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工程地质分析

发布时间: 2021-01-20 05:29:17

工程地质案例分析

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Ⅱ 工程地质分析的基本方法有哪些

1.定性研究:通过实验、详细的实地研究,对地质过程的形成机制进行分析,得出定性评价
2.定量评价:定性分析基础上,通过定量计算,进行定性与定量评价相结合的地质过程机制分析——定量评价。

Ⅲ 分析影响岩石工程地质性质的因素

分析影响岩石来工程源地质性质的因素?
A,矿物成分.由于岩石是多晶体的组合物,矿物晶体内部质点的间距小,吸引力远较晶粒间的吸引力强.碎屑沉积岩胶结物的成分对强度的影响是最明显的.
B,结构的影响.一般情况下,由于晶粒间质点的平均距离要比晶体内部质点的平均距离大得多,彼此吸引的牢固程度低,因此颗粒间的联接决定岩石的抵抗作用力.
C,水的影响.在岩体中对力学性质产生重要影响的主要是重力水和结合水,主要通过多...

Ⅳ 工程地质条件和水文地质条件怎么分析

工程地质条件分抄析:

工程袭地质条件是指与工程建设有关的地质条件总和,它包括土和岩石的工程性质、地质构造、地貌、水文地质、地质作用、自然地质现象和天然建筑材料等几个方面。

主要通过以下几点对不同地区进行具体分析:

1、对工程场地稳定性与适宜性分析、评价。

2、对工程场地环境工程地质条件评价。在评价场地自然条件的同时,还应预测工程与场地的相互影响及可能引发的工程地质问题。

3、为设计提供地质参数。

4、根据场地地质条件,为设计提供工程措施意见。

水文地质条件分析:

水文地质指自然界中地下水的各种变化和运动的现象。水文地质学是研究地下水的科学。它主要是研究地下水的分布和形成规律,地下水的物理性质和化学成分,地下水资源及其合理利用,地下水对工程建设和矿山开采的不利影响及其防治等。

因此根据分析地点具体特征根据以上要素进行分析。

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Ⅵ 地质历史分析法

地质历史分析法是根据勘查和其他方法所获得的资料,运用工程地质学等多学科知识对潜在崩塌体进行稳定性分析的一种方法。它包括变形史分析法、工程地质类比法、岩体稳定的结构分析法(含图解分析法),以及其他一些分析方法。在分析中应体现相互有机联系原则、整体性原则、有序性原则和动态原则。

(一)岩体稳定的结构分析法

岩体稳定的结构分析法主要基于岩体结构及其特性,依据岩体中结构体之间相互依存、相互制约的关系,抓住主要结构面并根据结构面之间、结构面与临空面之间的组合关系,确定可能失稳的结构体的形态、规模与空间分布,同时判定不稳定块体可能移动的方向和破坏方式。

结构分析法主要采用图解分析法。图解分析法主要有边坡稳定摩擦圆法、玫瑰图法、赤平极射投影法、节理统计极点图与等密度图、平面投影法和实体比例投影法等。

(二)工程地质类比分析法

依据相似性原则将已经发生过的崩滑的地质体特征、形成条件、驱动力、崩塌类型和形成机理等先验实例与被勘查对象进行类比,分析其稳定性,其实质是把集成经验(理论)应用到条件相似的工程中去。

类比的相似性原则,包含下列方面:

(1)崩滑体岩体性质、主控结构面、岩土体结构、斜坡结构和崩滑体介质结构条件等的相似性。

(2)崩滑体赋存条件的相似性。

(3)动力因素的相似性。

(4)发育阶段的相似性等。

集成经验具有地域性和实践性,并与实践者的认知水平有关。为提高其水平,可建立崩塌地质灾害稳定性分析的专家系统,以供危险性评估使用。

(三)变形史分析法

变形史分析法主要依据崩塌发育规律中的发生周期性和阶段性特征,追溯潜在崩塌体的变形发育史,判定其现今所处阶段,进而分析其稳定性。分析内容包括:

