機場地質災害勘探方法
⑴ 地質災害調查評價的技術方法
地質災害調查評價的方法有遙感解譯、地面測繪、地球物理、地球化學、山地工程、鑽探、試驗等。這些方法各有特點。
1.主要技術方法
(1)遙感圖像解譯
遙感圖像能直觀地顯示區內地形、地貌、地質和水文的整體輪廓與形態,可以宏觀認識調查區的自然地理、地質環境,指導調查工作的整體部署,減少盲目性,節省人力、物力的投入。
(2)工程地質測繪
工程地質測繪是地質災害調查評價最基本、最經濟的手段。其成果有利於指導物探、鑽探和山地工程及試驗工作的部署,應首先開展。
(3)地球物理勘探
地質災害調查評價中常用的物探方法有電法、彈性波法、放射性法、重力法、磁法、熱測量法、擴散法、綜合測井法等類型。物探方法設備輕便、成本低、速度快、覆蓋面大,與鑽探、山地工程、地面測繪相結合,既可以節約投資,又可取得有效的成果,但要注意物探結果具有多解性,並受應用前提和現場條件的制約。
(4)鑽探
鑽探方法用於獲取深部地質資料,具有成果直觀、准確並能長期保存等優點,可以進行綜合測井、錄像、跨孔探測、長觀和變形監測。不足是受交通運輸、地形和場地等條件的限制,耗資較大。
(5)山地工程
山地工程分為輕型山地工程(試坑、探槽、淺井)和重型山地工程(豎井、平斜硐、石門、平巷等)。山地工程是地質勘查的重要手段,技術人員可直接觀測岩土體內部結構、構造、斷層、軟弱夾層、滑帶、裂縫、變形和地壓等重要地質現象,獲取資料直觀可靠。還可以進行采樣、原位測試,為物探、監測乃至施工創造有利條件。山地工程施工受地層岩性和其他條件限制,為保證施工安全,要認真研究論證防範措施。
(6)試驗
試驗是研究地質體的材料特性,即物理性質、水理性質、力學性質及其賦存環境(如地下水、地應力、地溫等)的重要手段,是地質災害調查評價中復雜地質條件下地質參數選取的重要途徑。
2.選擇方法的原則
方法的選擇應以調查工作的任務要求、階段以及地質災害的特徵為依據,以期使用最基本、簡便易行的方法,以最低的投入,取得有用且好用的資料,實現最好的減災效益。
1)針對性:要根據現場踏勘和前人資料,初步判定地質災害的性質,有針對性地選擇勘探方法,避免盲目工作,做到事半功倍。
2)實用性:力求以最簡單的方法解決最復雜的問題,不刻意追求新奇復雜的技術方法。
3)簡單高效:盡可能採用操作簡便、易於搬運、環境適應性強的設備。
4)經濟合理:在能滿足調查評價任務要求的前提下,盡可能降低工作量。
3.方法的配置
方法的配置要充分考慮調查工作的階段性,方法自身的適用性,方法之間的互補性、互驗性,技術和經費的可行性。
鑽探和山地工程對物(化)探有很強的互補性和互驗性。先用鑽探對地面物化探結果進行驗證,提高其成果的准確性和推廣價值。再進行測井和跨孔探測,拓寬物探的勘測范圍,以取得更好的成效。鑽探要投入到關鍵部位,每個鑽孔都應綜合測井,進行變形監測等,發揮其較多的功能。
試驗用於查明災害體的地質特性和賦存環境,提供岩土體物理力學參數和水文地質參數,要結合其他工作統一部署。試驗常常成為解決復雜地質問題的有效途徑。
實踐表明,如果地質測繪工作細致深入,輕型山地工程配合得當,物化探工作針對性強,就可以大大降低鑽探工程量,少用甚至不用重型山地工程。
⑵ 地質災害治理工程勘查與地質勘探,有什麼區別,我公司想辦安全生產許可證說有區別不給辦。謝謝
如果是新立礦山企業應是采礦證置前然後才能辦理安全生產許可證
⑶ 瑞雷波法
彈性波主要有兩大類,在介質內部傳播的波叫體波,如人們所熟知的縱波(P波)、橫波(S波)等;沿介質自由表面傳播的波叫表面波(Surface Wave),簡稱面波。表面波與體波不同,它沿界面傳播,是波動現象集中在一個波長范圍內的另一類彈性波。
英國人瑞雷首先以數學方法論證了表面波的存在,並說明了它的性質。根據瑞雷的理論,這個表面波是在彈性分界面處,由滿足應力的邊界條件而產生的波動現象,其涉及的范圍集中於界面附近,所以在界面處波的振幅最大,離開界面,振幅迅速減小,這種波被命名為瑞雷波。樂夫則提出,當半無限彈性體表面存在另一密度、另一彈性常數的介質時,做水平振動傳播的波有頻散現象,這一頻散波被稱作樂夫波。研究表明,瑞雷波是由P波和SH波干涉生成的表面波,而樂夫波是SH波的多次反射波在界面干涉生成的表面波。對於不均勻介質,樂夫波和瑞雷波都具有頻散特性。對於炸葯震源或沖擊振源,樂夫波的能量遠小於瑞雷波的能量,往往難於觀測到,所以面波勘探主要研究瑞雷波。
12.2.1基本原理
瑞雷波勘探是利用人工或機械震源激勵,通過測量不同頻率瑞雷波的傳播速度來探測不同深度的岩土介質性質。瑞雷波有如下特性:在分層介質中傳播的瑞雷波具有明顯的頻散特性;瑞雷波的波長不同,其穿透深度也不同;瑞雷波傳播速度與橫波速度有相關性。
利用瑞雷波的前兩種特性,可以研究介質的物性變化,對沉積地層進行物性分層,探查地下空洞和掩埋物體;利用後一特性可以得到岩土層橫波速度,進而計算出介質的物理力學參數。
在工程地質及地質災害勘查中,瑞雷波勘探主要應用於以下幾方面:
(1)工程地質勘查:利用實測的瑞雷波頻散曲線,通過定量解釋,可以得到各地質層的厚度及彈性橫波的速度。速度的大小直接反映了地層的「軟」「硬」程度,因此,可對第四系地層進行劃分,確定地基的持力層。低速度帶反映了地下賦存有軟弱夾層,這類「軟」地層對建築物易造成危害,瑞雷波勘探可劃分出軟弱層的埋深及范圍。
(2)地基加固處理效果評價:軟地基的加固處理,就是通過不同的方法,如強夯、擠密置換化學處理等,使軟地基變「硬」。瑞雷波法評價加固效果,是通過實測地基加固前後的波速差異,了解地基處理前後土體的物理力學性質的改善程度,同時可對處理後場地在水平方向的均勻性做出評價,並確定加固影響的深度和范圍。
(3)岩土的物理力學參數原位測試:波速的大小與介質的物理力學參數密切相關,如密度、剪切模量、壓縮模量、泊松比等。因此,通過對實測資料的反演擬合解釋,可以得到岩、土層的橫波速度、縱波速度、密度等參數,進而計算出其他物理力學參數。
