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。     

岩溶路基病害与处置技术国内外研究现状

随着我国西部大开发战略的实施,岩溶问题已成为南方岩溶地区突飞猛进的公路建设,特别是高速公路建设面临的主要地质问题。本文以近年来国内外与岩溶有关的公开出版的最新研究成果为基础,针对目前与岩溶路基病害处置密切相关的隐伏岩溶的探测技术、岩溶洞穴稳定性与风险评估、岩溶塌陷的试验测试、岩溶塌陷监测预报以及岩溶病害的防治方法等方面,系统总结了国内外学者的最新研究现状。最后,在分析国内外差距的基础上,提出我国岩溶路基病害防治技术的研究应包括岩溶路基病害的分类和处置方法体系研究、路基病害发育过程的大型模型试验研究、隐伏岩溶地球物理探测方法的有效性研究、高新技术在高风险区岩溶路基变形破坏监测中的应用研究等方面。      

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。     

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。     

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。     

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。     

隐伏岩溶区岩溶塌陷易发程度评价--以泰安为例

岩溶塌陷的形成与隐伏岩溶区特定的地质环境条件密切相关。不同地区或同一地区不同地段，地质结构、水文地质条件的差异对松散盖层中土洞的形成时间、规模、形态等均起着明显的主导作用。因此，充分研究塌陷的形成条件是客观评价其易发性的基础。文章通过对泰安市主要隐伏灰岩富水区地质结构、盖层岩性组成、性状及岩溶发育程度的分析研究，以地质背景条件中的相对不变因素为依据，采用综合指数法对本区隐伏岩溶区岩溶塌陷易发程度进行了预测评价。旨在探索适宜的评价方法，以期为岩溶塌陷防治提供决策依据。     

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。     

综合物探技术在北京山前平原隐伏断层探测中的应用

复杂地质隐伏断层探测是地球物理勘测难点之一。本文介绍了高密度电法、浅层地震反射波法、可控源音频大地电磁测深法在北京山前平原隐伏断层综合探测的应用。在北京山前平原复杂地形条件下,综合物探技术方法对隐伏断层的探测具有可靠和成果直观的特点。     

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。     

高密度地震映像法在城市地铁隧道隐伏地质灾害探测中的应用

在复杂地质条件、复杂环境噪声干扰情况下,城市地球物理探测法是一种实用的方法。这里以青岛地铁隧道某区间段地质灾害探测为例,在分析外界环境噪声干扰的前提下,提出了探测方法选择的依据,进一步介绍了地震映像法应用中的一些具体问题。针对城市人类活动频繁,采取夜间施工的方式消除了噪声干扰。通过对场地地表条件的分析,改进了激发和接收条件。借助实测工程场地的试验剖面,确定了最佳偏移距,实现了高信噪比地震资料的采集。通过对典型地质体引起的异常特征分析,确定了资料解释的依据,并对探测剖面进行了详细分析。探测结果表明,高密度地震映像法在城市地铁隧道地质灾害探测中是有效、可行的。     

高密度电法在岩溶地区勘查中的应用

高密度电法对地下地电性结构具有高分辩率,是研究浅层地质结构行之有效的方法。将高密度电阻率法用于昆明市空港开发区、深圳工业园、呈贡新城净配水工程北水厂岩溶区岩土地质工程勘察中,结合钻孔资料基本查明北水厂拟建场地部分地段,隐伏构造、构造破碎带、岩溶、土洞等不良地质现象的分布,大致确定第四系覆盖层厚度,为设计、施工提供物探依据。     

基于高密度电法的城市道路地下病害体综合探测技术与应用

为了提高城市道路地下病害体综合探测效果,研究基于高密度电法的城市道路地下病害体综合探测技术与应用。使用高密度电法,在已知研究区域概况以及城市道路地下病害形成原因基础上,进行勘探研究。研究结果表明,使用该方法能够准确确定土层厚度、岩层与土层之间的界线,较为准确地探测城市道路地下岩溶裂隙带以及断裂破碎带位置,提高了探测效果和探测直观程度。根据高密度电法探测以及钻孔实际探勘后显示,研究区域西南位置道路地下存在塌陷病患,形成原因主要是人为布置下水井以及管线渗漏造成水土流失形成塌陷;研究区域东北方地下存在断裂病害,由天然地质变化导致。     