(1)崩滑体发育的区域性规律,包括周期性、阶段性、时段性、动力因素及诱发因素的统一性。

(2)根据被勘查崩滑体的变形形迹和变形速率(监测资料),分析崩滑体现今所处的发育阶段。

(3)调查了解其变形历史,包括访问和搜集地方志和有关的资料。

(四)地质综合分析

在上述各项分析的基础上,对被勘查的崩滑体的形体特征、地质构成、成灾条件、成灾动力、成灾因素、成灾机理、变形破坏形式和特征、失稳条件和机制等进行全面系统地整理、归纳,进而评价崩塌体现阶段的稳定性,并预测其发展趋势、评价其失稳的必要条件、相关因素、失稳的可能性和失稳的规模、方式、方向,预测失稳的时间。

Ⅶ 试从工程地质条件角度分析下图三个洞室位置的好坏。

如图所示,对三个洞室位置好坏的评价主要是从地质构造方面进行回分析,地层、岩答性等条件可以适当补充。
1号位于背斜褶皱构造核部,由于褶皱核部是岩层受构造应力最为强烈、最为集中的部位,因此容易遇到工程地质问题,主要是由于岩层破碎产生的岩体稳定问题和核部地下水的问题。、图中为背斜核部,岩层呈上拱形,虽岩层破碎,然犹如石砌的拱形绪构,能将上覆岩层的荷重传递至两侧岩体中去,所以有利于洞顶的稳定。洞顶虽张裂隙发育,然岩块呈上宽下窄形,不易掉块。
2号洞室位于断裂的影响断层破碎带,稳定性极差附近。地下掘进会产生塌方甚至冒顶(洞顶大规模突然坍塌破坏)。一般情况下,应避免洞室轴线沿断层带布置。如洞室轴线垂直或近于垂直断裂带,则所需穿越的不稳定地段较短,但也可以产生塌方或大量地下水涌入。
3号洞室在倾斜岩层中,一般说来是不利的。当洞身通过软硬相间倾斜岩层时,顺倾向一侧的围岩易于变形或滑动,造成很大的偏压; 逆倾向一侧围岩侧压力小,有利于稳定。因此,在倾斜岩层中最好将洞室选在均一完整坚硬的岩石中。此外,岩层的倾角对围岩的稳定性也有影响。
选址时应结合其他因素综合考虑。

Ⅷ 水文地质工程地质条件勘探与分析

由于注浆截流防治矿井水害技术有其特定的应用条件,所以在确定是否采用注浆技术之前必须进行矿井水文地质条件和施工工程地质条件的勘探与分析。勘探与分析研究的主要内容包括水害形成的地质构造因素和人为工程活动因素、水害形成的层位、含水层岩性、突水水源、矿井充水补给通道的性质及其分布范围、最大突水量、稳定突水量、过水通道内或突水口处的地下水流速、静水压力等。只有弄清这些问题,才能制定切实可行的注浆堵水技术与工程方案。

(1)查明矿井所在地区造成矿床充水的充水水源及其赋存条件、控制矿井水害的主要因素及其变化规律,用以进行综合防治水技术路线的分析比较,以决策总体治水方案。

(2)查明矿井局部地区水文地质结构与矿井充水条件,用以决策防治水工程的具体布设和工程的经济可行性分析,避免工程宏观规划布设不当,影响防治水效果或造成工程浪费。该阶段应重点查明矿区和采区主要构造单元的特征,陷落柱和断层显现规律及其断距、产状要素,小构造特征等;查明施工地段岩层的岩石成分,岩石可钻性等级,岩石的裂隙性特征、孔隙度或者裂隙张开性与切穿性;查明含水层特征、厚度和赋存深度,地下水的静水压力水头,含水层的渗透系数等。查明地下水的矿化类型和程度,硬度、酸度指标,对水泥和金属侵蚀的类型和程度,地下水化学成分随深度的变化规律等化学特性。