(4)地下空洞及掩埋物探測:有時需要准確查明地下土洞、溶洞、廢棄礦井以及各種地下掩埋物在地下的空間位置。用瑞雷波進行勘探時,當勘探深度達到這些物體的深度時,頻率和速度關系曲線就會出現異常,據此可以確定其埋深及范圍。
(5)公路、機場跑道疲乏質量無損檢測:利用人工激發的高頻瑞雷波,可以測得路面、路基的波速以及各結構層的厚度,進而推算出路面的抗剪、抗壓強度及路基的載荷能力。該方法可用於機場跑道和高等級公路疲乏的檢測,並可實現質量隨年代變化的連續監控。
(6)飽和砂土層的液化判別:根據場地內飽和砂土層的埋深,地下水位等地質條件,可以計算出該飽和砂土層的液化臨界波速值,判別其液化的可能性。實測波速大於該臨界值,則為非液化層,小於該臨界值則為液化層。
(7)其他方面的應用:瑞雷波勘探還可用於場地土類型、類別劃分,滑坡、邊坡調查,堤壩隱患危險性預測,基岩的完整性評價,樁基沉沒入土深度測量等。
12.2.2觀測方法
瑞雷波沿地面表層傳播,在地面沿波的傳播方向,以一定的道間距△x設置N+1個檢波器,就可以檢測到瑞雷波在N△x長度范圍內的傳播過程。設瑞雷波的頻率為fi,相鄰檢波器記錄的瑞雷波到達的時間差為△t或相位差為△φ,則相鄰道△x長度內瑞雷波的傳播速度為:
地質災害勘查地球物理技術手冊
在 N△x范圍內的平均波速為
12.2.2.1穩態瑞雷波勘探
地質災害勘查地球物理技術手冊
穩態瑞雷波勘探的原理是使用穩態的電磁激振器在地面進行豎向激振,通過改變激振頻率,可以得到一組與fi相對應的vRi值,測得一條vR—f曲線,由
圖12-3穩態法原理示意圖
12.2.2.2瞬態瑞雷波勘探
瞬態法與穩態法的區別之一是震源不同,瞬態法採用沖擊振源或炸葯震源產生一定頻率范圍的復頻波,不同頻率的瑞雷波疊加在一起,以復頻波的形式向前傳播。瞬態法記錄的信號要經過頻譜分析和相位分析,求得各個頻率分量的瑞雷波,並用互譜法求得相鄰檢波器間相位移△φi,則相鄰道距△x內瑞雷波的傳播速度vRi即可求得。分析全部頻率的瑞雷波,進而得到一條vR—f曲線或vR—AR曲線。瞬態面波勘探法如圖12-4所示。
圖12-4瞬態法原理示意圖
12.2.3技術要求
12.2.3.1觀測方式
面波勘探一般採用縱觀測系統,即激振點和檢波器排列在一條直線上,以一定間隔布點。觀測方式有以下幾種:
(1)一端激震,兩道或多道觀測。檢波點距應小於最小波長,最小偏移距可與檢波點距相等。
(2)兩端分別激震,兩道或多道觀測。
(3)對於兩道觀測,當探測的目的地層為速度分層時,可採用定距測量方式,即兩個檢波器之間的道距不變,完成一個物理點測量。當探測目標體是地下空洞等地下埋設物時,可採用變距測量方式,即固定震源和一個檢波器的位置不變,以一定的間距移動,另一個檢波器進行測量。也可以定距、變距、兩種測量方式結合進行,一般可大致確定空洞的中心位置和頂底面埋深。
(4)兩道觀測方式信噪比較低,在沒有開發出更好的觀測技術之前,建議採用多道觀測方式。多道觀測方式有以下優點:①可以在時間剖面上准確識別面波所在的時間窗位置,從而為合理設計面波觀測「窗口」提供依據。②可以在多道採集的有效面波記錄上,根據波形的時序關系分析波的來源,判斷採集到的面波、繞射波以及其他干擾波是直接還是間接來自激發振源,據此正確選定布設測線的方向、振源位置以及選擇激發時刻。③在多道採集的面波記錄上可以區分開基本振型和高階振型的面波,從而為合理選用不同振型的面波,解決不同地質問題創造條件。
12.2.3.2瑞雷波的激發
(1)穩態激振的頻率范圍和頻率間隔與勘探深度、解析度以及地質條件等因素有關,勘探深度H與波長λR成正比(H=βλR)。β為波長深度轉換系數,一般取0.65。
(2)穩態激振的優點是不同頻點的能量分布比較均勻,激發高頻比較容易做到;缺點是設備笨重,如果要求勘探深度達到60m,設備的重量就要超過1000kg。
(3)瞬態激振可採用不同重量和不同材質的手錘或落錘進行垂向激振,也可採用炸葯等其他激振方式,以滿足不同探測深度和不同探測精度的要求。
12.2.3.3數據採集
(1)穩態激振器的安置應與地面均勻、緊密耦合,並使其保持豎直狀態,開始先給激振器一定頻率的電流使之起振,當激振器工作穩定後,方可進行採集與接收。
(2)應根據勘探深度和解析度選用固有頻率不同的檢波器,檢波器的振幅和相位一致性要好,安置檢波器時應注意與地面垂直並緊密耦合,不同接觸條件可採用不同的耦合方式,如生石膏、橡皮泥和黃油等,對於泥土地面可直接插入土中。
(3)合理確定采樣率。根據不同的勘探目的層確定采樣率,對於淺層宜採用較高的采樣率,而對於較深的目的層則應採用較低的采樣率,以增加低頻段的頻點數,提高深層的解析度。
(4)發揮多道採集數據的優勢,通過試驗,合理選擇觀測「窗口」和排列走向,以避開或減小干擾波的影響。
12.2.4數據處理
12.2.4.1穩態面波勘探
(1)瑞雷波傳播速度的計算方法有兩種,一種為時間差法,一種為互相關分析法。前者是利用同相位目視對比取值計算,精度差、效率低,後者通過計算機對全部記錄進行處理,有利於提高效率和vR的計算精度。
(2)測得各頻點的瑞雷波速度,即可繪制vR—f曲線,但頻率f不能直接表示深度,在實際應用中,一般繪制vR—βλR曲線,β為波長深度轉換系數。
(3)解釋方法多採用半波長法,但此方法有時不夠精確,實際應用中需作修正或改進。推斷地層厚度的方法,目前有一次導數極值點法和拐點法。計算層速度的方法有漸近線法、H極值法和近似計演算法以及層厚度、層速度等綜合解釋法等。
(4)由深度—波速曲線計算瑞雷波層速度時,當地層的平均速度隨深度增加而增大時,應用公式計算速度:
地質災害勘查地球物理技術手冊
式中:Hn為第n點深度(m);Hn-1為第n-1點深度(m);vRn-1為第n-1點深度以上的平均速度(m/s);vRn為Hn~Hn-1深度間隔的層速度(m/s)。
