地質雷達物探屬於什麼
A. 中國礦業大學(徐州)資源學院的地球物理專業(電法方向)有哪些好的研究生導師
學院網站最近被攻擊了!
電法老師還是不少的,看你的選擇了。做電法的就是
岳建華(在版校裡面有職務,權平時見面不多,也不帶本科生的課),
於景村(於寶馬,做瞬變電磁法勘探很牛的),
劉樹才(地球物理系主任),
劉盛東(全才,不過好像我們這里想跟他的就很多人,他剛從安徽理工過來,不是很了解),
以上的幾位都是博導,建議可以考慮劉樹才和於寶馬的,他們的研究生很多是外校的。
劉志新(今年剛開始招收研究生,對學生應該很好。不過不要奢望他了,跟的人肯定多!)
應該就這幾個了,這里的電法還是可以的,尤其是瞬變電磁法勘探,在中國都是有一定的說服力的。這里的電法主要面對的是礦井物探,很多項目都是在井下做的。電法組應該是最掙錢的方向了,像於寶馬,開寶馬525i,其他人更是不用說了,每個老師都有車的。就業也還可以的,主要是老師的推薦了,像這些老師一般都有同學在哪裡哪裡的!
考題都不是物探系出的,好像考什麼普地還是構造來著?不過就是考本專業,肯定特簡單。考礦大物探只用看直流電法,瞬變電磁,地質雷達,頻率域電磁這幾個就夠了!
你可以留個QQ給我,可以詳細給你介紹一下他們的情況!
B. 坑道物探
坑道物探,是指把接收感測器置於坑道中採集有關物理量數據,從而獲得坑道周圍隱伏探測目標有用信息的各種物探方法。
這里所說「坑道」,包括礦井、巷道、隧道、硐室、洞穴等一切可以容人進入活動的地下空間。和前節井中物探的主要區別是,在坑道物探數據採集過程中,整個數據採集系統和操作人員可以進入坑道作業。
(一)應用發展
坑道物探最主要的應用領域是煤炭勘查,特別是在煤礦開采階段。顯然,這是因為多數煤礦的井下開采方式最需要也最有利於坑道物探工作的開展,也因此我國物探工作者又常把坑道物探稱為「礦井物探」。在煤礦井下,坑道物探可有效地以較高精度探測巷道兩側、頂底板上下、掘進頭(掌子面)前方以及巷道間的煤層及其他地質小構造,如煤層賦存狀態、厚度變化、夾矸分布、斷層、陷落柱、沖刷帶、破碎帶、軟弱帶、溶洞、老窯等,為煤炭開采特別是綜采機采作業及安全生產提供重要資料。國外煤炭領域坑道物探應用始於20世紀60年代初,並迅速在各產煤國家得到發展。我國煤礦坑道物探起步較晚。1974年和1977年煤炭部門科研單位和有關院校、工廠、礦山合作先後開始了坑道電磁波法和槽波地震法試驗。20世紀80年代在推廣這些方法的同時又相繼開發使用了礦井直流和音頻電法、礦井地質雷達、礦井反射和瑞利波地震等方法[1~11]。20世紀90年代,又開發了接收井下天然電磁輻射和聲發射異常預測煤與瓦斯突出的技術[12,13]。坑道物探方法在我全國上百個局礦單位獲得廣泛應用。一些礦務局已明文規定,綜采機采工作面地質說明書必須有坑道電磁波法等資料方可批准投產[3,10]。
20世紀80年代末以來,我國在某些銅、鎳、錫、金等金屬礦山的采礦巷道中使用物探方法探測巷道外、巷道間或更深部隱伏礦體取得不同程度成效。工作中使用了自然電場、直流電剖面、直流電測深、頻率測深、激發極化、充電、電磁波、彈性波等方法,但工作量尚很有限[14~17]。
坑道物探在我國一些隧道工程特別是鐵路隧道、公路隧道、大型輸水涵洞及水電站地下廠房施工過程中也有較廣泛應用。其中包括預報掘進掌子面前方可能出現的斷層、破碎帶、含水帶、岩溶、岩脈等異常地質情況,檢測隧道、硐室岩壁穩定性及人工襯砌質量等。主要使用了淺層地震、聲波、電阻率及探地雷達等方法[18,19]。
(二)技術進步
原則上,幾乎所有地面物探方法都有可能在坑道中應用。當然,由於坑道的特殊條件,需要在技術上採取某些相應的措施。如採集設備的小型化輕便化及在許多煤礦井下的防爆化,坑道中各種工業設備干擾的防避或消除,坑道空間影響的校正,全空間位場數據的特殊處理解釋方法等等。就具體方法而言,坑道磁法和核法工作與地面工作差別最小。坑道重力法數據的外部校正及處理解釋有自己的特點[20]。這幾種方法在我國坑道中實際應用不多,僅見有個別煤礦井下微重力測量案例[21]。下面我們將僅重點涉及在我國得到發展的坑道電法和坑道彈性波法。
1.坑道電法
在我國坑道中曾應用多種電法方法,其中應用較多的是電磁波法和直流(或低頻)電法。
A.坑道電磁波法
坑道電磁波法又常被稱為坑道無線電波透視法。它在我國起步早,應用廣。早在1960年,我地質部門科研單位就自製實驗設備在關門山鉛鋅礦坑道中進行了電磁波透視礦體的試驗[22]。1967年地質部門工廠小批量生產了DKT型坑道無線電波透視儀。1976年和1978年煤炭部門相繼研製了WKT-J1型和WKT-J2型坑道無線電波透視儀,並在短短數年內生產百餘台裝備了數十個局礦單位[3]。這些儀器使用晶體管電路,表頭讀數,透距較小,不防爆。此後十餘年中,煤炭部門和地質部門又分別先後研製生產了七種型號的坑道無線電波透視儀近二百台。它們由模擬式進展到數字式微機化,頻帶拓寬,頻點增多,功能增強,透距增大(可達350~450m,個別煤層可達600m),安全防爆,並有配套軟體[10,23]。
坑道電磁波法的數據處理解釋和井中電磁波法類同,井中電磁波法數據處理解釋技術在我國的進展也適用於坑道電磁波法,有些研究成果則明確面對這兩類工作方法[24~26]。我國物探工作者還就煤礦井下電磁波法實際工作中某些特殊問題,如巷道相對位置的影響,人工導體的干擾,場強衰減與煤層傾角的關系等進行了專門討論[27,28]。
B.坑道直流及低頻電法
為適應坑道特別是礦山巷道的特殊條件,傳導類的直流或低頻電法採用了各種特殊的電極布設方式,其中包括在同一巷道內不同位置不同方式排列及在相鄰巷道內的不同位置不同方式排列。我國物探工作者給它們賦以層測深、電穿透、電透視等多種名稱。它們可以分別在探測巷道四周或巷道間煤層賦存狀態及其構造,巷道頂板上方、底板下方及迎頭前方異常地質構造等方面發揮優勢作用。我國煤炭部門於20世紀80年代後期開始推廣這種方法,研製生產了多種型號的井下防爆直流電法儀和低頻電法儀,在許多礦山井下應用並在技術上有所發展提高[29~34]。在有關數據處理解釋研究方面,包括巷道空間影響分析,巷道電法物理及數值模擬,處理解釋軟體研製等,取得了一些實用成果[35~38]。