(3)查明工程施工条件,包括查明施工地段的工程地质条件、运输施工条件、材料供应条件、采掘工程条件等,确定防治水工程要求达到的精度,以便进行施工程序与施工工艺方法的设计。查明矿区和采区的地理位置和行政位置、地表地形、区域水文网、当地的气候条件;查明区域的经济状况,运输、电站、供水和供热源,以及当地现有的适于制备止水浆液的建筑材料。

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Ⅹ 在工程地质调查中的应用

一、在水利工程中的应用

水利工程有堤坝、堤岸、渠道、输水洞等。地球物理方法在水利工程中的应用,一方面用于工程场地的选址勘查,查明被选区域的岩溶发育情况、覆盖层厚度、风化层厚度以及地质构造等情况,对拟建工程场址的稳定性和建筑适宜性作出评价;另一方面用于水利工程的质量隐患检测,查明坝体是否存在有裂缝、空洞、动物巢穴、管涌等工程质量隐患,为水利工程的消险加固提供依据。目前,常用于水利工程隐患检测的物探方法有地质雷达、自然电位法、高密度电阻率法、人工地震勘探以及声波测试等方法。

1.探测堤坝蚁巢与洞穴

土体堤坝中因碾压不实、库水浸透或动物危害等因素,在坝体中常出现土洞、动物巢穴等危害坝体安全的隐患。在我国南方各省(区)水利工程中白蚁巢穴是一种常见的隐患,白蚁主巢直径一般在40~60 cm,大者可达数米,主巢周围分布着几十个甚至数百个卫星菌圃,其间由四通八达的蚁道沟通,且有的贯穿堤坝的内处坡。因此,深藏于堤坝中的白蚁危害造成的堤坝险情和溃堤率远高于其他原因,找出堤坝白蚁巢是消除堤坝白蚁隐患的关键。地质雷达和高密度电法是对坝体中的土洞、动物巢穴探测的有效方法。图5-1-1是埋深约3m的白蚁主巢的地质雷达图像,白蚁巢在图像上的反射波形态特征为多重强弱交错的凸形条纹区,与周围土壤有明显的分界。

图5-1-1 某堤坝白蚁巢穴的地质雷达图像

2.水坝渗漏的地球物理探测

渗漏是水坝常见的隐患,是造成水坝发生事故的主要原因。水坝渗漏可分为坝基渗漏和坝体及附属结构渗漏,坝基渗漏较为常见。造成水坝渗漏的原因与水坝基础处理的好坏、坝体施工质量、坝基下方地质构造等因素有关。

自然电位法探测水坝渗漏点和渗漏通道是一程常用的方法。由于库水具有天然吸附带电离子的能力,当水库发生渗漏时,带电离子也一起运动,形成电流场,在渗漏位置上自然电位出现负异常,其负异常的大小与渗漏水量有关。图5-1-2是利用自然电场法确定地下水和地表水补给关系的实例。当地下水补给地表水时,在地面上观测到自然电位正异常。图5-1-2(a)为灰岩和花岗岩接触带上的上升泉的自电正异常;图5-1-2(b)为水库渗漏地点上出现的自然电位负异常。

图5-1-2 用自然电位法确定地下水与地表水的补给关系

地质雷达方法用于探测水坝渗漏点和渗漏通道也具有较好的效果。渗漏部位土体的含水量变大,与未发生渗漏的土体形成明显的介电常数上的差异,为采用地质雷达方法探测水坝渗漏位置提供了地球物理条件。黑龙江省某水坝为均质土坝,1998年遭受百年不遇的洪水后,在水坝后坡出现多处面积不等的漏水点。为了查明漏水点在坝体内的分布情况,采用地质雷达在坝顶、坝前坡和后坡进行了探测。图5-1-3为坝顶测线K0+240—K0+400的地质雷达剖面。图中强振幅异常推断为坝体内受到水浸较重的部位,异常埋深为10~12 m。钻探结果表明地质雷达推断的异常区域是发生渗漏的严重区段。