當地層平均速度隨深度增加而減小時,應按(公式12.4)計算層速度:
地質災害勘查地球物理技術手冊
當不考慮地層平均速度隨深度變化趨勢時,可用(公式12.5)計算層速度
地質災害勘查地球物理技術手冊
瑞雷波速度與橫波速度有一定差異,其大小與地層泊松比有關,可按表12-2進行修正。
表12-2瑞雷波與橫波速度比值隨泊松比變化一覽表
12.2.4.2瞬態面波勘探
(1)屏幕上顯示了多道面波記錄,確定面波的時間—空間域窗口,經過富氏變換,將數據由時間—空間域轉換到頻率—波數域,得到二維振幅譜圖像。在振幅譜圖像上選取帶通濾波的窗口,進行二維濾波拾取面波信息,由此得出面波頻散曲線。
(2)根據面波頻散曲線可進行地層分層。首先根據已知地質資料和頻散曲線形狀,給出地層分層的初始模型和擬和誤差,擬和程序應利用最優化演算法計算出理論頻散曲線,反復修改各層厚度和波速參數,使理論頻散曲線與實測頻散曲線得到最好的擬合,求得各層厚度和速度值。
12.2.5成果的表達形式
無論是穩態面波勘探還是瞬態面波勘探,都需求出不同頻率(即不同波長)的瑞雷波速度,得到一條面波相速度頻散曲線,在此基礎上進行波速分層和解釋。在實際應用中,一般繪制vR—βλR曲線,β為波長深度轉換系數,即以vR為橫坐標,βλR為縱坐標。因為βλR直接代表著深度,所以,vR—βλR曲線的變化直接反映了瑞雷波隨深度的變化情況。圖12-5是典型的瑞雷波勘探成果圖。
圖12-5瑞雷波法勘探成果圖(孫黨生等實測)
12.2.6展望
瑞雷波法可用於解決淺部工程地質和地質災害問題,例如洞穴、掩埋物、堤壩隱患探測、公路和機場跑道檢測、地層分層、地基加固處理效果檢查等,雖然在國內只有短短十幾年時間,但該方法以其淺層解析度高、應用范圍廣、方便、快速等優點,已引起科研、生產部門的高度重視。隨著該方法的理論和應用研究的不斷深入,除可應用瑞雷波的波速外,瑞雷波的衰減特性、橢圓率的變化等各種信息的綜合利用,必將開拓瑞雷波勘探更加廣泛的應用領域。應用天然源的面波勘探也是今後發展方向。
12.2.7儀器設備
穩態面波勘探儀器設備見表12-3。
表12-3GR-810儀器系統的配置(穩態)
續表
瞬態面波勘探儀器設備見表12-4。
表12-4瞬態面波勘探系統
⑷ 新技術新方法在地質災害勘查設計中有哪些應用
各類地質災害指的復是在自然或者人制為的因素條件下形成的,對於人民的生命財產安全造成了很大的損失,同時,各類地質災害還會對我們的生存環境造成嚴重的破壞。最近幾年,由於大自然的破壞,以至各類地質災害屢屢發生,如滑坡、泥石流、崩塌等,到了夏季,暴雨頻發,對於滑坡、泥石流等災害更容易引發,這種災害會導致水土流失人員傷亡、房屋倒塌、人員傷亡,給人民的生命財產安全造成極大損失。因此,對於滑坡、泥石流等地質災害的的深入研究就成為了一項刻不容緩的而且具有重大社會意義的工作,這樣,會在一定程度上減小這類地質災害對於人類的損失。作為一項新的科研成果,物探技術成為了現代針對滑坡、泥石流等地質災害的一項重大發明,作為一項新的現代化的勘探技術,它具備了准確、省時省力、經濟、全面性的特點。因此,它在各類地質災害的勘探與調查中起到了非常重要的作用。本文針對以滑坡為主的地質災害所形成的原因,來分析物探技術,重點介紹高密度電阻率法和瑞雷波法在各類地質災害中的實際應用
⑸ 地球物理方法在探測、解決地質災害地質問題方面的能力,地球物理勘探方法在地質災害探測中的應用
地震勘探: 可以查清楚地下岩層的速度和密度物理參數,用來解釋地下岩層的起伏形態,構造的分布狀況,岩性的變化情況
電法勘探: 可以查清地下的電阻率電導率物理參數,常用來經行水、金屬或者其他高阻類的地質體
磁法勘探: 可以查清大地電磁的分布情況,用來查清探測區域的磁力異常,通過磁力異常來定位特殊礦產
重力勘探: 雷同磁法,探測的物理參數為重力
地質雷達: 通過發射電磁波來進行快速的地下電性差異層,常用來進行路基檢測,管網探測等等
地震、電法井間CT: 通過不同的井下布設發射、接受裝置來檢測相應的地球物理參數,進一步通過CT成像方法來對井間的地層進行成像
井地CT: 採用井中激發,或者地面激發,井中或者地面接收地球物理場的變化來進行類似於椎體的成像
vsp、rvsp採用井中激發,或者地面激發,井中或者地面接收地球物理場的變化來進行地下情況的成像
常見院校有: 中國石油大學 中國海洋大學 中國地質大學 中國礦業大學
中南大學 中科院相關院所(較多不列舉) 各大石油學院 吉林大學 成都地質學院(現為科技大學) 等等等等
地震類的勘探成像精度高,可以用來定量分析。其他方法一般具有體積效應,常用來進行定性勘探。
靠 累
⑹ 對重大地質災害的早期識別研究 有什麼技術和方法
各類地質災害來指的是在自然源或者人為的因素條件下形成的,對於人民的生命財產安全造成了很大的損失,同時,各類地質災害還會對我們的生存環境造成嚴重的破壞。最近幾年,由於大自然的破壞,以至各類地質災害屢屢發生,如滑坡、泥石流、崩塌等,到了夏季,暴雨頻發,對於滑坡、泥石流等災害更容易引發,這種災害會導致水土流失人員傷亡、房屋倒塌、人員傷亡,給人民的生命財產安全造成極大損失。因此,對於滑坡、泥石流等地質災害的的深入研究就成為了一項刻不容緩的而且具有重大社會意義的工作,這樣,會在一定程度上減小這類地質災害對於人類的損失。作為一項新的科研成果,物探技術成為了現代針對滑坡、泥石流等地質災害的一項重大發明,作為一項新的現代化的勘探技術,它具備了准確、省時省力、經濟、全面性的特點。因此,它在各類地質災害的勘探與調查中起到了非常重要的作用。本文針對以滑坡為主的地質災害所形成的原因,來分析物探技術,重點介紹高密度電阻率法和瑞雷波法在各類地質災害中的實際應用
⑺ 淺談加強重要建設工程地質勘察、地質災害危險性評估、地震地質調查成果地質資料匯交管理
於順然
(江蘇省國土資源廳,南京210029)