C.其他電法
探地雷達在礦井下可用於探測巷道上下左右及掘進前方數十米范圍內的礦體礦層及各種異常地質情況。我國煤炭部門於20世紀70年代中期開始礦井探地雷達的專題研究。針對煤礦井下小型輕便、安全防爆等特殊要求,我煤炭部門科研單位自20世紀80年代中期至20世紀末已先後研製出逐步升級的六種型號KDL系列礦井探地雷達產品,並和有關單位合作研製生產出新的低功耗液晶顯示礦井探地雷達。坑道探地雷達技術已在我國煤礦開采及鐵道、公路隧道施工中日益發揮更多作用[39]。
20世紀90年代初,我煤炭部門科研單位基於岩石破裂產生電磁輻射的原理,研製了在煤礦巷道掘進過程中連續自動檢測異常天然電磁輻射信號的煤與瓦斯突出危險檢測儀。它能探測採掘工作面前方10~16m距離范圍內危險帶(應力集中區)的方位,初步試驗應用取得較好效果[12]。
前已提及,其他一些電法,如自然電場法、充電法、激發極化法、頻率測深法等也曾在我國少數礦山巷道中應用。這些工作在技術上和地面工作類同,不必贅述。
2.坑道彈性波法
在我國坑道中使用的彈性波法有面波類的槽波地震法和瑞利波地震法,以及體波類的反射波和透過波地震(或聲波)法。
A.槽波地震法
槽波地震法觀測在煤層(作為在頂底板界面約束下的低速波導)中激發和傳播的導波——通常稱為槽波。它以其具有探測距離遠,精度高,環境適應性強等特點而成為在煤礦井下探測煤層內小構造的一種重要物探方法。國外於20世紀60年代開始槽波地震法的實驗研究,70年代末開始正式應用和得到發展。我煤炭部門各有關單位20世紀70年代末起積極開展了有關研究工作。20世紀80年代先後研製生產了井下用非防爆型和防爆型模擬磁帶式礦井地震儀,並開發了槽波地震專用數據處理軟體。1986年煤炭部門引進了德國SEAMAX數字槽波地震儀和專用軟體,在此基礎上進一步開展了槽波數字地震勘查方法技術的系統研究。我國物探工作者結合物理和數值模擬及現場實際工作結果,在煤層中導波形成理論及槽波傳播特性,數據採集方法及井下施工技術,數據處理解釋方法及軟體等方面取得了若干創新性研究成果,編寫出版了專著[40~44]。20世紀80年代末我國研製生產並推廣應用了自己的多道遙測數字礦井地震儀[45]。槽波地震方法在我國各礦務局許多採煤工作面上探測小斷層、陷落柱、沖刷帶等小構造取得了明顯成效。
B.瑞利波地震法
1988~1989年我煤炭部門引進了日本GR-810瑞利波地震儀及穩態瑞利波勘查技術,1991年將它應用於井下煤層殘厚及巷道獨頭前方探測[5]。隨後煤炭部門科研單位研究開發了瞬態瑞利波技術並研製生產了適用於井下的瑞利波探測儀器。井下瞬變瑞利波法由於具有設備輕便,施工場地小,數據處理解釋相對簡單,成果比較直觀實時等特點,很快在許多煤礦井下推廣應用。在巷道側壁、頂底板及掘進前方探測煤層及小構造取得明顯成效。瑞利波地震法在我國工程隧道掘進前方預測方面也獲有效應用。我國物探工作者在坑道瑞利波地震方法技術及儀器的發展方面,其中包括24位A/D高解析度本安型礦井瑞利波探測儀的研製,多分量瑞利波探測系統的試驗等,也取得若干新的進展[46~48]。
C.其他彈性波方法
淺層彈性波(地震或聲波)反射法在我國礦山地下巷道及工程隧道中也有較多應用。在煤礦井下較多用於分層採煤過程中測定殘煤厚度。為此,我煤炭部門研製生產了數種型號被稱為「底煤厚度測定儀」或「煤層厚度探測儀」的井下淺層地震儀。在工程隧道及硐室施工中較多用於掘進前方地質情況預測,使用方法主要有震源及檢波器沿隧道軸線排列的「坑道垂直地震剖面法」,及可在掘進掌子面上排列的「陸地聲納」法。這兩種在20世紀80年代由我國物探工作者首創的方法在煤礦巷道掌子面前方預測中也有應用[6,18,19]。
20世紀80年代後期,地下巷道間的彈性波層成像方法在我國一些金屬礦及煤礦井下得到應用。這些工作主要觀測透過波的初至走時並使用射線層析處理解釋方法[14,16,50]。顯然,前面「井中物探」一節中我國在彈性波層析成像處理解釋技術方面的進展也可用於坑道彈性波法。
近年我國物探工作者利用岩石在應力集中突發性破裂過程中的聲發射現象,研製出多道非接觸式聲發射實時監測預報系統及有關軟體,用於預測預報煤礦井下煤與瓦斯突出,並解決了不均勻介質條件下小尺度聲發射源的定位問題。現場試驗初步取得良好效果[13]。
(三)總的評價
我國作為一個世界性煤炭生產大國,隨著機采綜采作業的普遍應用,對坑道物探工作的需求日益迫切。大規模基礎建設中日益增多的大型復雜隧道及其他地下工程也提出了這種需求。我國物探工作者及有關單位對坑道物探的發展給予了充分重視,在有關方法技術的研究開發,專用儀器的研製生產,以及積極推廣應用方面做了大量工作,取得良好成效。總的可以認為,我國坑道物探技術和應用已躋身世界先進水平行列。隨著我國危機礦山的增多,有必要進一步加強在各處老礦山特別是老金屬礦山井下找尋礦井周邊及深部隱伏礦體的坑道物探工作,並進一步發展提高有關技術。
C. 中國地震局物探中心 這個單位怎麼樣
成立於年的中國地震局地球物理勘探中心是中國地震局直屬科研事業單位,從事地球深部、淺部地球物理探測研究的科研機構。現有科研人員300餘人,其中研究員16名,高級工程師94名,工程師123名。擁有深地震測深、陸地水域淺層人工地震勘探、地質雷達、電法、重、磁勘探等探測研究工作的雄厚實力。是我國城市活動斷層地球物理探測基地和國家人事部批準的博士後科研工作站。
主要科研方向:以深、淺人工地震探測方法為主,重力、電、磁等其他地球物理方法為輔,依託現代新技術新方法綜合探測研究地球內部結構構造、大陸強震的構造背景和孕震環境,深、淺活動構造、介質物性和狀態及與強震孕育發生、地震災害、火山活動的關系,為防震減災,保障人民生命財產安全和國民經濟建設服務。
