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1、工程物探在地铁越江隧道勘查中的应用摘 要:这里介绍了工程物探在地铁越江隧道勘查中的应用,根据现场条件、物性差异和干扰情况,合理地选择了综合物探方法技术,为了提高勘查精度,采取了有效措施和适当的数据处理方法,获得了良好的地质效果,为地铁越江隧道设计提供了科学依据。关键词:工程物探;应用;合理地选择;地质效果0前言为了满足上海地铁M8线越江隧道设计及盾构推进工程的需要,在浦西的江边路轮渡码头与浦东的周家嘴轮渡码头之间的黄浦江水域(约500m宽)进行物探勘查工作,期望在短期内快速、经济地查明江底及江底以下障碍物(如废弃的构筑物、桩基、沉船、
2、铁锚、炸弹等)的分布情况;查明测区内江底地形,水面下50m深度范围内的地层分布,包括不良地质滑坡等。针对所要解决问题的性质、工作环境及地质情况等,选用了浅层地震、浅层剖面、水上磁测、侧扫声纳及双频测深等综合物探方法工作,取得了良好的勘查效果,为地铁越江隧道设计提供了依据。1工程物探方法技术的选择工程物探之所以能查明有关的地质和工程问题,是因为要探测的对象与周围介质之间存在某种物性差异。工区的地层为第四系的沉积物,地层自上而下一般为淤泥质粘土、粘土、粉土、粉砂、砂层等,而要查明的障碍物与地层相比、各地层之间存在有明显的物性差异,这些差异
3、正是利用物探方法解决问题的前提条件。但由于环境条件十分复杂,地处黄浦江下游,受涨、落潮的影响水流较急,并且黄浦江的二岸均为轮渡码头,客运十分繁忙,再加上连续不断往来的货运船只,这些环境因素的干扰给探测工作带来了较大的困难;并且本次工作所要解决问题的难度很大,因此必须合理地选择物探方法技术组合。选择思路:(1)采用浅层地震反射波法查明测区内水面下50m深度范围内的地层分布,包括不良地质滑坡及障碍物。(2)采用浅层剖面法查明测区内障碍物、浅部地层分布,包括不良地质滑坡等。(3)采用侧扫声纳及磁测查找测区内废弃的构筑物、桩基、沉船、铁锚、炸
4、弹等江底及埋于江底沉积地层中的金属物体。(4)采用双频测深查明江底精细地形的变化情况。选择以上几种物探方法各有优点和局限性,但采用综合物探方法工作,可以取长补短,互相补充,互相验证,满足工程勘察需要。本次水域勘查使用的各种物探方法均采用连续测量的工作方式,测点定位采用动态GPS导航系统,数据采集系统自动将物探仪器与GPS的定位数据对应起来,实现了实时定位。为了精确提供深度资料,避免不同时间潮差对勘查结果所带来的水深影响,在江边轮渡码头每10min做一次潮位观测,以便进行潮位改正。1.1浅层地震仪器设备采用:①美国NX浅层地震仪;②激发
5、震源采用高压空气枪震源激发;③接收装置采用专用的水上漂浮电缆,主频100Hz,道距2m,道数24道。4采用水上纵波共反射点叠加技术,施工时将接收电缆牵挂于船尾向后延伸,激发气枪同挂于船尾,二者入水一定深度,并保持一定距离,实行连续走航定时激发与接收。工作前,在现场认真地进行了参数选择试验,合理地选择工作参数如下:激发气压为9MPa~12MPa;激发间隔为5s;震源入水深度为1.0m;电缆入水深度为0.7m;偏移距16.0m;覆盖次数为3次;记录长度为250ms,采样率为0.2ms。地震资料处理根据实测的航迹进行有效炮序记录的抽选,重构
6、新炮序文件,然后进行处理,处理流程为:解编→道编辑→真振幅恢复→多道反褶积→速度分析→动校正→叠加→FK滤波→去噪滤波→动平衡等。水上浅层地震勘探中的主要干扰波是水底多次干扰波和交混回响效应,为了正确地对有效波(包括水底、第四系主要层位的反射)进行有效叠加处理,在对地震资料进行常规处理的同时,着重进行速度分析;在常规处理的基础上,再进行真振幅恢复、多道反褶积、FK滤波等特殊处理,以及动平衡、剖面滤波、归一化等修饰处理,以期达到突出有效波、压制干扰之目的,最终形成反射地震时间剖面。1.2浅层剖面仪器设备采用:①英国地声公司生产的Geoc
7、hirp型浅层剖面仪;②声波震源为水下拖曳的电火花声源系统,该声源系统和接收器以固定的间距装在同一容器中,称之为拖鱼。工作时将拖鱼固定于船侧,入水一定深度,通过信号电缆和装在船上的采集系统连接,采用连续采样方式工作。工作参数通过现场试验确定,工作参数选择如下:拖鱼入水深度2.0m;工作频率2kHz~7kHz;扫描长度32ms。浅层剖面资料处理主要是航迹分析、带通滤波、纵向滤波、时深转换等。1.3水上磁测采用加拿大产的MP-4型磁力仪。工作时将磁力仪固定于漂浮器(非金属)上,拖曳漂浮器的绳索固定于船尾,信号线与仪器连接,连续走航自动采集
8、,数据采集为1次/s。针对黄浦江水域磁测干扰较大的特点,采取如下措施:①选择木船;②拖曳电缆离船尽量远,本次取20m;③必须进行日变改正;④操作员及时记录测线周围的通航及岸边干扰情况,以便排出过往船只或附近铁磁性物体的影