图5-1-3 黑龙江省某水坝地质雷达探测剖

3.坝基帷幕灌浆效果检测

对病险水库的维护处理一般采用帷幕灌浆等方法,灌浆效果的好坏需要采用物探方法检查。某电站大坝岩基帷幕灌浆前后进行超声波探测,图5-1-4是质量检查孔在灌浆前、后的超声波检测曲线,图中可见,在检查孔中上部,灌浆前和灌浆后的波速值差异非常明显,灌浆前岩体的裂隙率高,波速较低;灌浆后岩体裂隙被水泥浆填充,且粘结牢固,波速明显升高。在检查孔的下部,灌浆前和灌浆后波速差异微小,波速较高,这说明岩体本身比较完整,渗透性小。

图5-1-4 质量检查孔灌浆前后声波检测结果

地质雷达对水坝帷幕灌浆质量检测也有较好的探测效果,根据地质雷达图像上灌浆物的影像可计算出有效灌浆深度和水泥浆扩散半径。根据坝体土体和基岩处的强反射弧形影像,可判别已被灌浆物充填的溶洞的大小、形态和深度以及未被灌浆物充填的溶洞、土洞等隐患。

4.古河道的地球物理勘查

古河道常引起大量渗漏,在水库建坝时需对坝基下古河道的地质情况进行详细勘查,了解古河道的分布范围,埋深以及砂砾石厚度等。探测古河道常用的物探方法是电测深法、自然电位法、地震勘探和地质雷达等方法。

图5-1-5 用对称四极剖面法追索古河道的ρs剖面平面图

图5-1-6 横穿古河道的对称四极剖面ρs曲线

图5-1-5和图5-1-6为对称四极剖面法探测和追索古河道的实例。由图5-1-5中各对称四极剖面特征可以看出,在低阻背景上有一高阻异常带。该高阻异常带推断为古河道的反映,该河道由一条主流和一条支流组成。此外,利用ρs曲线特征可大致确定出古河道的形态、中心位置和宽度。若ρs曲线具有对称性,ρs曲线极大值对应于古河床最深的中心位置。若ρs曲线不对称,可根据曲线两翼陡缓推断古河道两岸坡度的大小(图5-1-6),其视宽度可由ρs曲线的拐点位置大致确定。通过等ρs断面图上的等值线形状可反映出古河道的断面形态。由图5-1-7可见,在371号点附近ρs等值线呈高阻闭合圈。结合当地的水文地质条件,推断该异常为一浅层古河道引起。经ZK8、ZK10、ZK11孔验证,证实了古河道的存在,ZK11打到了富含地下水的砂砾石层。

图5-1-7 云南某地寻找浅层砂砾石富水地段(古河道)成果图

图5-1-8为地震横波法探测古河道的实例剖面图。根据钻探资料推测该区域一带有一条古河道,河道埋深为20~30 m,为了查明古河道的位置,采用横波地震勘探。图中可见,40 ms左右的同相轴为第四系地层内部的反射,同相轴连续性好、起伏小;140~220 ms为古河道及两岸附近地层的反射,同相轴连续性好、起伏较大,其形态特征反映了古河道的形态,河道埋深为28 m左右,视宽度约为130 m。

图5-1-8 横波t0时间剖面

二、在交通建设和维护中的应用

1.公路质量检测

公路质量检测的原始方法是采用钻探取心法,该方法不仅效率低、代表性差,而且对公路有破坏。为了快速、准确和科学地评价公路质量,必须采用无损检测方法。目前,常用于公路检测的物探方法有地质雷达、瞬态面波法、高密度电阻率法和人工地震等方法。在这些物探方法中,由于地质雷达方法具有快速、连续、无损检测的特点。因此,在公路质量检测中得到更加广泛的应用。

图5-1-9 电磁波在公路剖面中的传播

高速公路是由土基础、二灰土、二灰碎石、面层等构成,由于空气、沥青面层、二灰碎石、土壤等介质的介电常数不同,电磁波将在其介质发生变化的界面产生反射波。图5-1-9为电磁波在公路剖面中各界面的传播、反射途经示意图。图5-1-10为电磁波在公路剖面中各界面的扫描示意图。