中國地震局地球物理勘探中心擁有配套齊全的各類先進的深、淺地球物理探測儀器設備和數據處理軟、硬體系統。自主開發研製了具有國際先進水平的輕便數字地震儀,建立了人工地震測深資料庫,開發了以地震數據從一維到三維的構造成像和層析成像及地球物理數據處理解釋系統。幾十年來,承擔並完成了一批國家重大科研項目,如聯合國開發計劃署與中國合作的京、津、唐地震預報實驗場項目、國際地學大斷面中的中國地學大斷面項目、國家高技術項目(863計劃)、國家重點基礎研究發展規劃項目(973計劃)、國家科技攻關項目、國家自然科學基金項目以及中國地震局重點科研項目,取得了一批具有國際水平和國內領先的科學研究成果,獲得國家科技進步獎、中國地震局科技進步獎多項。在國際、及國內核心期刊上發表高水平科研論文千餘篇。完成的深地震測深寬角反射/折射剖面近4萬公里,深地震垂直反射剖面一千多公里。
中國地震局地球物理勘探中心與國內外科研機構、學術團體保持廣泛的聯系和密切的合作,與聯合國開發計劃署、美國、俄羅斯、德國、日本、捷克、法國、瑞士、澳大利亞及香港、台灣等十餘個國家和地區進行技術交流和卓有成效的合作。中國地震局地球物理勘探中心利用先進的技術裝備和技術力量積極為國民經濟建設服務,出色完成了多項重大工程場地選址、地震安全性價、工程地質勘察、水文地質勘察、鑽探、樁基檢測、消防工程、工程爆破、工程質量評估、區域網絡工程等項目。
D. 井中物探
井中物探,或稱鑽井(鑽孔)地球物理勘查,是指把接收感測器下到鑽井中採集有關物理量數據,從而獲得鑽井周圍某些待查隱伏目標有用信息的各種物探方法。
和前述測井方法不同之處在於,井中物探的勘查范圍是鑽井四周、鑽井之間或鑽井下方的較大空間。其具體范圍決定於所用物探方法技術及探測目標狀況,目前一般為井軸橫向或井底垂向數十至數百米。
應當說明,某些主動源電法和彈性波法,有把激發源置於井中而在地面採集有關數據的工作方式,即「井-地」工作方式。按我們的分類原則它們應屬於地面物探。事實上,主要採用井-地方式工作的某些物探方法,如充電法、接觸極化曲線法、逆垂直地震剖面法等,我國物探界通常也是把它們視為地面物探方法。也有一些物探方法,如激發極化法、聲波透視法等,我國許多物探工作者習慣上把它們的井-地工作方式和其地-井、井-井工作方式一概視為井中物探方法。另一方面,我們列為井中物探方法的垂直地震剖面法又常被地震工作者視為地面地震方法的組成部分。
(一)應用發展
井中物探在我國首先用於金屬礦產勘查。1958年地質部門在遼寧大套岫峪鉛鋅礦區進行的井中單分量磁測應是我國井中物探工作的開端。此後,隨著我國鐵礦找礦工作的大規模展開,20世紀60~80年代井中磁測方法在全國大量推廣使用,投入儀器數百台,勘測井孔數千個,成效卓著[1~4]。20世紀60年代開始,井中激發極化法和井中電磁波法在我國銅、鉛鋅、鎳、鉻等礦產勘查中的應用也得到較快發展[5~10]。上述三種方法在判斷地面異常性質,找尋井旁井底隱伏礦體並推定其位置、延伸、邊界、產狀等方面發揮了特有的重要作用,曾被我地質部門物探工作者譽為「地下物探三朵花」。20世紀80~90年代,其他一些井中物探方法,包括井中脈沖瞬變電法、井中低頻感應電法、井中彈性波法等也在我國金屬礦勘查中得到應用,在一些地區取得良好效果[11~14]。進入20世紀90年代,隨著我國金屬礦勘查工作特別是鑽探工作量銳減,金屬礦領域的井中物探工作也大幅度減少。
井中物探在我國的另一重要應用領域是油氣勘查和開發。主要使用了井中彈性波法,其中包括20世紀80年代以來在我國快速發展的垂直地震剖面法,以及90年代獲得應用的井間地震法及聲波法。眾所周知,近二十年來,垂直地震剖面法已成為我國油氣地震工作的重要組成部分。它在輔助地面地震資料解釋,研究井孔附近地層構造細節及岩性變化,預測鑽頭前方目的層深度和岩性等方面發揮重要作用[15]。井間地震層析成像是近年油氣領域最活躍的前沿技術之一,它在儲層描述、油藏開發方面的作用日益顯著[16]。20世紀90年代中期我石油部門引進了井中重力儀器和技術,用於測量井周地層密度從而獲得有關孔隙度及溶洞裂隙構造資料,初步取得成效[17,18]。20世紀90年代後期,我石油部門又引進低頻電磁成像儀器和技術,獲得了較大井間距的電導率構造圖像,認為在研究井間砂體連通性,監測儲層水淹狀況及殘余油分布等方面有良好應用前景[19]。
20世紀70年代初以來,井中物探在我國煤炭勘查中也有較多應用。主要是使用井中電磁波法勘查煤礦區地下溶洞裂隙等構造,在解決礦區水文地質特別是井下水害防治問題上發揮了良好作用[9,10,20]。20世紀80年代中期以來,隨著煤田地震工作的蓬勃發展,垂直地震剖面及井間地震方法也在煤炭勘查領域獲得應用[21]。20世紀90年代後期,我煤炭部門引進了鑽孔地質雷達,取得初步成效[22]。
20世紀80、90年代,井中物探在我國水文及工程勘查領域獲得快速發展,其應用的廣度已超過同期固體礦產勘查領域。使用方法主要是井中電磁波法和井中彈性波法。電磁波層析成像和彈性波層析成像在我國大橋、水庫、電站及其他大型高層建築基礎探測,壩體及其他大型混凝土建築質量檢測,以及岩溶區地下暗河調查等方面發揮了重要作用[9,l0,23~27]。
(二)技術進步
在我國曾經使用的井中物探方法主要有磁法、電法、彈性波法和重力法。其中電法和彈性波法又有多種具體方法及單井、井-井、地-井等工作方式。
1.井中磁法
井中磁法在鑽井中採集地磁異常數據。和地面及航空磁測目前主要測定標量總磁異常不同,迄今為止我國井中磁測主要是測定地磁異常單個或三個分量。