摘要 本文結合江蘇省成果地質資料匯交管理工作的實際,在對「 重要建設項目工程地質勘察、地質災害危險性評估及地震地質調查」類成果地質資料的匯交范圍進行了細化的同時,並對其匯交人、匯交時間、匯交數量及內容、法律責任等方面做了細化,意在引起廣大成果地質資料匯交義務人、地質資料管理者及其同仁們,高度重視該類成果資料的匯交管理,使地質資料在國民經濟建設中,更好地發揮其應有的作用。
關鍵詞 建設項目;成果地質資料;匯交管理
地質成果資料的統一匯交是手段,社會公開利用是目的。不該匯交的而匯交了是浪費,該匯交的而未匯交則是違法。《地質資料管理條例》附件:「地質資料匯交范圍」中對「重要建設項目工程地質勘察、地質災害危險性評估及地震地質調查」形成的成果地質資料的匯交范圍,規定得既籠統又原則,有的甚至只是其條目式的,在具體成果地質資料匯交管理工作的實踐過程中,其可操作性比較差,從而給該類成果資料的匯交管理工作帶來諸多麻煩和問題。
為進一步加強對「重要建設項目工程地質勘察、地質災害危險性評估及地震地質調查」成果地質資料的匯交管理,根據國務院《地質資料管理條例》(以下簡稱《條例》)、國土資源部《地質資料管理條例實施辦法》、《江蘇省地質資料管理辦法》,筆者結合多年對江蘇省成果地質資料匯交管理工作實際,在此提出如下對策建議,供有關領導及同仁們參考。
1 匯交細目
在國務院《條例》目前尚未修訂之前,可以國土資源部或省廳規范性文件的形式,進一步細化「重要建設項目工程地質勘察、地質災害危險性評估及地震地質調查」成果地質資料的匯交細目。「重要建設項目工程地質勘察、地質災害危險性評估及地震地質調查」成果地質資料,在《條例》附件「地質資料匯交范圍」的十大類中占兩大類,江蘇省的具體規定為:
1.1 重要建設項目工程地質勘察成果地質資料匯交范圍:
農水方面:水利、水庫工程(受益面積大於5萬畝的灌溉工程和容量大於1000萬立方米的水庫工程)。
交通方面:長度超過10千米的鐵路;長度超過500米的隧道;長度超過500米的橋梁年吞吐量大於100萬噸的港口、碼頭;二級以上的公路、火車站及機場。
電力方面:核電站、抽水蓄能電站,容量大於10萬千瓦的水電站、火電站。
工業方面:年產量大於20萬噸的鋼鐵廠、水泥廠,用地大於200畝的工業、企業建築。
其他方面:放射性設施、軍事設施、集中供水水源地、水處理廠等重要小型工程勘察資料。
1.2 地質災害危險性評估成果地質資料的匯交范圍
(1)按建設用地地質災害危險性評估分級,被定為「一級」(需報省廳備案)的項目。
(2)地質災害危險性評估程度為復雜(地質災害發育強烈;地形與地貌類型復雜;地質構造復雜、岩性岩相變化大、岩土體工程地質性質不良;工程水文地質條件不良;破壞地質環境的人類工程活動強烈等)的項目地質災害危險性評估資料。
(3)本文上述1.1所屬「重要建設項目工程地質勘察地質資料匯交范圍」項目中。地質災害危險性評估成果資料。
1.3 地震地質調查成果資料匯交范圍
1.3.1 地震地質資料包括自然地震地質調查(測量、觀測)
①地震地質調查、宏觀地震考察、地震烈度考察(活斷層、地震地質、大地構造、地震研究)。②地震地質前兆觀測、地形變測量、地磁測量、地電測量、地應力測量、重力測量、斷層位移測量。③地下水位(地下流體)觀測、地溫觀測等。④建築工程抗震、地震災害防治、地震安全性評估資料。
1.3.2 重要建設項目工程地質勘察、地質災害危險性評估及地震地質調查成果地質資料的匯交人
國務院《條例》規定,項目出資單位(人)是其項目成果地質資料的匯交人。①由國家出資的項目,其工作項目的承擔單位是該成果地質資料的匯交人(國家出資:江蘇省將其界定為中央財政、省級財政、市級財政、縣鄉級財政均為國家出資)。②非國家出資的項目,項目出資人可以以協議、合同等形式,委託承擔項目單位代為匯交該類成果地質資料。③由中外合作開展的項目,其參與合作項目的中方為成果地質資料的匯交人。
1.3.3 匯交時間、數量及內容
本規定所涉及的成果地質資料的匯交時間為:自工作項目驗收結束之日起180日內匯交(江蘇省將其規定為本勘察、評估項目驗收結束的時間,而非整體項目結束時間)。
上述勘察、評估項目成果地質資料復制後,按國務院《條例》及《地質資料管理條例實施辦法》規定,向省地質資料館匯交紙質資料兩份,電子文檔一份(其電子文檔製作及質量要求同地質礦產類)。
1.3.4 法律責任、行政處罰
(1)未按照本辦法規定時間匯交地質資料的,由省國土資源行政部門向其發出催交通知書,責令在60日內匯交成果地質資料,逾期仍不匯交的,按國務院《條例》第二十條規定給予行政處罰。
(2)匯交成果地質資料經驗收不合格,匯交人逾期拒不按要求修改補充匯交的,視為拒匯交地質資料,由省國土資源行政部門依照國務院《條例》按規定給予行政處罰。
1.3.5 幾點認識及體會
(1)江蘇省省土面積100500平方公里,其中平原面積100000平方千米,是礦產資源小省,每年能夠匯交的地質礦產類成果地質資料只有30種左右。近些年來,江蘇省地質資料館每年接收匯交的成果地質資料數量在100種左右。這其中有近三分之二的成果地質資料是重要建設項目工程地質勘察、地質災害危險性評估及地震地質調查類成果地質資料。由此可見,加強和規范該類成果地質資料的匯交與管理工作,在江蘇省地質資料的匯交與管理工作中佔有重要地位和作用。
(2)近年來,通過我們的積極工作,匯交到省地質資料館的「重要建設項目工程地質勘察、地質災害危險性評估」類成果地質資料有:南京長江大橋、二橋、三橋、江陰長江大橋、潤楊長江大橋、蘇通長江大橋、南京地鐵等。蘇通長江大橋、連雲港核電站的工程地質勘察和地質災害危險性評估成果地質資料的匯交工作正在交涉過程之中。
(3)有關江蘇省地震地質調查成果資料的匯交問題,早在計劃經濟時期,江蘇省地震局曾經向江蘇全省地質資料處匯交過一些地震地質調查方面的成果資料,自20世紀90年代起,江蘇省地震地質調查成果資料的匯交工作則處於停滯狀態。近來此項工作仍在協調過程之中。