图5-1-10 电磁波在公路剖面中各界面的扫描

长春至四平高速公路采用沥青路面,路面下为碎石垫层。路面分三次铺设完成,设计路面厚度为25 cm。在工程竣工前采用地质雷达进行了路面厚度检测。

工作中使用的地质雷达为SIR-2型,工作天线频率为900 MHz。图5-1-11为长春至四平高速公路上某段路面的地质雷达检测剖面图,图中5.8 ns附近的强反射为沥青面层与碎石垫层界面的反射,根据反射界面的双程走时和电磁波在沥青路面中的传播速度计算出路面厚度。沥青路面的电磁波速度采用实验标定并进行统计后得到。检测结果表明,由于二灰石垫层凸凹不平,导致沥青路面厚度有较大变化,最薄为26 cm,最厚为43 cm。达到了设计的要求。路面厚度评价按国家公路路面结构层厚度评价标准进行。在经数据处理后的地质雷达剖面中读取电磁波在面层中的反射波双程走时,计算出面层厚度并作出厚度评价结果。

地质雷达方法在公路质量检测中除可进行路面厚度检测外,还可进行路基隐患(脱空、裂缝等)的检测以及桥涵的质量检测。有些学者开展了地质雷达对公路压实度、强度及含水量的检测研究,也取得了较好的检测效果。

图5-1-11 长春至四平高速公路某段路面的地质雷达检测剖面

2.铁路路基病害勘查

铁路路基病害一般指铁路路基平台顶部结构不坚实而且渗水,以及原填充物的不均匀性,经长期雨水冲刷和渗透,行车振动等所形成的一定规模的充坑,洞穴或渣石填充物。路基病害比较隐蔽,一旦受到外界因素影响造成塌陷,将直接威胁行车安全,因此,铁路病害的勘查十分重要。

路基勘查中,由于受到电磁干扰、铁轨干扰及行车震动干扰的影响,限制了一些地球物理方法的应用。因此,目前常用于对铁路病害检测的物探方法是微重力测量。

由于路基的病害地段和完整地段有一定的密度差异,为微重力测量提供了前提。图5-1-12是法国波尔多至塞特铁路线上路堤下喀斯特溶洞的微重力异常等值线图,测量位置位于铁路线巴尔萨克处,勘查对象是5 m高的路堤和路基部。图中可见,在该带中部有一处密度较大的地段(异常达3×10-1g.u.),这是一处过去曾进行过灌浆处理的地段。在过去处理时,由于突然塌陷,未能进行专门研究。在地段两端出现-2×10-1~-6×10-1g.u.两处异常,位于边坡基部并向路基底下延伸。经对异常的解释和钻探验证,证实在路基下3~6 m深处的灰岩中存在喀斯特溶洞。

图5-1-12 波尔多至塞特铁路线上路堤下喀斯特溶洞的测定和处理

铁路路基多是用耕土堆垫压实而成,如果出现路基病害,必将引起电性差异。路基位于地面以上(或潜水面以上),所以无论是洞穴或渣石充填物都可使勘探体积所涉及范围内的视电阻率增大,由此对称四极剖面会出现高阻异常。路基病害越严重,规模越大,高阻异常越明显。例如,图5-1-13是陇海路某段采用对称四极剖面法实测曲线,采用AB=7 m,MN=1 m装置,由图可见,全线有三种病害形式:①较大洞穴或渣石填充物的严重病害段,视电阻率曲线值很高;②病害较重段,视电阻率曲线呈高低交错;③轻度病害段,视电阻率较高,视电阻率曲线呈高低交错。病害严重段的影响可至路基外侧钢轨下,是亟需处理部位。轻度病害段,短期内不会形成大的病害,可作为今后雨季的防范对象。

