管波探测法工程应用典型实例

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1、国家发明专利、自主知识产权广东省建设行业科技成果推广项目管波探测法工程应用典型实例2010年4月管波探测法及其应用实例饶其荣[1]李学文[1]（1、广东省地质物探工程勘察院，广州，510800）[摘要]本文对管波探测法的主要用途、基本原理、异常特征及其解释进行了介绍，通过多年的实践论证了其在探测岩溶方面的作用。并重点阐述了，管波探测法在桩位岩溶探测方面具有其他勘察方法无法比拟的优势。文中还举例论述了管波探测法在滑坡勘察中的应用情况。[关键词]管波探测法，桩位，岩溶探测，持力层，完整性，滑动面管波探测法是一种孔中物探方法，由饶其荣、李学文在长期从事岩溶勘察的工作实践中发明，于2003年申请、2

2、006年获得国家发明专利（专利号：ZL200310112325.0）[1]，2007年被广东省建设厅列入“广东省建设行业科技成果推广项目”。2004年，广东省地质勘查局地质科学研究基金资助了“管波探测法应用研究”项目，项目开展了管波探测的理论、管波对不良地质体的探测有效性、有效探测半径和技术方法的研究[2]。“管波探测法应用研究”项目，获2006年度广东省地质勘查局地质科技成果一等奖，2006年度广东省科技成果二等奖。1、管波探测法简介1.1主要用途1）管波探测法主要用于岩溶探测（包括溶洞探测、裂隙探测、软弱层探测等）。特别适用于大口径嵌岩桩桩位的岩溶探测。灰岩地区，岩溶发育，存在溶洞、溶蚀

3、、裂隙、软弱夹层等不良地质现象。嵌岩桩桩端的承载力大，对持力岩层的完整性要求高，特别是采用单桩单柱基础时，更是如此。根据《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）的要求，在岩溶发育地区，当采用大直径嵌岩桩时，应进行专门的桩基岩溶勘察，岩溶勘察宜采用工程地质测绘和调查、物探、钻探等多种手段结合的方式进行，勘察点应逐桩布置，勘探深度应不小于（桩）底面以下桩径的3倍并不小于5米，当相邻桩底的基岩起伏较大时应适当加深。管波探测法有效探测半径约1.0米，可分辨大于0.3米的孔旁溶洞，对溶洞的定位误差小于0.3米，具有非常高的垂向探测精度[2]。管波探测法是通过在桩位中心的一个勘察钻孔中进行探测，

4、即可快速探明桩位范围内的岩溶、软弱夹层及裂隙带的发育和分布情况，评价嵌岩桩持力层的完整性，为桩基设计提供直接依据，并可指导基桩施工。2）管波探测法还应用于滑坡体的滑动面探测。图1管波探测法的测试装置基岩（特别是强风化基岩）中的滑动面，钻探是很难判别的，管波探测法可直观地识别基岩中的滑动面。1.2基本原理及测试装置管波探测法的基本原理是：在钻孔中利用“管波”作为探测物理场，探测孔周围一定范围内的溶洞、溶蚀、裂隙、软弱夹层等不良地质体的孔中物探方法。管波探测法的测试装置如图1所示，是一种一发一收、固定收发距的单孔测试装置。1.3异常特征及其地质解释图2管波探测法的异常特征及其地质解释管波探测法异

5、常主要表现为二种：一种是在界面处的管波反射，另一种是在不良地质体处的管波能量变化。如图2所示。钻孔中可能产生管波反射的界面主要有：基岩面、溶洞顶和底面、裂隙、孔底、水面等。引起管波能量变弱的不良地质体主要有：溶洞、溶蚀、软弱岩层、土层等。管波探测法的地质解释分为完整基岩段、裂隙发育段、溶蚀发育段、岩溶发育段、软弱岩层和土层等6种情况。完整基岩段的特征是：管波无能量衰减，界面反射在段内明显甚至有多次反射；岩溶发育段的特征是：管波能量严重衰减，界面反射在段内消失了；裂隙发育段、溶蚀发育段的特征是：段内界面反射多，溶蚀发育段伴随有能量衰减现象；如图2所示。软弱岩层和土层的特征是：管波速度变低和有能

6、量衰减。图3管波岩溶探测成果图图3是一个钻孔的管波岩溶探测成果图，“岩溶发育段”用“带牙三角形”表示。段内钻探有揭示的，顶角在解释柱状图最左边开始向右划，无揭示的，顶角在解释柱状图中间开始向右划。2、在桩基岩溶勘察上的应用图4广清高速流溪河大桥桥墩下陷2.1灰岩地区桩基持力层的岩溶问题目前，在岩溶发育地区，大直径嵌岩的桩基岩溶勘察，一般采用“一桩一孔钻探”的方式进行。近年来，在桩基施工时，经常出现掉锤，在桩基抽芯检测时，发现持力层存在溶洞等安全隐患，如广州地铁二号线北延段、五号线高架段、云（浮）梧（州）高速公路高锋大庆桥、大连保税区疏港高速公路、花都天马丽苑一期等工程的大直径嵌岩桩，在抽芯检

7、测时，在基桩持力层发现了溶洞，又如，阳（江）阳（春）高速公路在桩基施工时，发生两次掉锤事故。而上述这些工程项目都已进行了“一桩一孔钻探”的桩基岩溶勘察。实践表明，在岩溶发育地区，采用“一桩一孔钻探”的桩基岩溶勘察，难以探明桩位范围内的岩溶发育情况，依然会存在桩基半边嵌岩、持力层中存在溶洞的隐患，如果这些隐患不被及早发现并处理，则在日后的施工或使用中，存在建（构）筑物下沉甚至倒塌的风险。如广清高速流溪河大桥墩下