向國家匯交合格的成果地質資料是廣大地質資料匯交義務人應盡的法律義務。筆者將近些年來江蘇省「重要建設項目工程地質勘察、地質災害危險性評估及地震地質調查」類成果地質資料匯交管理工作中的有關規定、做法、存在的一些主要問題及認識體會羅列於本文,並提出了一些對策建議,意在引起廣大成果地質資料匯交義務人、地質資料匯交管理者及其同仁們,高度重視該類成果資料的匯交,使地質資料在國民經濟建設中,更好地發揮其應有的作用。
⑻ 地質災害監測方法技術現狀與發展趨勢
【摘要】20世紀末期以來,監測理論和技術方法有長足發展,常規技術方法趨於成熟,設備精度、設備性能已具較高水平,並開發了部分高精度(微米級位移識別率)、自計、遙測、自動傳輸的監測設施。未來,將充分綜合運用光學、電學、信息學、計算機和通信等技術(諸如光纖技術—BOTDR、時域反射技術—TDR、激光掃描技術、核磁共振技術、NUMIS、GPS技術、合成孔徑干涉雷達技術—InSAR及互聯網通訊技術等),進一步開發經濟適用、有效可行的地質災害監測新技術,提高精度、准確性和及時性,最大程度地減小地質災害造成的損失。
【關鍵詞】地質災害監測技術方法新技術優化集成
20世紀80年代以來,我國地質災害時空分布特點呈現新的變化。隨著人類工程活動越來越強,人為地質災害日趨嚴重,規模、數量和分布范圍呈增加趨勢;人口密集、經濟發達地區地質災害造成的損失越來越大。崩塌、滑坡和泥石流等突發性地質災害發生頻度和造成的損失不斷加大,地面沉降、海水入侵等緩慢性地質災害的范圍逐漸增加。據相關統計資料顯示,1995~2002年,地質災害共造成9000多人失蹤或死亡,突發性地質災害共造成直接經濟損失524億元,緩慢性地質災害造成直接經濟損失590億元,間接經濟損失2700億元。地質災害已經成為嚴重製約我國經濟發展的重要因素之一。
為了摸清我國地質災害的分布情況,我國系統地開展了地質災害調查工作,先後出台了《地質災害防治管理辦法》和《地質災害防治條例》,明確指出:防治地質災害,實行「以人為本,防治結合,統籌規劃,突出重點,分期實施,逐步到位」的方針。並於2003年4月啟動了全國性地質氣象預報。對已經查明的地質災害體,特別是對生產建設、人民生命財產安全構成嚴重威脅的地質災害,若能運用適當、有效、經濟可行的監測措施,作出科學的監測預報,則可最大程度地減小災害損失。
滑坡監測在不同條件、不同時期其作用不同,總的來說有以下幾個方面:
(1)通過綜合分析多種監測方法的監測數據,確定地質災害穩定狀態及發展趨勢,及時作出預測,防止或減輕災害損失。
(2)研究導致災害體變形破壞的主導因素、作用機理,為防治工程設計提供依據。
(3)在防治工程施工過程中,監測、分析災害體變形發展趨勢及工程施工的擾動,保障施工安全。
(4)施工結束後,進行工程效果監測。
(5)綜合利用長觀監測資料,分析災害體變形破壞機制和規律,檢驗在防治工程設計中所採用的理論模型及岩土體性質指標值的准確性,對已有的監測預報理論及模型進行驗證改進,改善、提高監測預測預報技術方法。
1地質災害監測技術綜述
地質災害監測的主要任務為監測地質災害時空域演變信息(包括形變、地球物理場、化學場)、誘發因素等,最大程度獲取連續的空間變形數據,應用於地質災害的穩定性評價、預測預報和防治工程效果評估。
地質災害監測是集地質災害形成機理、監測儀器、時空技術和預測預報技術為一體的綜合技術。地質災害的形成機理是開展地質災害監測工作的基礎;監測儀器是開展工作的手段;更為重要的是只有充分利用時空技術,才能有效發揮地質監測的作用;預測預報是開展地質災害監測的最終目的。
崩塌、滑坡、泥石流等突發性地質災害,具有爆發周期短、威脅性及破壞性顯著、成因復雜等特點,因此,當前地質災害的監測技術方法的研究和應用多是圍繞突發性地質災害進行的。1.1監測方法
監測方法按監測參數的類型分為四大類:即變形、物理與化學場、地下水和誘發因素監測(見表1)。
表1主要地質災害監測方法一覽表
1.1.1 變形監測
主要包括以測量位移形變信息為主的監測方法,如地表相對位移監測、地表絕對位移監測(大地測量、GPS測量等)、深部位移監測。該類技術目前較為成熟,精度較高,常作為常規監測技術用於地質災害監測。由於獲得的是災害體位移形變的直觀信息,特別是位移形變信息,往往成為預測預報的主要依據之一。
1.1.2物理與化學場監測
監測災害體物理場、化學場等場變化信息的監測技術方法主要有應力監測、地聲監測、放射性元素(氡氣、汞氣)測量、地球化學方法以及地脈動測量等。目前多用於監測滑坡等地質災害體所含放射性元素(鈾、鐳)衰變產物(如氡氣)濃度、化學元素及其物理場的變化。地質災害體的物理、化學場發生變化,往往同災害體的變形破壞聯系密切,相對於位移變形,具有超前性。
1.1.3地下水監測
地下水監測主要是以監測地質災害地下水活動、富含特徵、水質特徵為主的監測方法。如地下水位(或地下水壓力)監測、孔隙水壓力監測和地下水水質監測等。大部分地質災害的形成、發展均與災害體內部或周圍的地下水活動關系密切,同時在災害生成的過程中,地下水的本身特徵也相應發生變化。
1.1.4誘發因素監測
誘發因素類主要包括以監測地質災害誘發因素為主的監測技術方法,如氣象監測、地下水動態監測、地震監測、人類工程活動等。降水、地下水活動是地質災害的主要誘發因素;降雨量的大小、時空分布特徵是評價區域性地質災害(特別是崩、滑、流三大地質災害的判別)的主要判別指標之一;人類工程活動是現代地質災害的主要誘發因素之一,因此地質災害誘發因素監測是地質災害監測技術的重要組成部分。
1.2監測儀器
1.2.1按從監測儀器同災害體的相對空間關系分為接觸類和非接觸類
(1)接觸類:是指必須安裝於災害體現場或進行現場施測的監測儀器系列。如滑坡地表或深部位移監測、物理和化學場監測等。該類儀器所獲得的信息多為災害體細部信息,信息量豐富。