根据物探测量和钻孔所提供的资料,可以确定出需要灌浆地带,得出最佳的工程计划。灌浆处理后,除打钻检查外,还可以进行微重力测量,以圈出灌浆不足或灌浆过量的地层。图5-1-14是在一已知灌浆地带,对灌浆后地层的重力异常变化,与计算机根据模型(用灌浆前的钻孔资料制作的地质模型)计算出来的理论异常曲线对比图5-1-14(a),可以看出,该地带的右半部灌注未超出预计范围,也未出现重力异常。在模型左半部出现剩余异常,表明灌浆不足。图5-1-14(b)是灌浆容量对比图,图5-1-14(c)是地质模型(沿Ⅰ号测线的剖面)。

图5-1-13 路基勘查剖面图(选段)

图5-1-14 巴黎—斯特拉斯堡铁路线上瓦朗吉维尔处

近年来,使用瞬态面波进行铁路路基承载力的检测也取得了较好的结果,为路基病害的确定和治理提供了可靠数据。

利用瞬态瑞雷面波法测试线路路基承载力时,由于受到行车影响,在测线布置时只能在枕轨外侧或路肩上进行。由于瑞雷面波是一个体波,具有体积勘探的特点,因此可代表路基道心的实际情况。瞬态面波数据采集时使用面波仪和低频检波器测量。震源采用18磅大锤和铁板。道间距随着勘探深度的增大而相应增大。数据处理主要是求取频率—速度频散曲线,对频散曲线经过反演拟合并结合路基的实际情况进行分层,计算出各层厚度及瑞雷波的层速度。通过频散曲线上vR数值的大小可以定性地判断测点处瑞雷波速度随深度的变化情况和路基的相对强度特征,vR较高区域反映路基强度较高,vR较低区域反映路基强度较低。

在部分瑞雷波测点上作轻型动力触探(N10)值,根据铁道部轻型动力触探技术规定(TBJ18—87)将N10值换算为乘承载力σ0(σ0=8N10-20),然后将瑞雷面波速度vR与相对应测点的轻型动力触探(N10)击数进行数学统计分析,得到vR与N10的相关关系式:

环境地球物理教程

式中A、B为常数。当相关系数r>0.7时,说明vR与N10是相关的,可用vR代替N10来计算承载力σ0的大小,即:

环境地球物理教程

根据此式可用vR定量计算路基的承载力。

图5-1-15 承载力等值线图

图5-1-15为京广线部分区段K2011+170—K2100+270段路基瑞雷波测试,并按上述换算关系(取A=91.07913,B=2.940517)换算得到的承载力等值线图。图中在K2011+230附近路基的承载力偏低,约为80 kPa。而在其两侧的路基的承载力相对偏高,约为180 kPa。此结果与现场实际的情况非常吻合。

3.隧道掌子面前方地质情况预报

在隧道挖掘过程中常因掌子面前地质情况不详,在不良地质地段经常出现塌方、涌水等现象,严重时会造成人身伤亡和设备损坏等重大事故,造成巨大的经济损失。因此,在隧道掘进过程中及时了解掌子面前方地质情况,特别是断层、破碎带等不良地质构造的规模和特征,这对确保施工安全、合理安排掘进方案、掘进速度和支护措施至关重要。

隧道掌子面前方地质情况预报可分为中长距离预报和短距离预报,中长距离预报采用的物探方法一般是人工地震,短距离预报可采用地质雷达或声波探测。

吉林省某公路隧道岩石以花岗岩为主,其中穿插有角闪岩及绿泥角闪岩破碎带,岩石节理裂隙发育。在掘进方向上有两组断裂(走向为NNE及NNW)交替出现,与EW向小断层及破碎带相切割,形成屋顶形,易产生大块脱落体。为了施工安全及合理设计掘进方案,采用人工地震和地质雷达相结合进行掌子面前方地质情况预报。人工地震方法的实施是在掌子面不同高程上水平布置几条地震测线,用石膏在掌子面上等距离粘接检波器,使用大锤在测线两侧激发和接收地震波。地质雷达方法的实施是在掌子面两侧洞壁及掌子面上水平布置雷达测线,使用100MHz天线等距离点测采集。

