌陷难以预测等特点,因此岩溶区岩土工程勘察必需查清岩溶发育规律。本文结合铜陵一带岩溶区岩土工程勘察中几个实例,阐述在岩溶发育区,采用地质雷达结合钻探综合勘察方法,高效准确查清构筑物基础范围内岩溶溶洞发育情况,提高岩溶区勘察效益和勘察进度。     

高频电磁波方法在岩溶发育区土体滑坡调查中的作用

覆盖在岩溶发育的灰岩上的土体 ,其滑坡形成除了受重力与土的抗剪切能力影响外 ,还往往受到基岩面起伏与岩溶所引起的土体潜蚀的影响。地质雷达和无线电波钻孔透视测量联合调查能比较好地圈定这类滑坡。     

白莲洞遗址危岩体形成机理及破坏模式

以广西柳州白莲洞遗址崖体为研究对象,经地质调查发现,白莲洞遗址崖体存在共计47处不稳定岩体,崖体岩性主要为厚层灰岩,岩溶发育且该厚层灰岩岩体节理裂隙十分发育,存在着诸多危岩体。通过野外地质调查与室内理论分析表明:白莲洞遗址崖体陡峭,灰岩厚层,层理面、构造裂隙、岩溶裂隙和卸荷裂隙发育,在持续暴雨、地震的强有力触发下导致山体松弛,变形加剧,形成了以柱状、楔形体状、块状为主的特大型危岩体,且多处于高位-特高位,从而表现出倾倒、滑移和少量坠落及其复合型的多种破坏模式;其变形破坏绝非突发,厚层块状构造、岩溶发育、坚硬灰岩夹白云岩透镜体及发育的节理裂隙是其形成的主要先天基础因素;降水的渗入、岩溶裂隙水的溶蚀及强烈的根劈作用为其主要触发因素。