(2)非接觸類:是指於現場安裝簡易標志或直接於災害體外圍施測的監測儀器系列。該類監測方法多以獲得災害體地表的絕對變形信息為主,易採用網式施測;特別是突發性地質災害的臨災前後,具有安全、快捷等特點。如激光微位移監測、測量機器人、遙感雷達監測等。
1.2.2按監測組織方式分為簡易監測、儀表監測、控制網監測、自動遙測
(1)簡易監測:採用簡易的量測工具(皮尺、鋼尺、卡尺)對災害體地表的裂縫等部位進行監測。
(2)儀表監測:採用機測或電測儀表(安裝、埋設感測器)對滑坡進行地表及深部的位移、應力、地聲、水位、水壓、含水量等信息監測。
(3)控制網監測:在滑坡變形破壞區及周邊穩定地帶,布設大地測量或GPS衛星定位測量控制點網,進行滑坡絕對位移三維監測。
(4)自動遙測:利用有線和無線傳輸技術,對儀表監測所得信息進行遠距離遙控自動採集、傳輸,可實現全天候不間斷監測。
2地質災害監測方法技術現狀
地質災害監測技術是集多門技術學科為一體的綜合技術應用,主要發展於20世紀末期。伴隨著電子技術、計算機技術、信息技術和空間技術發展,國內外地質災害調查與監測方法和相關理論得到長足發展,主要表現在:
(1)常規監測方法技術趨於成熟,設備精度、設備性能都具有很高水平。目前地質災害的位移監測方法均可以進行毫米級監測,高精度位移監測方法可以識別0.1mm的位移變形。
(2)監測方法多樣化、三維立體化。由於採用了多種有效方法結合對比校核以及從空中、地面到災害體深部的立體化監測網路,使得綜合判別能力加強,促進了地質災害評價、預測能力的提高。
(3)其他領域的先進技術逐漸向地質災害監測領域進行滲透。隨著高新技術的發展和應用的深入,衛星遙感、航空遙感等空間技術的精度逐漸提高,一些高精度物探(如電法、核磁共振等技術)的發展,使得地質災害的勘查技術與監測技術趨於融合,通過技術上的處理、提升,該類技術逐漸適用於區域性的地質災害和單體災害的監測工作。
「八五」以來,我國在地質災害監測技術研究方面取得了豐碩的成果,並積累了豐富的經驗,使我國的地質災害監測預警水平得到很大程度的提高;但是還存在一定的局限性,主要表現在:
(1)地質災害監測技術、儀器設施多種多樣,應用重復性高,受適用程度、精度、設施集成化程度、自動化程度和造價等因素的制約,常造成設備資源浪費,效果不明顯。
(2)所取得的研究成果多側重於某一工程或某一應用角度,在地質災害成災機理、誘發因素研究的基礎上,對各種監測技術方法優化集成的研究程度較低。
(3)監測儀器設施的研究開發、數據分析理論同相關地質災害目標參數定性、定量關系的研究程度不足,造成監測數據的解釋、分析出現較大的誤差。
因此,要提高地質災害預警技術水平,必須在地質災害研究同開發監測技術方法相結合的基礎上,進行地質災害監測優化集成方案的研究。
3地質災害監測技術方法發展趨勢
3.1高精度、自動化、實時化的發展趨勢
光學、電學、信息學及計算機技術和通信技術的發展,給地質災害監測儀器的研究開發帶來勃勃生機;能夠監測的信息種類和監測手段將越來越豐富,同時某些監測方法的監測精度、採集信息的直觀性和操作簡便性有所提高;充分利用現代通訊技術提高遠距離監測數據信息傳輸的速度、准確性、安全性和自動化程度;同時提高科技含量,降低成本,為地質災害的經濟型監測打下基礎。
監測預測預報信息的公眾化和政府化。隨著互聯網技術的發展普及,以及國家政府的地質災害管理職能的加強,災害信息將通過互聯網進行實時發布,公眾可通過互聯網了解地質災害信息,學習地質災害的防災減災知識;各級政府職能部門可通過所發布信息,了解災情的發展,及時做出決策。
3.2新技術方法的開發與應用
3.2.1調查與監測技術方法的融合
隨著計算機的高速發展,地球物理勘探方法的數據採集、信號處理和資料處理能力大幅度提高,可以實現高解析度、高采樣技術的應用;地球物理技術將向二維、三維採集系統發展;通過加大測試頻次,實現時間序列的地質災害監測。
3.2.2 智能感測器的發展
集多種功能於一體、低造價的地質災害監測智能感測技術的研究與開發,將逐漸改變傳統的點線式空間布設模式;由於可以採用網式布設模式,且每個單元均可以採集多種信息,最終可以實現近似連續的三維地質災害信息採集。
3.3新技術新方法
3.3.1光纖技術(BOTDR)
光導纖維監測技術又稱布里淵散射光時域光纖監測技術(BOTDR),是國際上20世紀70年代後期才迅速發展起來的一種現代化監測技術,在航空、航天領域中已顯示了其有效性。在土木、交通、地質工程及地質災害防治等領域的應用才剛剛開始,並受到各發達國家研究機構的普遍重視,發展前景十分廣闊。
通過合理的光纖敷設,可以監測整個災害體(特別是滑坡)的應變信息。
3.3.2時間域反射技術(TDR)
時間域反射測試技術(Time Domain Reflectometry)是一種電子測量技術。許多年來,一直被用於各種物體形態特徵的測量和空間定位。早在20世紀30年代,美國的研究人員開始運用時間域反射測試技術檢測通訊電纜的通斷情況。在80年代初期,國外的研究人員將時間域反射測試技術用於監測地下煤層和岩層的變形位移等。90年代中期,美國的研究人員將時間域反射測試技術開始用於滑坡等地質災害變形監測的研究,針對岩石和土體滑坡曾經做過許多的試驗研究,國內研究人員已經開始該方法的研究工作,並已經在三峽庫區投入試驗應用階段,同時開展了與之相關的定量數據分析理論研究。
所埋設電纜即是感測器,又可傳輸測試信號;該方法相對於深部位移鑽孔傾斜儀監測具有安裝簡單、使用安全和經濟實用等特點。
3.3.3激光掃描技術
該技術在歐美等發達國家應用較早,我國近期開始逐漸引進。主要是用於建築工程變形監測以及實景再現,隨著掃描距離的加大,逐漸向地質災害調查和監測方向發展。
該技術通過激光束掃描目標體表面,獲得含有三維空間坐標信息的點雲數據,精度較高。應用於地質災害監測,可以進行災害體測圖工作,其點雲數據可以作為地質災害建模、地質災害監測的基礎數據。
3.3.4核磁共振技術(NUMIS)