1958年我地質部門用自製磁通門式單分量井中磁力儀在遼寧大套岫峪鉛鋅礦區試驗,取得了我國首條井中磁測曲線,在磁黃鐵礦層上獲得明顯地磁異常。當時,沿用了原蘇聯「磁測井」名稱。1960年地質部門工廠曾生產出一批磁通門式單分量井中磁力儀,但性能不過關。隨後,冶金部門在研製出補償式磁通門單分量井中磁力儀的基礎上,1965年試制出我國首台三分量井中磁力儀[28]。1968年冶金和地質部門合作制出正式樣機,1970年地質部門工廠開始批量生產我國首批野外推廣應用的井中三分量磁力儀,其感測器採用了當時居先進水平的垂向三軸系統。1979年至1985年地質部門工廠又先後生產出兩種型號小口徑三分量井中磁力儀。它採用了五個磁敏元件,除測定地磁異常垂向和水平三分量外,還可同時測定鑽井頂角。總體性能也有所改善。
這些井中磁力儀在全國強磁性礦床——主要是磁鐵礦床的普查勘探中普遍推廣應用。我國物探工作者在大量實踐的基礎上,對各種產狀磁性體三維空間磁場(包括磁性體內部磁場)的理論及異常特徵,單分量及三分量井中磁測數據處理解釋作了深入研究,形成了一整套實用的野外及室內工作方法技術,並出版了專著[1,29~31]。
由於在小口徑下井探管中磁敏系統自動高精度定向技術和工藝等問題有待進一步解決,迄今我國所生產井中磁力儀垂向分量觀測精度僅為±(100~150)nT,水平分量精度更低,尚僅能用於強磁異常探測,影響了這一方法的擴展應用。
2.井中電法
井中電法在我國起步於20世紀60年代中期。在此後的三十餘年中,發展了包括傳導類和感應類,低頻和高頻,頻率域和時間域的多種方法。其中獲得廣泛應用的是井中激發極化法和井中電磁波法。
A.井中激發極化法和直流電法
井中激發極化法於20世紀60年代末由原蘇聯傳入我國。我國對其較系統的研究、實驗和應用始於20世紀70年代初,在一些金屬礦區發現或追蹤井旁隱伏礦體取得良好效果。由於井中激發極化法的應用理論基礎和地面激發極化法相同,工作方法技術類似,在地面採集系統基礎上增添簡單設備即可實施井中採集,因此迅速在地礦、冶金、有色、核工業、建材等部門許多基層物探工作單位獲得推廣。
在推廣應用的同時,我國物探工作者對井中激發極化法的數據採集及資料處理解釋方法技術作了進一步研究,進行了系統的物理和數值模擬,編印了模型實驗圖冊,編寫出版了方法專著[32~35]。地質部門儀器工廠還專門生產了配套的井中激發極化採集系統[36]。
和地面方法一樣,井中激發極化法在獲得井周或井間激發極化異常的同時,也實現了井中直流電法作業,獲得井周或井間電阻率分布資料。實際上,從20世紀60年代初開始,我國已經開展了某些在地面或鄰井中以點源或線源方式供電,在井中觀測電位或電位梯度分布的井中直流電法工作。在發現井旁或井間低電阻或高電阻礦體或其他異常體方面取得一些成效。20世紀80年代後期,特別是進入90年代,在地球物理層析成像技術發展帶動下,井間直流電法也進一步受到重視,研究發展了根據井中直流電場數據獲得井間電阻率分布圖像的方法。我國物探工作者在這方面也取得了一些重要研究成果[37~40]。
B.井中電磁波法
井中電磁波法(也稱「鑽孔電磁波法」或「井中無線電波法」)在我國起步於20世紀60年代初,借鑒了原蘇聯「陰影法」技術資料。1964年我地質部門科研單位研製出我國首台電子管電路的井中電磁波儀,次年即在安徽月山銅礦區找尋深部盲礦工作中發揮了重要作用。隨後,這一方法在其他金屬礦產及水文工程勘查工作中也取得良好成效,在技術上和應用上獲得快速發展。1982年我國物探工作者編寫出版了這一方法專著[41]。
至20世紀末的三十餘年中,我國地質、煤炭、鐵道、地震等部門有關工廠及科研單位先後研製生產了14種型號適應於不同應用領域不同工作條件的井中電磁波採集系統,總數近200台。其工作頻點由少到多進而實現寬頻跳頻掃描,頻率范圍擴展到0.3~35MHz,20世紀90年代初開始生產微機化採集系統。在配用小型寬頻有源天線方面也作了一些努力,但尚未達到實用水平[9,42~44]。
我國物探工作者在擴大井中電磁波法應用的同時,十分重視其理論和數據處理解釋技術水平的提高。從最初的正常場對比、平面交會,到空間交會、吸收系數剖面,進而到層析成像,我國物探工作者作了大量深入研究工作。發展了多種處理解釋方法,進行了系統的物理和數值模擬,形成了系統的處理解釋軟體並逐步升級[40,41,45~52]。作為地球物理層析成像的重要組成部分,我國物探工作者在電磁波層析成像的理論、方法和軟體方面取得了許多重要研究成果[53~59]。
也應指出,迄今為止我國實際應用的地下(包括井中和坑道)電磁波方法及儀器尚僅限於利用振幅參數,限制了其功能和效果的進一步提高。早在20世紀80年代原蘇聯在這一方法中已開始綜合利用振幅和相位兩種參數,最近我國多參數地下電磁波系統的研究已經起步。
C.其他井中電法
除上述外,在我國曾經使用過的井中電法還有井中低頻電法、井中脈沖瞬變電法和鑽孔雷達方法。這些方法在我國開始使用較晚,工作不多。
20世紀80年代初,我地質部門勘查單位研製了頻率域的井中低頻電磁儀。它使用三種頻率和地面回線源,曾在一些金屬礦上試驗應用取得較好效果,並通過模型實驗編制了典型曲線圖冊,但未繼續發展和推廣應用[10]。20世紀90年代後期,我石油部門和美國公司合作引進了井間低頻電磁成像系統和技術。它使用100~103Hz間多個頻點。在勝利油田工業性試驗中獲得了間距434m裸眼井對間及間距150m裸眼井-套管井對間良好的電導率圖像資料[19,60]。我國物探工作者對井間電磁成像的反演演算法也作了初步研究[61]。
20世紀80年代中期,我有色金屬工業和地質部門在發展地面瞬變電磁法的同時,也開展了一些地-井方式井中瞬變電磁法的試驗和應用。引進並研製了有關儀器和下井探頭,進行了模型實驗,在一些礦區找尋井旁和井底隱伏礦體取得了成效[14,62,63]。我國物探工作者在瞬變電磁法專著中也對井中瞬變電磁法作了系統論述[64]。
1995年,我煤炭部門首次引進了瑞典公司生產的鑽孔雷達系統,用它在煤礦區探測碳酸鹽岩裂隙和溶洞發育情況。使用了單孔反射和跨孔層析成像兩種工作方式,取得初步成效[22]。
3.井中彈性波法