图5-1-16为在桩号K241+138掌子面上人工地震中长距离预报的解释结果,在K241+138—K241+063段有断层3处,岩性异常带一处。推断位置为K241+115、K241+120、K241+136和K241+068。挖掘证明,有断层2条(F115、F136),出露位置与推测位置相差1 m左右,走向近EW,断距0.3 m。桩号K241+068处为破碎带,宽度约10 m,系由伟晶岩及角闪岩多次侵入造成。

图5-1-16 桩号K241+138地震中期预报结果示意图

图5-1-17 桩号K241+247雷达短期预报结果示意图

图5-1-17为K241+247掌子面上地质雷达短距离预报的解释结果。洞两壁检测到断层3条(F1、F2、F3),走向为NNE和NNW。按几何关系推测,F1与F3在掌子面前方10 m附近相互交会,F2与F3在掌子面前方约35 m附近相互交会。掌子面上测量到前方断裂5条,分别为F242、F239、F235、F230、F225,走向近EW,与F1和F3断层相切割,洞顶极易形成塌落的块体,对施工安全有严重危害。挖掘证明,掌子面上地震与地雷达探测所预报的结果与地质构造出露位置接近。根据预报的结果,施工单位及时调整掘进方案和掘进速度,采取了更合理的安全防范措施。

4.隧道衬砌质量检测

隧道衬砌后,受诸多因素影响,衬砌混凝土可能出现厚度未达到设计要求或有脱空等质量问题。为及时发现衬砌质量问题,需对隧道衬砌质量进行快速和高分辨率的检测,为隧道工程的科学管理提供依据。在隧道质量检测中最常用的地球物理方法是地质雷达方法。

地质雷达法进行隧道衬砌质量检测的主要内容是混凝土密实性、脱空和衬砌厚度。检测中一般采用500 MHz 或900 MHz高频天线,检测厚度可达几十厘米。测线一般布置在隧道的拱顶、拱腰及边墙三个部位(图5-1-18),拱顶为隧道的正顶部附近,拱腰为隧道的起拱线以上1 m左右,边墙为排水盖板以上1.5 m左右。测量方式采用剖面法,测点间隔一般为几厘米~几十厘米,由测量轮跟踪测量里程。

图5-1-18 测线分布图

隧道衬砌厚度检测中,相关介质的物理参数如表5-1-1所示。

衬砌厚度评价,首先在地质雷达剖面上确认出混凝土与岩石界面间的反射波同相轴,读取反射波双程旅行时间,按公式h=v×计算出混凝土衬砌厚度,速度V可通过明洞地段或钻孔资料标定。密实度的评价可根据探地雷达剖面反射波振幅、相位和频率特征划分为密实和不密实两种类型。不密实的混凝土体在雷达剖面上波形杂乱,同相轴错断;脱空体在雷达剖面上在混凝土与围岩交接面处反射波同相轴呈弧形,与相邻道之间发生错位,依此特征可计算出空洞的范围。由于爆破使围岩表面凹凸不平,因此,在确定脱空时应对剖面上的异常加以细致的分析和确认。

表5-1-1 隧道衬砌厚度检测中相关介质的物理参数表

某公路隧道全长约1.6 km,为全面了解衬砌质量,在隧道即将贯通前开展了地质雷达检测。该隧道衬砌类型有:Sm3、Sm4、Sm5,设计衬砌厚度分别为40 cm、35 cm、30 cm。图5-1-19为里程号K21+390—K21+430区段边墙测线的地质雷达剖面。该区段衬砌类型为Sm5。图中10 ns附近起伏变化的同相轴为围岩界面反射波同相轴,图5-1-20为计算出的混凝土衬砌厚度曲线。

图5-1-19 K21+390K21+430区段边墙测线的地质雷达剖面

图5-1-20 K21+390K21+430区段边墙测线混凝土衬砌厚度解释曲线

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