核磁共振技術是國際上較為先進的一種用來直接找水的地球物理新方法。它應用核磁感應系統,通過從小到大地改變激發電流脈沖的幅值和持續時間,探測由淺到深的含水層的賦存狀態。我國於近期開始引進和研究,目前已經在三峽庫區的部分滑坡體進行了應用試驗,效果較好。
應用於地質災害監測,可以確定地下是否存在地下水、含水層位置以及每一含水層的含水量和平均孔隙度,進而可以獲知如滑坡面的位置、深度、分布范圍等信息,從而對滑坡體進行穩定性評價,並對滑坡體的治理提出科學依據。
3.3.5合成孔徑干涉雷達技術(InSAR)
運用合成孔徑雷達干涉及其差分技術(InSAR及D-InSAR)進行地面微位移監測,是20世紀90年代逐漸發展起來的新方法。該技術主要用於地形測量(建立數字化高程)、地面形變監測(如地震形變、地面沉降、活動構造、滑坡和冰川運動監測)及火山活動等方面。
同傳統地質災害監測方法相比,具有如下特點:
(1)覆蓋范圍大;
(2)不需要建立監測網;
(3)空間解析度高,可以獲得某一地區連續的地表形變信息;
(4)可以監測或識別出潛在或未知的地面形變信息;
(5)全天候,不受雲層及晝夜影響。
但由於系統本身因素以及地面植被、濕度及大氣條件變化的影響,精度及其適用性還不能滿足高精度地質災害監測。
為了克服該技術在地面形變監測方面的不足,並提高其精度,國內外技術人員先後引入了永久散射點(PS)的技術和GPS定位技術,使InSAR技術在城市及岩石出露較好地區地面形變監測精度大大提高,在一定的條件下精度可達到毫米級。永久散射(PS)技術通過選取一定時期內表現出穩定干涉行為的孤立點,克服了許多妨礙傳統雷達干涉技術的解析度、空間及時間上基線限制等問題。
隨著衛星雷達系統資源的改進和發展,以及相應數據處理軟體的提高,該技術在地質災害監測領域的應用將趨於成熟。
3.4地質災害監測技術的優化集成
3.4.1問題的提出
(1)監測方法的適應性。對於各種監測方法所使用的監測儀器設施,均有各自的應用方向和使用技術要求;針對不同地質災害災種、類型,其使用技術要求(包括測點布設模式、安裝使用技術要求等)不同。
(2)地質災害不同的發展階段。對於崩塌、滑坡等突發性地質災害,不同發展階段所適用的監測方法和儀器設施各異,監測數據採集周期頻度不同。
(3)監測參數與監測部位。實踐證明,一方面,不同的監測參數(地表位移、深部位移、應力、地下水動態、地聲等)在不同類型的災害體監測中具有不同程度的表現優勢;另一方面,同一災害體不同部位的監測參數隨時間變化趨勢特點並不相同,即存在反映災害體關鍵部位特徵的監測點,又存在僅反映局部單元(不具有明顯的代表性,甚至是孤立的)特徵的監測點。因此,監測要素(監測參數、監測部位)的優化選擇,是整個監測設計工作的基礎。
(4)自動化程度。決定於設備的集成度、控制模式、數據標准化程度和信息發布方式。
(5)經濟效益。決定於地質災害的規模、危害程度、監測技術組合、設備選型等因素。
3.4.2設計原則
地質災害監測技術優化集成方案遵循以下原則:
(1)監測技術優化原則:針對某一類型地質災害,確定優勢監測要素,進行監測內容、監測方法優化組合,使監測工作高效、實用。
(2)經濟最優原則:首先,不過於追求高、精、尖的監測技術,而應選擇發展最為成熟、應用程度較高的監測技術;其次,對於危害程度較大的大型地質災害體,可選擇專業化程度較高的監測技術方法,由專業人員進行操作、維護,對於危害程度低,規模小的災害體,可選擇操作簡單、結果直觀的宏觀監測技術,由群測群防級人員進行操作。
3.4.3最終目標
根據不同種類地質災害和不同類型地質災害的物質組成、動力成因類型、變形破壞特徵、外形特徵、發育階段等因素,研究適用於不同類型地質災害的監測要素(監測參數、監測點位的集合)、監測方法、監測點網的時空布置模式、監測技術要求,建立典型地質災害監測的優化集成方案。
⑼ 崩塌勘查典型實例示範
1.5.1長江三峽鏈子崖音頻大地電場法、甚低頻電磁法裂縫、岩溶、煤洞勘測
鏈子崖位於長江三峽兵書寶劍峽出口處右岸,瀕臨江邊的陡崖主體由二疊系棲霞組灰岩構成,底部為煤系軟弱層。在長約700m,寬30~180m范圍內發育有58條裂縫,將岩體切割成3個危岩區,即南部的I區To至T6縫區和北部的Ⅲ區T8至T12縫區以及中部的Ⅱ區T7縫區。其中T8至T12縫區危岩體緊臨長江,南、西分別被T8、T9、T11縫和T12縫切割,北、東兩側臨空,底部煤層基本被采空,是防災治理、監測預報的重點險段。
到20世紀80年代中期,經過長期的大量調查研究工作,鏈子崖可見裂縫的分布情況已基本查清;但是,在表土覆蓋地段的裂縫分布、延伸、連通交切情況,隱伏構造、岩溶、煤洞的分布等尚不清楚。針對上述問題,地質礦產部水文地質工程地質技術方法研究所於1988年採用了音頻大地電場法、甚低頻電磁法勘測裂縫、岩溶、煤洞的分布情況。
1.5.1.1 隱伏裂縫勘測
基於裂縫發育的不規則性和地形條件,勘測中採用了異常追蹤法:即從已知裂縫的隱沒端開始,根據裂縫和異常發育趨勢布設勘探剖面,同時輔以現場地質調查,進行異常的定點、連接,循序漸進,直至查明(圖1-1)。裂縫上方的音頻大地電場和甚低頻電阻率異常曲線一般形態尖銳,幅值較大(圖1-2)。
裂縫勘測結果表明:鏈子崖南部Ⅲ區和北部I區裂縫已相互連通。特別是確定了Ⅲ區分布的 T8-1、T8-1-2、T9、T11裂縫均與T12裂縫連通以及T8-0縫向SE方向延伸至陡壁邊緣,對危岩體穩定性評價至關重要。勘探結果在隨後的工程探槽(圖1-3)和聲波跨孔測試中得到驗證。
1.5.1.2隱伏煤洞勘測
圖1-1追蹤裂縫的測線布置及異常分布
鏈子崖的變形與底部馬鞍山組(P1mn)煤層采空有直接關系。根據調查訪問資料,鏈子崖底部有採煤巷道20餘條,基本沿地層走向分布。為了解其存在狀況,用音頻大地電場法和甚低頻電磁法在鏈子崖頂部展開了面積性勘測。
煤洞的電場異常不同於裂縫,一是幅值較小、寬度較大、規律性較強(圖1-4a)。