综合物探技术在武汉市江夏区大桥新区岩溶探测中的应用研究

武汉市主城区分布6条近东西向碳酸盐岩条带,各条带延伸至江夏区后都不同程度的加宽,致使江夏区碳酸盐岩近于全区分布。由于碳酸盐岩岩溶发育,近年来导致武汉市市政范围内发生十余起地面塌陷灾害。为查清武汉区岩溶分布,开展了岩溶探测技术方法研究。目前岩溶探测的方法较多,也有较多成功案例,但多以工程勘测为主,在城市范围内的岩溶探测实例较少。以武汉市江夏区大桥新区豹山还建小区为例,在分析该区岩溶发育地质特征的基础上,运用高密度电法、地质雷达法、超浅层瞬变电磁法、陆基声呐法、地震勘探法、井间CT等6种方法对岩溶发育地区进行了探测。通过对比不同技术方法探测岩溶效果发现:可控震源激发的横波探测效果较好,瞬变电磁技术对埋藏较浅的溶洞探测效果较准确,高密度电法对溶洞也有明显的反映。实例表明,在较复杂地质条件下采用多种技术方法综合探测,将会得到更准确的岩溶分布结果。     

工程场地隐伏断裂的探测与地震活动性评价

工程场地隐伏断裂等地质构造的探测主要采用浅层地震勘探、电联合剖面法、电阻率测深、高密度电阻率法、地质雷达和瞬变电磁等物探方法,从介质的电性、弹性波速度及相对介电常数的变化上,获得地质构造的分布特征,通过研究物探资料上地质构造的分布关系,结合地质资料、遥感资料和同位素或热释光测年等方法,对断层的活动性做出科学的评价,对场地的合理利用,工程的安全布局都具有重要的作用。文中以长春某水泥生产线工程场地的物探勘查为例,讨论了物探方法在隐伏断裂的探测与地震活动性评价等应用问题。     

贵州某机场岩溶地基处理设计

目前,岩溶地区地基处理设计没有统一的规范或标准可以借鉴。本文根据机场自身特点,通过评判隐伏岩溶的埋藏深度、顶板安全厚度及顶板洞径比等三种主要因素,介绍了一种目前机场常用的岩溶地基处理评价方法,并结合贵州某机场岩溶地基处理设计情况,对场区隐伏岩溶进行评判并提出处理措施,为类似工程提供一些参考和借鉴。     

平原区深层隐伏岩溶塌陷主控因子地球物理调查方法适用性分析

岩溶塌陷研究目前主要关注100 m以浅的浅部岩溶,埋深大于100 m的深层隐伏岩溶塌陷的研究较少,也未形成成熟的调查方法和标准。深埋岩溶区存在岩溶塌陷的风险,以往资料表明,断裂构造、覆盖层结构等对深埋岩溶塌陷具有重要控制作用。要评价深层隐伏岩溶塌陷的危险性,查明各主控因子的发育特征是前提条件。文章以北京平原区东部深层隐伏岩溶塌陷为例,分析对比了重力测量、电阻率测深、可控源音频大地电磁测深(CSAMT)、高密度电法及微动测量等5种方法在调查断裂构造、碳酸盐岩地层顶板破碎程度、覆盖层厚度以及覆盖层底部土层结构等4个主控因子的适用性。结果表明:在平原区调查深层隐伏岩溶塌陷主控因子,断裂构造特征建议选择重力测量法和CSAMT;碳酸盐岩地层顶板破碎程度以电阻率测深和CSAMT为好;适用于覆盖层厚度探测的方法为CSAMT、微动测量法和电阻率测深法;覆盖层底部土层结构的探测可优先选择微动测量法和电阻率测深法。     

岩溶区不同土洞探测方法的对比研究——以桂阳高速公路K23+100～K23+190路段为例

岩溶土洞及塌陷严重影响高速公路建设和安全运营,是覆盖型岩溶区高速公路路基面临而且又难以解决的主要岩溶病害问题。本文在桂阳高速公路K23+ 100～ K23+ 190路段利用地质雷达、浅层地震反射法、高密度电阻率法三种常规物探方法对土洞探测进行对比实验,结果表明: 地质雷达具有精度和效率高、成本低、成果直观等特点,是探测浅埋藏( < 10m)、小尺寸( < 3m)土洞的最佳方法。      

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。      

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。