在我國使用的井中彈性波法包括井中地震法和井中聲波法。前者的地-井和井-井工作方式分別被稱為「垂直地震剖面法」和「井間地震法」;後者也有地-井和井-井工作方式。實際上,井中地震法和井中聲波法工作頻段相近或相同,具體作業方法技術也無實質性差異。通常,前者泛指使用各種不同類型震源和檢波器(以井中三分量檢波器為主)採集不同類型和性質彈性波(縱波和橫波,透射、反射和折射波)數據的工作方式;後者則特指使用壓電、磁致伸縮或電火花振源和壓敏式井中檢波器採集透射縱波的工作方式,故又常被稱為「井中聲波透視法」。
採用地-井工作方式的「地震測井」僅作為一種求取平均速度和層速度的參數測定手段,我們不將其列入井中地震勘查方法。
20世紀60年代末,井中聲波透視法首先在原蘇聯開始應用和發展。20世紀70年代,我國一些部門有關單位開始研究用於工程領域的聲波探測技術。1979年我鐵道部門科研單位研製出用電火花振源的井中聲波透視儀並用於野外岩體結構探測[65]。1986年我地質部門科研單位研製成首台可用於礦產勘查記錄聲波走時和振幅的井中聲波儀。此後又陸續研製生產了多種型號的微機化井中聲波探測系統,形成了系列產品,配套了包括層析成像在內的處理解釋軟體。這些採集系統都使用電火花振源,並成功地把蓄能和控制電路全部置入下井探管,避免了電纜傳輸高壓脈沖的損耗。井中聲波法在我國礦產和工程勘查中取得了良好效果[66,67]。
垂直地震剖面法在我國主要應用於油氣勘查領域,煤炭及工程勘查工作中也有應用。它在提供地層岩層彈性力學參數,配合提高地面地震資料處理解釋質量,研究井旁地質剖面,預報鑽頭前方反射層面等方面有重要作用。垂直地震剖面法於20世紀70年代在國外開始發展,很快引起我國物探工作者的重視。1983~1984年我地質及石油部門使用引進的井中三分量檢波器,在江蘇、中原、南海首先進行了試驗,以後迅速在全國推廣應用。1988年我國物探工作者編寫出版了有關專著[15]。我石油和地質部門工廠生產了多種型號的井中三分量檢波器,滿足了野外工作需要。我國物探工作者對垂直地震剖面法數據處理和反演解釋方法技術的研究,包括偏移處理、波場分離、定向井資料處理、各向異性介質資料處理解釋、縱橫波聯合解釋等方面,取得了許多有價值的進展和成果[68~76]。我國物探工作者還在用人工電場改善垂直地震剖面數據質量方面作了初步嘗試[77]。
井間地震方法研究在國外始於20世紀70年代,到20世紀80年代才隨著井中震源等技術問題的解決和地球物理層析技術的興起而得到發展。它能以比地面地震高得多的解析度提供井間岩層、地層、儲層特徵及結構圖像,因而日益受到重視。我國在20世紀80年代後期開始進行井間地震方法技術的試驗研究。20世紀80年代末及90年代,井間地震法在我國工程領域,如大型或高層建築基礎勘查等方面取得了一些重要成果。1994~1995年開始在吉林、遼河、勝利等油田用於油氣儲層研究,隨後在其他一些油田也獲得應用。工作中使用了電火花震源、錘擊震源、特製井中炸葯震源及井中液壓可控震源等多種類型震源。我國物探工作者在數據採集技術和井間觀測系統的設計、採集系統的改進等方面取得了一些有益經驗或研究成果[78~82]。把井間地震和垂直地震剖面、逆垂直地震剖面、地面地震等方法綜合應用形成所謂「立體地震法」的實踐也取得良好效果[83]。
我國井間地震方法實際應用歷史尚較短,但對作為地球物理層析成像技術重要組成部分的彈性波層析成像技術,我國物探工作者自20世紀80年代後期開始就給予充分關注,在理論、方法、軟體等方面做了大量工作。編寫出版了專著,發表了許多有關論述,涉及彎曲射線、最短路徑、最大熵、級聯、透射、反射、折射、縱波、橫波等射線層析和波動方程層析方法和演算法,其中不乏有創意的進展和研究成果[84~108]。
4.井中重力法
井中重力法的發展主要決定於井中重力儀製造技術。1966年國外研製出首台可實用的井中重力儀以來,雖也有新產品問世,但限於其較大外徑,迄今仍只能在油氣鑽井中使用。主要用以測定井周地層宏觀密度進而獲得不受泥漿濾液侵入影響的孔隙度及裂縫溶洞發育情況。我石油部門1991年引進了美國拉科斯特公司井中重力儀,在重慶地區作了深井實測,對其效果和局限性作了初步分析研究[17,18]。
(三)評價和差距
井中物探在我國起步較早,受到不同領域物探工作者和各有關部門的重視,在擴大應用和發展技術上作了積極努力。我國井中電磁波法和井中激發極化法技術及應用居世界先進水平,井中三分量磁測技術及應用在20世紀70~80年代曾一度堪稱世界領先。我國在電磁波、電磁場及彈性波層析成像理論和方法研究方面也有不少先進水平成果。
作為物探向深部和立體空間擴展主要途徑的井中物探,在我國的發展總體上尚不夠理想。特別是近十餘年,在一些方面和國際水平差距增大。我國井中三分量磁力儀研製長期停滯不前,迄今仍停留在二十年前的低精度水平,而國外已有高精度產品。井中瞬變電磁法在國外已成為在老礦區找尋大深度良導電性大型盲礦體的有力工具,生產了多種型號配有三分量深井探頭的大功率瞬變電磁系統,而我國目前還只能開展一些較淺的單分量工作。我國實用的井中電磁波法尚停留在僅利用振幅參數階段。井中物探工作離不開鑽孔,而由於認識上和管理上的原因,我國近年在金屬礦上使用地質勘查鑽孔進行井中物探工作的非技術性困難增多,也影響了適用於這一領域的井中物探技術的發展。
E. 物探方法
重力勘探,磁法勘探,電法勘探,地震勘探,這些是主要的四種方法。電法和磁法多用於固體礦產的勘探,地震多用於石油勘探。
F. 在工程地質調查中的應用
一、在水利工程中的應用
水利工程有堤壩、堤岸、渠道、輸水洞等。地球物理方法在水利工程中的應用,一方面用於工程場地的選址勘查,查明被選區域的岩溶發育情況、覆蓋層厚度、風化層厚度以及地質構造等情況,對擬建工程場址的穩定性和建築適宜性作出評價;另一方面用於水利工程的質量隱患檢測,查明壩體是否存在有裂縫、空洞、動物巢穴、管涌等工程質量隱患,為水利工程的消險加固提供依據。目前,常用於水利工程隱患檢測的物探方法有地質雷達、自然電位法、高密度電阻率法、人工地震勘探以及聲波測試等方法。