勘測共確定煤洞14條,煤洞走向與岩層走向基本一致(SW—NE),長度300~400m,間隔30~40m,勘測結果和實際情況相符。
1.5.1.3隱伏岩溶勘測
平行於鏈子崖陡崖,勘測中追蹤發現一條幅值高、寬度大的異常(圖1-4b)帶近南北向發育,其東側裂縫發育,西側則明顯減少;該異常帶與北部的黃泥巴壁相接,根據異常形態、結合地質特徵分析,推測為一岩溶發育帶,後期的勘探工程證實了這一推測(連克等,1991)。
圖1-2隱伏裂縫實測剖面(T9縫前端)
圖1-3TC3工程探槽展示圖
1.5.2鏈子崖隱伏裂縫的聲波檢測
鏈子崖危岩體存在12組50餘條裂縫,出露最寬約2m,深不可測。其中T8及T9裂縫,北端隱伏於覆蓋層下,是否延伸與T12縫貫通,成為查明岩體結構與方量和確定治理工程設計的關鍵,為此,在上述裂縫延伸的關鍵部位,布兩鑽孔,孔距21m,深150餘m。由地質礦產部水文地質工程地質技術方法研究所於1989年承擔跨孔聲波測試,查明裂縫的延伸及傾向。
現場地質剖面概況及跨孔聲波測試示意圖如圖1-5a。採用等高同步測試法、扇面測試法,測取的波形記錄分別如圖1-5b及圖1-5c。這些記錄的推論是:接收到的是繞射波,其地質模型應如圖1-5d,即裂縫張開無充填。顯然,只有存在地表覆蓋層的繞射波,才會出現發射與接收點靠近覆蓋層聲傳播時間短,遠離覆蓋層則聲傳播時間加長。為證實現場測試推斷是正確的,在室內按推理的地層模型,進行模型超聲測試,取得和現場一致的測試結果。
圖1-4Ex、ρ。曲線圖
另外,在一個孔內逐點發射,並接收裂縫的反射波,根據反射波的聲波走時,推斷出裂縫的傾向,與地質工程師從地質構造的推論相一致。至此對裂縫的性狀給出明確的結論,為鏈子崖危岩體的治理,提供了依據,受到國家科委表彰(展建設等,1991)。
1.5.3危岩錨固鑽孔內裂縫及裂縫密集帶聲波檢測
長江三峽鏈子崖50000方危岩體防治工程,採用錨索加固處理,錨固孔深30~40m不等,最深達64.2m。危岩體主要以棲霞灰岩為主,裂隙發育且為張性,局部成破碎軟弱帶。錨固施工需掌握上述裂縫、軟弱結構面在錨固孔中的位置,分布及幾何尺寸。地質礦產部水文地質工程地質技術方法研究所承擔此項特種檢測任務,研製一發一收干耦合換能器,在不能存留井液的水平干孔中,完成了共2670m的測試,指導了施工。圖1-6其中三個鑽孔的測試結果,其中視聲速低於1000m/s(圖中粗實線部分)的低速孔段均為裂隙及裂隙密集帶(展建設、曹修定實測,1996)。
1.5.4岩崩堆積體灌漿補強效果聲波測試
1998年地質礦產部水文地質工程地質技術方法研究所在三峽庫區遷建城鎮新址岩崩堆積體工程改造現場,完成了灌漿補強前後岩體物理力學強度變化試驗工作。採用「一發雙收」單孔及跨孔聲波檢測對半徑為1.7m圓周等分的六個鑽孔中等邊三角形分布的三個鑽孔作為實施灌漿孔,另三個按等邊三角形分布的鑽孔及圓心的鑽孔作為聲波檢測孔。採用灌漿前、灌漿後7d、灌漿後28d進行聲波單孔測試及跨孔聲波透視。
圖1-5各種方法測試示意圖及推測的地層模型
圖1-6危岩錨固孔內裂隙及軟弱破碎帶聲波測試聲速-孔深曲線粗實線為裂隙及破碎帶
單孔測試採用敲擊作震源產生縱波及橫波,以三分量檢測器貼壁接收;跨孔測試用小葯量爆炸震源的以三分量檢測器貼壁接收。
岩崩堆積灌漿補強分別在四川奉節及巫山兩地各做兩組試驗,現僅以奉節組試驗為例加以說明。圖1-7為灌漿前後單孔一發雙收的時差-孔深對比曲線;圖1-8為灌漿前後跨孔的聲速-孔深對比曲線。由跨孔測試結果可見灌漿後聲速有明顯提高,最高可達60%以上;而單孔測試最高14%、最小僅2%。單孔測試聲速變化小的原因是此法能了解沿孔壁一個波長范圍的聲速,單孔聲速的提高,說明灌漿范圍已達聲波觀測孔的孔壁;而跨孔測試是直接了解兩孔連線間的岩體灌漿情況。
圖1-7灌漿前後單孔一發雙收的時差-孔深對深對比曲線
圖1-8灌漿前後跨孔的聲速-孔深對比曲線
由於測試縱波聲速的同時,還測試了橫波聲速,因此可計算出岩崩堆積體灌漿前後的動彈性力學性能的變化,見表1-4(李洪濤等實測,1998)。
1.5.5長江三峽鏈子崖煤層采空區老空洞探地雷達探測
長江三峽鏈子崖底部煤層采空區的分布及其後期充填情況是評價鏈子崖危岩體穩定性的重要資料,同時也是確定治理工程混凝土承重阻滑鍵布置的重要依據。為此,在充分的地質調查分析基礎上,委託煤炭科學研究總院採用地質雷達技術,利用PD2、PD6和PD1三個勘探平硐對煤層采空區的空洞或充填疏鬆地帶進行了探測,取得了較好的效果。
表1-4奉節動彈性力學參數
地質雷達資料的解釋是靠圖形識別來進行的。具體解釋過程是在資料處理後進行的對比,即對比波在相位、周期(頻率)、同相軸和波形等運動學方面的特點,以及測點間在二維(橫向與縱向)方向上組成的圖形特徵。同時,還應注意到相位的強弱(動力學特點)。圖1-9為PD2沿線的一段探地雷達圖像,圖中44~61m之間顯示為灰岩分布區,在76~85測點之間出現周期加大,相位改變,呈現明顯弧形同相軸,反映的是煤層采空區。根據采空區的這種特徵所得PD2平硐的探測成果列於圖1-10與表1-5中(劉傳正,2000)。
圖1-9PD2Z線雷達圖像(100MHz)
1.5.6金麗溫高速公路崩塌體井內電視探測
由於浙江金麗溫高速公路k81段高邊坡地質條件復雜,岩層破碎,構造擠壓,節理裂隙及斷裂構造十分發育,處於崩塌體范圍內。根據甲方要求對錨索孔B6-5、B6-9、B4-8、B6-16、B6-19、B6-23進行測試,以上各孔孔徑為φ130mm,錨索鑽孔俯角15°。主要查找鑽孔中裂縫(圖1-11)及破碎情況(封紹武實測,2002)。
圖1-10PD2平硐雷達測線布置與探測成果
1—煤層采空區;2—充填但未壓實的采空區
表1-5PD2平硐探地雷達勘查異常解釋綜合表
圖1-11浙江金麗溫高速路k81段高邊坡(水平鑽孔—干孔)裂縫圖片
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