CT技术在地质灾害预测中的应用研究

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1、绪论绪论CT技术是二十世纪七十年代最引人瞩目的重要科研成果之一。它首先在医学界获得突破性进展，医生利用高分辨率的层析图像可以清晰、准确而又方便地对人体进行生理上的或病理上的检查，鉴于CT技术在科技发展中的重要地位，先后于1979年和1983年被授予医学和化学的诺贝尔奖金。其后，这项技术便被推广到其他自然科学与工程应用等领域。由于CT技术能够成功地实现图像重建，到了80年代CT技术在地学包括声波、地震波和地球物理层析成像等方法手段，促进了各国地球物理研究的奋进。地学CT技术是利用走时与振幅的实测量数据重建地球

2、内部速度和吸收的图像，利用地震台网资料开展的地震层析技术被视为新世纪的地震学，全球“三维速度图像”被视为“预示着地学革命的到来”。遗憾的是，由于这些图像分辨率过低，除用于大区域深部构造的研究之外，尚不能满足工程勘探的需要。国外在勘探CT技术上的研究则集中在井间(或巷道间)CT上，美国、俄罗斯、瑞典、加拿大、英国等国家均程度不等地开展过工作，大部分采用声波成像(AT)方法，在确定隐伏断层、铁矿体、地热水源等方面已获成功。美国、俄罗斯、瑞典等国家己发展了电磁波成像(EM)，特别是美国在lom井间距上实现了油水差

3、异分布的成像。日本的起步很晚，从1990年开始，主要是在电阻率成像(RT)有好的成果。在我国很多科研单位早在80年代就开始进行层析技术的研究与发展，如在基岩体地震波层析成像、地壳构造地展波速度成像等方面均取得了一定的成果。随着科学技术的不断发展，我国科研人员己成功地将CT勘探技术应用在矿产的勘探，地基的勘探、隐伏断层与岩溶的勘探等工作中。绪论本课题的目的是研究将井间CT技术应用于地质灾害的预测中。即研究将井间结构探测的CT技术对地壳深部存在的隐伏岩溶、断层、破碎带、软弱夹层等地质构造进行探测，还将研究井间结

4、构及其物探技术对基底构造与地下分层的探测效果。通过本课题的研究，可以得到研究区内地下结构的形式及其分布特征，特别是对可能引起地质灾害的地下结构(如岩溶、断层、滑坡等)的规模及分布有效地了解，从而为政府部门、建设单位制订城市发展规划、抗震加固措施及国民经济建设计划等提供第一手资料。同时，也可避免或降低由地质灾害给人民生命财产所造成的损失，可以为国家和集体节省大量的资金和物资用于生产建设。因此，本课题不仅具有一定的经济效益，而且也具有较大的社会效益。我国地域辽阔，地质构造复杂，自然灾害不仅多，而且分布范围也较广

5、，地质灾害、地震灾害、洪水灾害等在我国时有发生，其中地质灾害尤为严重，它包括泥石流、滑坡、地面塌陷与沉降、水土流失与土壤盐碱化等。地质灾害的发生与地质构造有密切的关系，断层岩溶塌陷是地质灾害中较为严重的一种，它多发生于隐伏断层分布的石灰岩地区。岩溶塌陷是在岩溶区所发生的地面塌陷现象，它可以对地面建筑物等设施造成程度不同的破坏，给人民的生命和财产带来严重的损失。在这类地质灾害中，以1987年7-8月间辽宁省马房店市三家子一带的岩溶塌陷最为典型，连续出现30-40个塌陷坑和地裂缝，其规模大小不等，最大的为36米

6、X30米X10米，最小者直径约1米左右，深度一般为1-5米。由于陷坑和地裂缝的出现，使三家子村44户民房出现程度不同的裂缝;18户居民被迫搬迁:山于路基塌陷致使铁路5次中断运行，造成了很大的经济损失。类似于三家子这样的岩溶塌陷或易塌陷绪论地区还很多，客观上对国民经济建设构成了严重的影响。因此，利用CT等地球物理探测手段查明岩溶构造的分布，对我国的城市规划和国民经济建设等都是完全必要的。井间层析成像探测技术的应用价值是很有前景的，即可用于不良地质构造、地基、地下水、金矿等目的的探测，能获得好的探测效果。(1)

7、不良地质构造。我们在日常工作中或在重大工程建设中，经常会遇到地下隐伏断裂、岩溶、破碎带、软弱夹层等不良地质构造，给工程建设和人们的生命财产造成很大的威胁和损失，在常规的方法中对这些不良地质构造探测效果不佳，使用井间层析成像技术可解决常规方法探测不佳的问题。(2)地基。人们在从事各类建设时，需要进行地基探测，了解建筑工程(特别是重点工程与生命线工程)场址及邻近地区的地下分层构造、岩性及不良构造情况，在特殊地形、特殊构造情况下传统的物探与地质手段是无法解决的，使用井间层析成像技术可以清晰地显示场址下地质构造分层

8、、岩性、异常部位、岩石破裂地段等，从而可以合理地进行地基稳定性评价。(3)地下水与金矿等。煤的开采需要水源，在矿区往往利用常规的电法找水难度很大，另外对稀有金属矿产的勘探是采用地质推断和地球化学方法，探测效果不佳。采用井间CT、巷道间CT成像技术对以上目的区进行勘探，解决了常规勘探不能解决的难题，能获得理想的探测效果和经济效益.井间层析成像技术在我国已被应用于探测研究地壳深部构造、地展预报、灾害预测与矿产评估探测