1.探測堤壩蟻巢與洞穴
土體堤壩中因碾壓不實、庫水浸透或動物危害等因素,在壩體中常出現土洞、動物巢穴等危害壩體安全的隱患。在我國南方各省(區)水利工程中白蟻巢穴是一種常見的隱患,白蟻主巢直徑一般在40~60 cm,大者可達數米,主巢周圍分布著幾十個甚至數百個衛星菌圃,其間由四通八達的蟻道溝通,且有的貫穿堤壩的內處坡。因此,深藏於堤壩中的白蟻危害造成的堤壩險情和潰堤率遠高於其他原因,找出堤壩白蟻巢是消除堤壩白蟻隱患的關鍵。地質雷達和高密度電法是對壩體中的土洞、動物巢穴探測的有效方法。圖5-1-1是埋深約3m的白蟻主巢的地質雷達圖像,白蟻巢在圖像上的反射波形態特徵為多重強弱交錯的凸形條紋區,與周圍土壤有明顯的分界。
圖5-1-1 某堤壩白蟻巢穴的地質雷達圖像
2.水壩滲漏的地球物理探測
滲漏是水壩常見的隱患,是造成水壩發生事故的主要原因。水壩滲漏可分為壩基滲漏和壩體及附屬結構滲漏,壩基滲漏較為常見。造成水壩滲漏的原因與水壩基礎處理的好壞、壩體施工質量、壩基下方地質構造等因素有關。
自然電位法探測水壩滲漏點和滲漏通道是一程常用的方法。由於庫水具有天然吸附帶電離子的能力,當水庫發生滲漏時,帶電離子也一起運動,形成電流場,在滲漏位置上自然電位出現負異常,其負異常的大小與滲漏水量有關。圖5-1-2是利用自然電場法確定地下水和地表水補給關系的實例。當地下水補給地表水時,在地面上觀測到自然電位正異常。圖5-1-2(a)為灰岩和花崗岩接觸帶上的上升泉的自電正異常;圖5-1-2(b)為水庫滲漏地點上出現的自然電位負異常。
圖5-1-2 用自然電位法確定地下水與地表水的補給關系
地質雷達方法用於探測水壩滲漏點和滲漏通道也具有較好的效果。滲漏部位土體的含水量變大,與未發生滲漏的土體形成明顯的介電常數上的差異,為採用地質雷達方法探測水壩滲漏位置提供了地球物理條件。黑龍江省某水壩為均質土壩,1998年遭受百年不遇的洪水後,在水壩後坡出現多處面積不等的漏水點。為了查明漏水點在壩體內的分布情況,採用地質雷達在壩頂、壩前坡和後坡進行了探測。圖5-1-3為壩頂測線K0+240—K0+400的地質雷達剖面。圖中強振幅異常推斷為壩體內受到水浸較重的部位,異常埋深為10~12 m。鑽探結果表明地質雷達推斷的異常區域是發生滲漏的嚴重區段。
圖5-1-3 黑龍江省某水壩地質雷達探測剖
3.壩基帷幕灌漿效果檢測
對病險水庫的維護處理一般採用帷幕灌漿等方法,灌漿效果的好壞需要採用物探方法檢查。某電站大壩岩基帷幕灌漿前後進行超聲波探測,圖5-1-4是質量檢查孔在灌漿前、後的超聲波檢測曲線,圖中可見,在檢查孔中上部,灌漿前和灌漿後的波速值差異非常明顯,灌漿前岩體的裂隙率高,波速較低;灌漿後岩體裂隙被水泥漿填充,且粘結牢固,波速明顯升高。在檢查孔的下部,灌漿前和灌漿後波速差異微小,波速較高,這說明岩體本身比較完整,滲透性小。
圖5-1-4 質量檢查孔灌漿前後聲波檢測結果
地質雷達對水壩帷幕灌漿質量檢測也有較好的探測效果,根據地質雷達圖像上灌漿物的影像可計算出有效灌漿深度和水泥漿擴散半徑。根據壩體土體和基岩處的強反射弧形影像,可判別已被灌漿物充填的溶洞的大小、形態和深度以及未被灌漿物充填的溶洞、土洞等隱患。
4.古河道的地球物理勘查
古河道常引起大量滲漏,在水庫建壩時需對壩基下古河道的地質情況進行詳細勘查,了解古河道的分布范圍,埋深以及砂礫石厚度等。探測古河道常用的物探方法是電測深法、自然電位法、地震勘探和地質雷達等方法。
圖5-1-5 用對稱四極剖面法追索古河道的ρs剖面平面圖
圖5-1-6 橫穿古河道的對稱四極剖面ρs曲線
圖5-1-5和圖5-1-6為對稱四極剖面法探測和追索古河道的實例。由圖5-1-5中各對稱四極剖面特徵可以看出,在低阻背景上有一高阻異常帶。該高阻異常帶推斷為古河道的反映,該河道由一條主流和一條支流組成。此外,利用ρs曲線特徵可大致確定出古河道的形態、中心位置和寬度。若ρs曲線具有對稱性,ρs曲線極大值對應於古河床最深的中心位置。若ρs曲線不對稱,可根據曲線兩翼陡緩推斷古河道兩岸坡度的大小(圖5-1-6),其視寬度可由ρs曲線的拐點位置大致確定。通過等ρs斷面圖上的等值線形狀可反映出古河道的斷面形態。由圖5-1-7可見,在371號點附近ρs等值線呈高阻閉合圈。結合當地的水文地質條件,推斷該異常為一淺層古河道引起。經ZK8、ZK10、ZK11孔驗證,證實了古河道的存在,ZK11打到了富含地下水的砂礫石層。
圖5-1-7 雲南某地尋找淺層砂礫石富水地段(古河道)成果圖
圖5-1-8為地震橫波法探測古河道的實例剖面圖。根據鑽探資料推測該區域一帶有一條古河道,河道埋深為20~30 m,為了查明古河道的位置,採用橫波地震勘探。圖中可見,40 ms左右的同相軸為第四系地層內部的反射,同相軸連續性好、起伏小;140~220 ms為古河道及兩岸附近地層的反射,同相軸連續性好、起伏較大,其形態特徵反映了古河道的形態,河道埋深為28 m左右,視寬度約為130 m。
圖5-1-8 橫波t0時間剖面
二、在交通建設和維護中的應用
1.公路質量檢測
公路質量檢測的原始方法是採用鑽探取心法,該方法不僅效率低、代表性差,而且對公路有破壞。為了快速、准確和科學地評價公路質量,必須採用無損檢測方法。目前,常用於公路檢測的物探方法有地質雷達、瞬態面波法、高密度電阻率法和人工地震等方法。在這些物探方法中,由於地質雷達方法具有快速、連續、無損檢測的特點。因此,在公路質量檢測中得到更加廣泛的應用。
圖5-1-9 電磁波在公路剖面中的傳播
高速公路是由土基礎、二灰土、二灰碎石、面層等構成,由於空氣、瀝青面層、二灰碎石、土壤等介質的介電常數不同,電磁波將在其介質發生變化的界面產生反射波。圖5-1-9為電磁波在公路剖面中各界面的傳播、反射途經示意圖。圖5-1-10為電磁波在公路剖面中各界面的掃描示意圖。
圖5-1-10 電磁波在公路剖面中各界面的掃描
長春至四平高速公路採用瀝青路面,路面下為碎石墊層。路面分三次鋪設完成,設計路面厚度為25 cm。在工程竣工前採用地質雷達進行了路面厚度檢測。
工作中使用的地質雷達為SIR-2型,工作天線頻率為900 MHz。圖5-1-11為長春至四平高速公路上某段路面的地質雷達檢測剖面圖,圖中5.8 ns附近的強反射為瀝青面層與碎石墊層界面的反射,根據反射界面的雙程走時和電磁波在瀝青路面中的傳播速度計算出路面厚度。瀝青路面的電磁波速度採用實驗標定並進行統計後得到。檢測結果表明,由於二灰石墊層凸凹不平,導致瀝青路面厚度有較大變化,最薄為26 cm,最厚為43 cm。達到了設計的要求。路面厚度評價按國家公路路面結構層厚度評價標准進行。在經數據處理後的地質雷達剖面中讀取電磁波在面層中的反射波雙程走時,計算出面層厚度並作出厚度評價結果。
地質雷達方法在公路質量檢測中除可進行路面厚度檢測外,還可進行路基隱患(脫空、裂縫等)的檢測以及橋涵的質量檢測。有些學者開展了地質雷達對公路壓實度、強度及含水量的檢測研究,也取得了較好的檢測效果。
圖5-1-11 長春至四平高速公路某段路面的地質雷達檢測剖面
2.鐵路路基病害勘查
鐵路路基病害一般指鐵路路基平台頂部結構不堅實而且滲水,以及原填充物的不均勻性,經長期雨水沖刷和滲透,行車振動等所形成的一定規模的充坑,洞穴或渣石填充物。路基病害比較隱蔽,一旦受到外界因素影響造成塌陷,將直接威脅行車安全,因此,鐵路病害的勘查十分重要。
路基勘查中,由於受到電磁干擾、鐵軌干擾及行車震動干擾的影響,限制了一些地球物理方法的應用。因此,目前常用於對鐵路病害檢測的物探方法是微重力測量。
由於路基的病害地段和完整地段有一定的密度差異,為微重力測量提供了前提。圖5-1-12是法國波爾多至塞特鐵路線上路堤下喀斯特溶洞的微重力異常等值線圖,測量位置位於鐵路線巴爾薩克處,勘查對象是5 m高的路堤和路基部。圖中可見,在該帶中部有一處密度較大的地段(異常達3×10-1g.u.),這是一處過去曾進行過灌漿處理的地段。在過去處理時,由於突然塌陷,未能進行專門研究。在地段兩端出現-2×10-1~-6×10-1g.u.兩處異常,位於邊坡基部並向路基底下延伸。經對異常的解釋和鑽探驗證,證實在路基下3~6 m深處的灰岩中存在喀斯特溶洞。
圖5-1-12 波爾多至塞特鐵路線上路堤下喀斯特溶洞的測定和處理
鐵路路基多是用耕土堆墊壓實而成,如果出現路基病害,必將引起電性差異。路基位於地面以上(或潛水面以上),所以無論是洞穴或渣石充填物都可使勘探體積所涉及范圍內的視電阻率增大,由此對稱四極剖面會出現高阻異常。路基病害越嚴重,規模越大,高阻異常越明顯。例如,圖5-1-13是隴海路某段採用對稱四極剖面法實測曲線,採用AB=7 m,MN=1 m裝置,由圖可見,全線有三種病害形式:①較大洞穴或渣石填充物的嚴重病害段,視電阻率曲線值很高;②病害較重段,視電阻率曲線呈高低交錯;③輕度病害段,視電阻率較高,視電阻率曲線呈高低交錯。病害嚴重段的影響可至路基外側鋼軌下,是亟需處理部位。輕度病害段,短期內不會形成大的病害,可作為今後雨季的防範對象。
根據物探測量和鑽孔所提供的資料,可以確定出需要灌漿地帶,得出最佳的工程計劃。灌漿處理後,除打鑽檢查外,還可以進行微重力測量,以圈出灌漿不足或灌漿過量的地層。圖5-1-14是在一已知灌漿地帶,對灌漿後地層的重力異常變化,與計算機根據模型(用灌漿前的鑽孔資料製作的地質模型)計算出來的理論異常曲線對比圖5-1-14(a),可以看出,該地帶的右半部灌注未超出預計范圍,也未出現重力異常。在模型左半部出現剩餘異常,表明灌漿不足。圖5-1-14(b)是灌漿容量對比圖,圖5-1-14(c)是地質模型(沿Ⅰ號測線的剖面)。
圖5-1-13 路基勘查剖面圖(選段)
圖5-1-14 巴黎—斯特拉斯堡鐵路線上瓦朗吉維爾處
近年來,使用瞬態面波進行鐵路路基承載力的檢測也取得了較好的結果,為路基病害的確定和治理提供了可靠數據。
利用瞬態瑞雷面波法測試線路路基承載力時,由於受到行車影響,在測線布置時只能在枕軌外側或路肩上進行。由於瑞雷面波是一個體波,具有體積勘探的特點,因此可代表路基道心的實際情況。瞬態面波數據採集時使用面波儀和低頻檢波器測量。震源採用18磅大錘和鐵板。道間距隨著勘探深度的增大而相應增大。數據處理主要是求取頻率—速度頻散曲線,對頻散曲線經過反演擬合並結合路基的實際情況進行分層,計算出各層厚度及瑞雷波的層速度。通過頻散曲線上vR數值的大小可以定性地判斷測點處瑞雷波速度隨深度的變化情況和路基的相對強度特徵,vR較高區域反映路基強度較高,vR較低區域反映路基強度較低。
在部分瑞雷波測點上作輕型動力觸探(N10)值,根據鐵道部輕型動力觸探技術規定(TBJ18—87)將N10值換算為乘承載力σ0(σ0=8N10-20),然後將瑞雷面波速度vR與相對應測點的輕型動力觸探(N10)擊數進行數學統計分析,得到vR與N10的相關關系式:
環境地球物理教程
式中A、B為常數。當相關系數r>0.7時,說明vR與N10是相關的,可用vR代替N10來計算承載力σ0的大小,即:
環境地球物理教程
根據此式可用vR定量計算路基的承載力。
圖5-1-15 承載力等值線圖
圖5-1-15為京廣線部分區段K2011+170—K2100+270段路基瑞雷波測試,並按上述換算關系(取A=91.07913,B=2.940517)換算得到的承載力等值線圖。圖中在K2011+230附近路基的承載力偏低,約為80 kPa。而在其兩側的路基的承載力相對偏高,約為180 kPa。此結果與現場實際的情況非常吻合。
3.隧道掌子面前方地質情況預報
在隧道挖掘過程中常因掌子面前地質情況不詳,在不良地質地段經常出現塌方、涌水等現象,嚴重時會造成人身傷亡和設備損壞等重大事故,造成巨大的經濟損失。因此,在隧道掘進過程中及時了解掌子面前方地質情況,特別是斷層、破碎帶等不良地質構造的規模和特徵,這對確保施工安全、合理安排掘進方案、掘進速度和支護措施至關重要。
隧道掌子面前方地質情況預報可分為中長距離預報和短距離預報,中長距離預報採用的物探方法一般是人工地震,短距離預報可採用地質雷達或聲波探測。
吉林省某公路隧道岩石以花崗岩為主,其中穿插有角閃岩及綠泥角閃岩破碎帶,岩石節理裂隙發育。在掘進方向上有兩組斷裂(走向為NNE及NNW)交替出現,與EW向小斷層及破碎帶相切割,形成屋頂形,易產生大塊脫落體。為了施工安全及合理設計掘進方案,採用人工地震和地質雷達相結合進行掌子面前方地質情況預報。人工地震方法的實施是在掌子面不同高程上水平布置幾條地震測線,用石膏在掌子面上等距離粘接檢波器,使用大錘在測線兩側激發和接收地震波。地質雷達方法的實施是在掌子面兩側洞壁及掌子面上水平布置雷達測線,使用100MHz天線等距離點測採集。
圖5-1-16為在樁號K241+138掌子面上人工地震中長距離預報的解釋結果,在K241+138—K241+063段有斷層3處,岩性異常帶一處。推斷位置為K241+115、K241+120、K241+136和K241+068。挖掘證明,有斷層2條(F115、F136),出露位置與推測位置相差1 m左右,走向近EW,斷距0.3 m。樁號K241+068處為破碎帶,寬度約10 m,系由偉晶岩及角閃岩多次侵入造成。
圖5-1-16 樁號K241+138地震中期預報結果示意圖
圖5-1-17 樁號K241+247雷達短期預報結果示意圖
圖5-1-17為K241+247掌子面上地質雷達短距離預報的解釋結果。洞兩壁檢測到斷層3條(F1、F2、F3),走向為NNE和NNW。按幾何關系推測,F1與F3在掌子面前方10 m附近相互交會,F2與F3在掌子面前方約35 m附近相互交會。掌子面上測量到前方斷裂5條,分別為F242、F239、F235、F230、F225,走向近EW,與F1和F3斷層相切割,洞頂極易形成塌落的塊體,對施工安全有嚴重危害。挖掘證明,掌子面上地震與地雷達探測所預報的結果與地質構造出露位置接近。根據預報的結果,施工單位及時調整掘進方案和掘進速度,採取了更合理的安全防範措施。
4.隧道襯砌質量檢測
隧道襯砌後,受諸多因素影響,襯砌混凝土可能出現厚度未達到設計要求或有脫空等質量問題。為及時發現襯砌質量問題,需對隧道襯砌質量進行快速和高解析度的檢測,為隧道工程的科學管理提供依據。在隧道質量檢測中最常用的地球物理方法是地質雷達方法。
地質雷達法進行隧道襯砌質量檢測的主要內容是混凝土密實性、脫空和襯砌厚度。檢測中一般採用500 MHz 或900 MHz高頻天線,檢測厚度可達幾十厘米。測線一般布置在隧道的拱頂、拱腰及邊牆三個部位(圖5-1-18),拱頂為隧道的正頂部附近,拱腰為隧道的起拱線以上1 m左右,邊牆為排水蓋板以上1.5 m左右。測量方式採用剖面法,測點間隔一般為幾厘米~幾十厘米,由測量輪跟蹤測量里程。
圖5-1-18 測線分布圖
隧道襯砌厚度檢測中,相關介質的物理參數如表5-1-1所示。
襯砌厚度評價,首先在地質雷達剖面上確認出混凝土與岩石界面間的反射波同相軸,讀取反射波雙程旅行時間,按公式h=v×計算出混凝土襯砌厚度,速度V可通過明洞地段或鑽孔資料標定。密實度的評價可根據探地雷達剖面反射波振幅、相位和頻率特徵劃分為密實和不密實兩種類型。不密實的混凝土體在雷達剖面上波形雜亂,同相軸錯斷;脫空體在雷達剖面上在混凝土與圍岩交接面處反射波同相軸呈弧形,與相鄰道之間發生錯位,依此特徵可計算出空洞的范圍。由於爆破使圍岩表面凹凸不平,因此,在確定脫空時應對剖面上的異常加以細致的分析和確認。
表5-1-1 隧道襯砌厚度檢測中相關介質的物理參數表
某公路隧道全長約1.6 km,為全面了解襯砌質量,在隧道即將貫通前開展了地質雷達檢測。該隧道襯砌類型有:Sm3、Sm4、Sm5,設計襯砌厚度分別為40 cm、35 cm、30 cm。圖5-1-19為里程號K21+390—K21+430區段邊牆測線的地質雷達剖面。該區段襯砌類型為Sm5。圖中10 ns附近起伏變化的同相軸為圍岩界面反射波同相軸,圖5-1-20為計算出的混凝土襯砌厚度曲線。
圖5-1-19 K21+390K21+430區段邊牆測線的地質雷達剖面
圖5-1-20 K21+390K21+430區段邊牆測線混凝土襯砌厚度解釋曲線
G. 井下物探
如果採用地質手段,那麼可以採用鑽探手段;
如果考慮成本,採用物探,可以用電測深,如果探測深度不大,可以使用地質雷達或面波探測。
H. 電測深儀器一般多少錢,請搞物探的各位給參謀一下找水和采空區勘探用的儀器
這個范圍太大,目前找水大地電磁(EH4)用的多些,采空瞬變用的多些!儀器因配置和廠家及產地不同價格就不同,從10萬到300多萬的都有!
I. 什麼是隱蔽管線點怎麼測量的呢是必須用物探儀才能查出來的嗎
隱秘管線點應該就是指那些無法從資料或者肉眼看出來的管線點。對隱蔽管線點檢查的版主要方法權是利用探測儀對隱蔽點進行重復探查和開挖檢查。但是開挖的話如果沒有先驗信息很難准確的確定管線位置。所以物探儀器是有必要應用的。
對與周圍介質無明顯物性差異而又無法開挖驗證的目標管道, 輔以鋼釺觸探和雷達探測等手段進行檢查。
一般用地質雷達吧。。。之類的。
詳細可以參考一下關於管線測量的文獻或者書籍。
J. 什麼是隱蔽管線點怎麼測量的呢是必須用物探儀才能查出來的嗎
隱秘管線點應該就是指那些無法從資料或者肉眼看出來的管線點。對隱蔽管線內點檢查的主要方法是容利用探測儀對隱蔽點進行重復探查和開挖檢查。但是開挖的話如果沒有先驗信息很難准確的確定管線位置。所以物探儀器是有必要應用的。
對與周圍介質無明顯物性差異而又無法開挖驗證的目標管道,
輔以鋼釺觸探和雷達探測等手段進行檢查。
一般用地質雷達吧。。。之類的。
詳細可以參考一下關於管線測量的文獻或者書籍。